ЭУМК_КИТ2012

3.Цикличность

4.Способы обработки

5.Экономическая информация отражает результаты производственнохозяйственной деятельности с помощью натуральных и стоимостных показателей.

Требования, предъявляемые к экономической информации

Корректность информации

Полезность (или ценность) информации

Оперативность

Точность

Достоверность

Устойчивость

Достаточность

Вопрос 4. Информатизация и информационное общество

В настоящее время важнейшим показателем уровня научного развития, экономической и оборонной мощи государства становится информация. Чем больше ее производится в народном хозяйстве, тем выше жизненный уровень населения, экономический и политический вес страны. Информатизация общества – это повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности. В настоящее время по своему социальному значению информатизация общества сопоставима с его индустриализацией. Эта новая отрасль определяет технический уровень хозяйства.

Под информационной инфраструктурой понимается структура системы информационного обеспечения всех потребителей информации, которая предоставляет им возможность использования новых информационных технологий на базе широкого применения информационно-вычислительных ресурсов и автоматизированной системы связи.

Обмен информацией, ее обработка и хранение – одна из важнейших задач, которую решает человечество. Информатизация общества привела к фундаментальным изменениям в занятости, организационных структурах и стиле жизни людей. Наступила эра информационного общества, пришедшая на смену прежним аграрному и индустриальному обществам. Информационное общество – это общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.

Можно выделить характерные черты информационного общества:

1.Информационные технологии приобрели глобальный характер, охватив все сферы социальной деятельности человека, реализованы гуманистические принципы управления обществом и воздействия на окружающую среду.

2.Обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами.

21

3.В основу общества заложены автоматизированные процессы: генерация, хранение, обработка и использование знаний, – сформировано единство всей человеческой цивилизации.

4.Разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом.

Перечисленные черты информационного общества порождают следующие проблемы:

проблема адаптации людей в новой информационной среде; проблема отбора качественной и достоверной информации;

увеличение разрыва между разработчиками и потребителями информационных

технологий;

возрастание влияния на общество средств массовой информации; нарушение частной жизни организаций и людей; и др.

Обратной стороной медали роста объема информации можно назвать информационный голод ввиду невозможности вовремя найти и получить в необходимом объеме требуемую информацию.

Согласно закону А.А. Харкевича, информация растет пропорционально квадрату национального дохода страны. Потоки информации растут по экспоненте. И неизбежно наступает информационный барьер, когда сложность задач обработки информационных потоков превышает человеческие возможности. Человек, являясь основным носителем прогресса, сдерживает его движение, будучи уже не в состоянии воспринять и переработать весь объем информации, необходимой для принятия своевременного решения.

На помощь ему пришли вычислительные машины, методика применения которых постоянно совершенствуется. И лишь компьютеризация позволяет осуществлять обработку информации в нужном объеме. Компьютеризация – это массовое использование вычислительной техники и программного обеспечения.

Успех компьютеризации может быть обеспечен при трех условиях: высоком качестве техники, программных средств и хорошо организованном сервисе обслуживания. Из года в год растут требования к высокой технической культуре и компьютерной грамотности людей. Поэтому в комплекс наиболее необходимых знаний, кроме историко-культурных, включают и компьютерную грамотность.

В создавшейся ситуации определены основные сферы информатизации и компьютеризации общества:

1.Организация экономической информации на предприятиях. Предприятию постоянно нужна достоверная и оперативная информация о номенклатуре, ценах и изготовителях изделия, о рынках труда и сбыта, о спросе и предложении в стране и за рубежом и т.п.

2.Создание системы информационных услуг для населения с использованием компьютеров, которая значительно сберегает время и освобождает людей для самообразования и творческой работы.

22

3.Организация системы здравоохранения и социального обеспечения с применением ЭВМ, позволяющей наладить работу компьютерных консультационных центров, создать диагностические компьютерные экспертные системы, наладить учет и обслуживание инвалидов, одиноких, больных и престарелых людей.

4.Компьютеризация системы образования и науки, которая ускорит и обеспечит процесс добывания знаний за счет создания обучающих систем и доступных баз знаний; появление в эксплуатации аудио видеокассет с учебными видео курсами, систем электронных книг и журналов.

Технологии, ориентированные на получение, обработку, хранение и распространение (передачу) информации получили название информационных технологий. Информационные технологии проникают во все сферы человеческой деятельности. Они в своем развитии прошли несколько этапов, которые условно можно назвать так: ручной (хранение и передача информации с помощью письменности), механический (книгопечатание), электрический (электрическая машинка, ксерокс), электронный, или компьютерный. Говоря об истории развития информационных технологий, не следует забывать и о развитии важного ее элемента – коммуникации (связи).

В отличие от любой инженерной технологии, информационные технологии позволяют интегрировать различные виды технологий, а информация, которую они обрабатывают в различных сферах деятельности, синтезируется для накопления опыта и внедрения в практику в соответствии с общественными потребностями.

Вопрос 5. Правовые аспекты информатизации в Республике Беларусь

В век, когда информация стала главной ценностью земной цивилизации, Республика Беларусь уделяет большое внимание организации цивилизованного информационного рынка. Об этом свидетельствуют принятые документы:

 законы: "Об информатизации", "О научно-технической информации", "Об авторском праве и смежных правах", "Об электронном документе", "О государственных секретах", "О печати и других средствах массовой информации" и др.; закон «Об информации, информатизации и защите информации»; закон «Об электронном документе и электронной цифровой подписи»

постановления правительства РБ: "О программе информатизации Республики Беларусь", "О введение в действие единой системы классификации и кодирования техникоэкономической и социальной информации Республики Беларусь", "О совершенствовании механизма государственного управления процессами информатизации в Республики Беларусь" и др.;

международные договора: Соглашение между Правительством РБ и Правительством РФ о сотрудничестве в области информатизации и вычислительной техники,

23

Соглашение государств-участников СНГ "Об обмене правовой информацией", Концепция формирования информационного пространства СНГ и др.

Закон "Об информатизации", принятый 6 сентября 1995 года, регулирует правоотношения, возникающие в процессе формирования и использования документированной информации и информационных ресурсов; создание информационных технологий автоматизированных или автоматических информационных систем и сетей; определяет порядок защиты информационного ресурса, а также прав и обязанностей субъектов, принимающих участие в процессах информатизации.

Закон "О научно-технической информации", принятый 5 мая 1999г. устанавливает правовые основы регулирования правоотношений, связанных с созданием, накоплением, поиском, получением, хранением, обработкой, распространением и использованием научнотехнической информации в РБ.

ТЕМА 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

1.История развития вычислительной техники

2.Классификация электронных вычислительных машин

3.Принцип построения и функционирования ЭВМ Джона фон Неймана

4.Персональные компьютеры. Типовой комплект персонального компьютера.

5.Структурная схема ПК. Внутренние устройства ПК

6.Внешние устройства ПК

7.Иерархия памяти ПК

8.Конфигурация ПК

9.Перспективы развития ПК

Вопрос 1. История развития вычислительной техники

Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х годах XX века, когда технической базой ВТ стала электроника и микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (называемых ранее ЭВМ) – достижения в области искусственного интеллекта.

До этого времени в течение почти 500 лет ВТ сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за 5 столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе таких колес принадлежит Леонардо да Винчи.

24

Первым реально осуществленным механическим цифровым вычислительным устройством стала "Паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля, которая представляла собой 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел (1642 г.).

Через 30 лет после "Паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.

В конце XVIII века во Франции произошли два события, имеющие принципиальное значение для дальнейшего развития цифровой вычислительной техники. К таким событиям относятся:

изобретение Жозефом Жакардом программного управления ткацким станком с помощью перфокарт;

разработка Гаспаром де Прони, технологии вычислений, разделившей численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой.

Указанные новшества позже были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим, качественно новый шаг в развитии средств ВТ – переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (1830-1846 гг.). Машина состояла из пяти устройств: арифметическое (АУ); запоминающее (ЗУ); управления (УУ); ввода (УВВ); вывода (УВ).

Именно из таких устройств и состояли первые ЭВМ, появившиеся спустя 100 лет. АУ строилось на основе зубчатых колес, на них же предлагалось реализовать ЗУ (на тысячи 50разрядных чисел). Для ввода данных и программы использовались перфокарты. Предполагаемая скорость вычислений - сложение и вычитание за 1 сек, умножение и деление - за 1 мин. Помимо арифметических операций имелась команда условного перехода.

Следует отметить, что хотя и были созданы отдельные узлы машины, всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более 50 000. Изобретатель намечал использовать паровую машину для приведения в действие своей аналитической машины .

В 1870 г. (за год до смерти Беббиджа) английский математик Джевонс сконструировал первую в мире "логическую машину", позволяющую механизировать простейшие логические выводы.

Создателями логических машин в дореволюционной России стали Павел Дмитриевич Хрущев (1849-1909) и Александр Николаевич Щукарев (1884-1936), работавшие в учебных заведениях Украины.

Гениальную идею Беббиджа осуществил американский ученый Говард Айкен, создавший в 1944 г. первый в США релейно-механический компьютер. Ее основные блоки – арифметики и памяти – были исполнены на зубчатых колесах. Если Беббидж намного опередил свое

25

время, то Айкен, использовав все те же зубчатые колеса, в техническом плане при реализации идеи Беббиджа использовал устаревшие решения.

Следует отметить, что десятью годами ранее, в 1934 г. немецкий студент Конрад Цузе, работавший над дипломным проектом, решил сделать цифровую вычислительную машину с программным управлением. В этой машине впервые в мире была использована двоичная система счисления. В 1937 г. машина Z1 произвела первые вычисления. Она была двоичной 22-х разрядной с плавающей запятой с памятью на 64 числа, и работала на чисто механической (рычажной) основе.

Втом же 1937 г., когда заработала первая в мире механическая двоичная машина Z1, Джон Атанасов (болгарин по происхождению, живший в США) начал разработку специализированного компьютера, впервые в мире применив электронные лампы (300 ламп).

В1942-43 годах в Англии была создана (с участием Алана Тьюринга) вычислительная машина "Колоссус". Эта машина, состоящая из 2000 электронных ламп, предназначалась для расшифровки радиограмм германского вермахта. Поскольку работы Цузе и Тьюринга были секретными, о них в то время знали немногие и они не вызвали какого-либо резонанса в мире.

Только в 1946 г. появилась информация об ЭВМ "ЭНИАК" (электронный цифровой интегратор и компьютер), созданной в США Д. Мочли и П. Эккертом, с применением электронной техники. В машине использовалось 18 тысяч электронных ламп, и она выполняла около 3-х тыс. операций в сек. Однако, машина оставалась десятичной, а ее память составляла лишь 20 слов. Программы хранились вне оперативной памяти.

Почти одновременно, в 1949-52 гг. ученые Англии, Советского Союза и США (Морис Уилкс, ЭВМ "ЭДСАК", 1949 г.; Сергей Лебедев, ЭВМ "МЭСМ", 1951 г.; Исаак Брук, ЭВМ "М1", 1952 г.; Джон Мочли и Преспер Эккерт, Джон фон Нейман ЭВМ "ЭДВАК", 1952 г.), создали ЭВМ с хранимой в памяти программой.

В общем случае выделяют пять поколений ЭВМ.

Первое поколение (1945-1954) характеризуется появлением техники на электронных лампах. Это эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютеров были такими, что они нередко требовали для себя отдельных зданий.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон – создатель теории информации, Алан Тьюринг – математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, – кибернетика – наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

Во втором поколении (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные

26

барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. Во втором поколении впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров.

Втретьем поколении (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (микросхемы). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

Вэти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Фирма IBM первой реализовала серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ. Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов.

В1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию. Микропроцессор является главной составляющей частью современного персонального компьютера.

На рубеже 60-х и 70-х годов двадцатого столетия (1969 г) зародилась первая глобальная компьютерная сеть ARPA, прототип современного Интернета. В том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

Четвертое поколение (1975 – 1985) характеризуется все меньшим количеством принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Самая главная новация четвертого поколения – это	появление в начале 80-х годов
персональных компьютеров. Благодаря персональным	компьютерам вычислительная

техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему в вычислительных мощностях отстают от больших машин, львиная доля новшеств, таких как графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети, связана появлением и развитием именно этой техники.

27

Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

Некоторые характеристики вычислительной техники четырех поколений приведены в табл.

1.1.

Таблица 1.1

Поколения вычислительной техники

Поколение	I	II	III	IV
Годы	1945-1954	1955-1964	1965-1974	1975-1985
Основной элемент	Эл. лампа	Транзистор	Интегральная	Большая
			схема	интегральная
				схема
				(микропроцес
				сор)
Количество ЭВМ	Сотни	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
в мире (шт.)
Размеры ЭВМ	Большие	Значительно	Мини-ЭВМ	микроЭВМ
		меньше
Быстродействие	Несколько	Несколько	Несколько тысяч	Несколько
(условное)операций/	единиц	десятков		десятков
сек				тысяч
Носитель	Перфокарта,	Магнитная	Диск	Гибкий
информации
	Перфолента	лента		диск

Пятое поколение (1986 до настоящего времени) в значительной мере определяется результатами работы японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованными в 1981г. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения кроме высокой производительности и надежности при более низкой стоимости с помощью новейших технологий, должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом, а также диалоговой обработки информации с использованием естественных языков; обеспечить возможность обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;

упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках; улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества вычислительной техники для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ;

28

обеспечить разнообразие вычислительной техники, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой, представляющих собой распределенную сеть большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Вопрос 2. Классификация электронно-вычислительных машин

В общем случае ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков.

1 . П о п р и н ц и п у д е й с т в и я ЭВМ делятся на три больших класса в зависимости от формы представления информации, с которой они работают:

АВМ – аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения);

ЦВМ – цифровые вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме;

ГВМ – гибридные вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной как в цифровой, так и в аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

2 . П о н а з н а ч е н и ю ЭВМ можно разделить на три группы:

универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами.

специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Узкая ориентация ЭВМ позволяет четко определить их структуру, существенно снизить сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.

3 . П о р а з м е р а м и ф ун к ц и о н а л ь н ы м в о з м о ж н о с т я м ЭВМ делятся на:

сверхбольшие (суперЭВМ) – мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду с

29

объемом оперативной памяти в десятки Гбайт. В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ, таких как Cray 3, Cray 4, Cray Y-MP C90 фирмы Cray Research, Cyber 205 фирмы Control Data, SХ-3 и SХ-Х фирмы NЕС, VP 2000 фирмы Fujitsu (Япония), VРР 500 фирмы Siemens (ФРГ). Среди лучших суперЭВМ можно отметить и суперкомпьютер "СКИФ", созданный в рамках союзного договора между Россией и Беларусью.

большие ЭВМ чаще всего называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие производительность десятки миллионов операций в секунду, емкость памяти до 1000 Мбайт и многопользовательский режим работы. Основные направления эффективного применения мэйнфреймов – это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Родоначальником современных больших ЭВМ является фирма IBM.

малые (мини-ЭВМ) используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ. Их появление (70 годы прошлого столетия) обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Мини-ЭВМ имеют быстродействие десятки миллионов операций в секунду, объем оперативной памяти 512 Мбайт, и могут также поддерживать многопользовательский режим. Первыми мини ЭВМ были компьютеры РDР-11 (Program Driven Processor – программноуправляемый процессор) фирмы DЕС, США. Они явились прообразом советских мини ЭВМ

(СМ ЭВМ): CM 1, 2,3,4,1400,1700 и др.

сверхмалые (микро-ЭВМ) обязаны своим появлением изобретению микропроцессора, наличие которого служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ, хотя сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ. Микро-ЭВМ делятся на универсальные и специализированные; в свою очередь и универсальные и специализированные микро-ЭВМ делятся на многопользовательские и однопользовательские:

-Универсальные многопользовательские микроЭВМ представляют собой мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

-Универсальная однопользовательская микро-ЭВМ – это ничто иное, как хорошо известный персональный компьютер (ПК).

-Специализированные многопользовательские микро-ЭВМ используются в сетевых вычислительных системах и называются серверами.

-Специализированные однопользовательские микро-ЭВМ представляют собой

рабочие станции, и используются для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

Следует отметить, что приведенная выше классификация ЭВМ носит достаточно условный характер и может быть расширена по ряду других признаков.

30