- •Учебное пособие по дисциплине «Информатика»
- •1. Введение
- •Руководитель фирмы в области информационных технологий должен:
- •Вопросы для самоконтроля
- •2. Предмет и задачи информатики. Основные термины и определения
- •2.1. Истоки и предпосылки возникновения информатики
- •2.2. Современное продолжение кибернетики - гомеостатика
- •2.3. Единицы измерения данных
- •2.4. Единицы хранения данных
- •2.5. Исторические аспекты развития вычислительной техники
- •Вопросы для самоконтроля
- •3. Устройство эвм
- •3.1. Системный блок
- •3.1.1. Материнская плата
- •3.1.2. Видеосистема пэвм
- •3.1.3. Накопители на гибких магнитных дисках
- •3.1.4. Накопители на жестких магнитных дисках
- •3.1.6. Звуковая карта
- •3.2. Клавиатура
- •3.3. Мышь
- •3.4. Принтеры
- •3.5. Устройства обмена данными
- •3.6. Методика выбора конфигурации компьютера
- •3.7. Вопросы безопасности работы с пэвм
- •Вопросы для самоконтроля
- •4. Программное обеспечение пэвм
- •4.1. Классификация программного обеспечения пэвм
- •4.2. Операционные системы пэвм
- •4.2.1. Назначение и основные функции операционных систем
- •4.2.2. Файловая система
- •4.2.3. Операционная система ms dos
- •4.2.4. Операционные системы Windows nt и Windows 95
- •4.2.5. Утилиты операционных систем
- •4.3. Другие приложения, относящиеся к общему программному обеспечению
- •4.4. Программы создания текстовых приложений (текстовые редакторы)
- •4.4.1. Назначение редактора текста
- •4.4.2. Основные концепции редактора текста и тенденции его развития
- •4.4.3. Основные приемы работы с редактором текста Word
- •4.5. Программы обработки данных в электронных таблицах
- •4.5.1. Назначение электронных таблиц
- •4.5.2. Основные понятия и принципы работы в электронных таблицах
- •4.5.3. Пример работы в электронных таблицах
- •4.6. Системы управления базами данных
- •4.7. Специальное программное обеспечение
- •4.7.1. Технологии создания приложений на основе MicroSoft Office
- •]4.7.2. Технологии разработки специального программного обеспечения
- •4.7.3. Поколения языков программирования
- •4.7.4. Языки программирования высокого уровня
- •4.7.5. Языки программирования баз данных
- •4.7.6. Языки программирования для Интернета
- •4.8. Основы компьютерной безопасности
- •4.8.1. Основные понятия о компьютерных вирусах
- •4.8.2. Методы защиты от компьютерных вирусов
2.4. Единицы хранения данных
При хранении данных решаются две проблемы: как сохранить данные в наиболее компактном виде и как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ (если доступ не обеспечен, то это не хранение). Для обеспечения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру, а при этом образуется «паразитная нагрузка» в виде адресных данных. Без них нельзя получить доступ к нужным элементам данных, входящих в структуру. Поскольку адресные данные тоже имеют размер и тоже подлежат хранению, хранить данные в виде мелких единиц, таких, как байты, неудобно. Их неудобно хранить и в более крупных единицах (килобайтах, мегабайтах и т. п.), поскольку неполное заполнение одной единицы хранения приводит к неэффективности хранения.
В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом. Файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.
Проще всего представить себе файл в виде безразмерной папки, в которой можно по желанию добавлять содержимое или извлекать его оттуда. Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов.
В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, и косвенно говорит о той информации, которая содержится в файле.
Совокупность файлов образует файловую структуру, которая, как правило, относится к иерархическому типу. Полный адрес файла в файловой структуре является уникальным и включает в себя собственное имя файла и путь доступа к нему.
2.5. Исторические аспекты развития вычислительной техники
Первые электронно-вычислительные машины (ЭВМ), которые могли автоматически по заданной программе обрабатывать большие объемы информации, были созданы в 1946 году в США (ЭНИАК) (рис. 5). В 1950 году в СССР (МЭСМ) были созданы первые ЭВМ, а затем БЭСМ. В 40 - 60-х годах производство ЭВМ измерялась единицами, десятками и, в лучшем случае, сотнями штук. ЭВМ были очень дорогими и очень большими (занимали громадные залы) и поэтому оставались недоступными для массового потребителя. Массовое производство сравнительно недорогих персональных компьютеров началось с начала 80-х годов с компьютера Apple (с этого компьютера начала свое существование фирма Apple). Количество произведенных персональных компьютеров начало составлять десятки тысяч в год, что по тем временам было колоссальным достижением.
В начале 80-х годов приступила к массовому производству персональных компьютеров корпорация IBM (компьютеры так и назывались IBM Personal Computer - IBM PC). Достаточно скоро IBM-совместимые компьютеры стали выпускать многие фирмы, и их производство достигло сотен тысяч в год. Производство персональных компьютеров постоянно росло и к концу 1990-х годов достигло 100 млн. в год.
Персональный компьютер постоянно совершенствовался, его производительность возросла на три порядка, при этом, что очень важно, цена практически не изменилась. Персональный компьютер стал доступен массовому потребителю, и теперь в развитых странах мира компьютер имеется на большинстве рабочих мест и в большинстве семей. Можно выделить 4 этапа развития ЭВМ или поколений. В соответствие с принятой в России классификацией эти этапы определяются, прежде всего, уровнем развития технологий производства ЭВМ. Первые ЭВМ в качестве основных элементов - тригеров использовали радиолампы, поэтому появление первых транзисторов привело к резкому снижению объемов ЭВМ и к увеличению их возможностей (второй этап).
Рисунок 5 Этапы развития ЭВМ
Можно выделить 4 этапа развития ЭВМ или поколений. В соответствие с принятой в России классификацией эти этапы определяются, прежде всего, уровнем развития технологий производства ЭВМ. Первые ЭВМ в качестве основных элементов - тригеров использовали радиолампы, поэтому появление первых транзисторов привело к резкому снижению объемов ЭВМ и к увеличению их возможностей (второй этап). Переход производства ЭВМ на интегральные схемы низкой степени интеграции привели к появлению ЭВМ третьего поколения и сделали возможным и доступным для массового использования микро-ЭВМ небольших размеров. Следующий скачок вызвало появление интегральных схем с высокой степенью интеграции элементов в кристаллах (несколько миллионов элементов в одном кристалле). На этом появились доступные персональные одноплатные ЭВМ, которые и привели к возникновению информационного бума в мире. На рис. 6 представлены взлеты и падения развития отечественной вычислительной техники. Для России характерна некоторая трагичность в развитии вычислительной техники. Если первые образцы ЭВМ типа БЭСМ –6 (средний класс производительности) и МИР-1 (ЭВМ малой производительности) были безусловно лучшими в мире по архитектуре, надежности и условиям работы для программистов, то последующие поколения ЭВМ типа ЕС ЭВМ были по сути многоэтапным клонированием западных вычислительных систем. Такая стратегическая ошибка в определении стратегии развития вычислительной техники в СССР привела к глубокому кризису в развитии вычислительной техники. Огромные затраты на производство ЕС ЭВМ не обеспечивали вычислительные потребности страны и привели к безнадежному отставанию России в области массовых вычислительных систем.
Существует и другая более прагматичная классификация, предложенная специалистами Microsoft, которая на наш взгляд более перспективна для прогнозирования дальнейшего анализа развития ЭВМ (рис. 7).
Рисунок 6 Эволюция ЭВМ
В соответствие с этой классификацией эволюция развития ЭВМ прошла через три стадии, каждая из которых определялась, прежде всего, теми прагматическими задачами, которые ставило общество перед новой отраслью знаний – информатикой.
Первая эпоха называлась эпохой вычислительных задач. Она возникла в том момент, когда мощный импульс получила атомная энергетика и проектирование устройств и ядерных боеприпасов стало практически невозможным ручными методами. Необходимы были производительные вычислительные машины и соответствующее программное обеспечение их для решения чисто инженерных задач. Наиболее популярным алгоритмическим языком был Fortran. В эту эпоху получили распространение Майн – фреймы (одномашинные комплексы), которые занимали площади до нескольких сотен квадратных метров.
Вторая эпоха развития ЭВМ зародилась в недрах первой эпохи и связано с разработкой относительно не очень дорогих вычислительных машин, основной задачей которых было – высоконадежное и оперативное управление сложным производством на объектах энергетики (в том числе ядерной) и других опасных для экологии и человека производств. На таких производствах необходимо было исключить человека, как очень ненадежное звено в системах управления с низкой скоростью реакции на внезапные ситуации. В России в этот период клонировались серии ЭВМ типа PDP-11, которые у нас проходили как ЭВМ серии СМ (СМ-1, СМ-2, и т.д.). Эти ЭВМ занимали площади 20 кв. м. (размер комнаты), были неприхотливы в обслуживании и имели небольшой штат обслуживающего персонала. В России до сих пор на некоторых объекта энергетики используются эти ЭВМ (например, на Сургутских ГРЭС).
Третья эпоха – эпоха бизнес-задач, возникла в конце 80-х годов как сформировавшейся социальный заказ на массовое внедрение в бизнес новых ЭВМ и новых информационных технологий. Именно в этот период и появились первые ЭВМ, которые по цене (первые образцы стоили $5000) были доступны для населения развитых стран. Этот период дал мощный толчок развития всех отраслей знаний и технических систем, резко повысив производительность во всех отраслях знаний.
А что будет дальше? Какой заказ рождается в данный момент? Об этом можно много говорить и частично мы уже ответили на этот вопрос, рассматривая новые направления развития кибернетики – гомеостатики. Сформулируем, а точнее выскажем бездоказательно утверждение о том, что в данный момент формулируется несколько социальных заказов и требований на средства вычислительной техники.
Прежде всего, создание устройств, своевременно прогнозирующих и предупреждающих экологические катастрофы. Эти устройства должны быть встроены в системы управления экологически опасных производств и технологий и алгоритм их функционирования основывается на определенных принципах взаимоотношений с Человеком.
Следующее направление - полная автоматизация рутинных процессов производства и создание интеллектуальных адаптивных к внешним воздействиям устройств с элементами искусственного интеллекта. Наиболее вероятный прорыв возможен на стыке таких наук как кибернетика и генетика, когда будут создаваться комбинированные устройства, включающие электронные элементы и элементы живой природы. Вполне вероятно появление уже через 10 лет устройств подобных Терминатору. Но готовы ли мы к такому скачку развития информационных технологий?