ВТ- совокупность устройств предназначенных для автоматизации обработки данных

Вычислительные системы – набор взаимодействующих между собой устройств и программ предназначенных для одного рабочего места

1641 год — Блез Паскаль представляет «Паскалину» — первое реально осуществлённое и получившее известность механическое цифровое вычислительное устройство

1673 год — Лейбниц построил механический калькулятор

1821 год – конструктор Томас наладил производство счетных машин

1 поколение (1946-1955) Ламповые машины с быстродействием порядка 10-20 тыс. операций в секунду, программы писались на машинном языке.

2 поколение (1956 - 1964) Полупроводниковые машины на транзисторах(США, Шорджи и Барден). Быстродействие 100 тыс. операций в секунду. Имеются программы перевода с алгоритмических языков на машинный язык. Есть набор стандартных программ.

3 поколение (1964-1970) Миникомпьютеры на интегральных схемах. Отличаются большей надежностью и малыми размерами. Быстродействие 10 млн. оп/с. Образуют системы программно-совместимых устройств.

4 поколение (1971 - до сегодняшнего дня) Вычислительные системы на больших интегральных схемах (БИС). Имеют большой объем памяти, позволяют подключать большое количество устройств ввода и вывода информации. Для ввода данных и команд используется клавиатура. Микропроцессор, разработанный, в 1971 году позволил создать центральный процессор на одном чипе.

1971-Первый компьютер Интел 4004

1975 первый в мире персональный компьютер (Алтаир 8800)

5 поколение (настоящее и будущее) Еще создается, предполагается развитие искусственного интеллекта на основе оптико-лазерных технологий и применения СБИС. Планируется создать компьютер с большим быстродействием, огромным по мощности процессором и неограниченной виртуальной памятью.

В качестве основного элемента для электрических цепей будет использован арсенид галия. Работа этих компьютеров будет основана на параллельных вычислениях.

Информатика как учебная дисциплина появилась первой в библиотечных ВУЗах. В 1983 году создано отделение информатики и вычислительной техники, Академии Наук СССР.

 

Архитектура фон Неймана (von Neumann) — система принципов построения и функционирования компьютера, предложенная американским математиком Джоном фон Нейманом в 1945 году в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». В соответствии с принципами фон Неймана компьютер состоит из арифметического логического устройства — АЛУ (англ. ALU, Arithmetic and Logic Unit), выполняющего арифметические и логические операции; устройства управления, предназначенного для организации выполнения программ; запоминающих устройств (ЗУ), в т.ч. оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и внешнего запоминающего устройства (ВЗУ); внешних устройств для ввода-вывода данных. Фон-неймановская архитектура компьютера считается классической, на ней построено большинство компьютеров. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Первые компьютерные системы отличались жестко заданным набором исполняемых команд и программ. Примером такого рода вычислительных устройств являются калькуляторы. Идея хранения компьютерных программ в общей памяти позволяла превратить вычислительные машины в универсальные устройства, которые способны выполнять широкий круг задач.

9 вопрос. Поколения ЭВМ (исторический период, характеристика элементной базы). Способы классификации компьютеров

Поколения ЭВМ

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, относящиеся к поколениям, то скорее всего имеют в виду период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше, а встретить в эксплуатации весьма экзотические устройства можно и сегодня.

В настоящее время физико-технологический принцип не является единственным при определении принадлежности той или иной ЭВМ к поколению. Следует считаться и с уровнем программного обеспечения, с быстродействием, другими факторами, основные из которых сведены в прилагаемую табл. 1.

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были “штучными” изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их к какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого поколения. В середине 80-х годов считалось, что основной признак этого (будущего) поколения – полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и ряд специалистов снижают планку требований к этому этапу (и даже утверждают, что он уже состоялся). В истории науки есть аналоги этого явления: так, после успешного запуска первых атомных электростанций в середине 50-х годов ученые объявили, что запуск многократно более мощных, дающих дешевую энергию, экологически безопасных термоядерных станций, вот-вот произойдет; однако, они недооценили гигантские трудности на этом пути,так как термоядерных электростанций нет и по сей день.

В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика, и поэтому в табл. 1 соответствующая колонка разделена на две: А и Б. Указанные в верхней строчке даты соответствуют первым годам выпуска ЭВМ. Здесь ограничимся кратким комментарием.

Таблица 1. Поколения ЭВМ

Показатель	Поколения ЭВМ
	Первое 1951-1954	Второе 1958-I960	Третье 1965-1966	Четвертое
				А 1976-1979	Б 1985-?
Элементная база процессора	Электронные лампы	Транзисторы	Интегральные схемы (ИС)	Большие ИС (БИС)	Сверхбольшие ИС (СБИС)
Элементная база ОЗУ	Электронно-лучевые трубки	Ферритовые сердечники	Ферритовые сердечники	БИС	СБИС
Максимальная емкость ОЗУ, байт
Максимальное быстродействие процессора (оп/с)					+Многопро-цессорность
Языки программирования	Машинный код	+ Ассемблер	+ Процедурные языки высокого уровня (ЯВУ)	+ Новые процедурные ЯВУ	+Непроцедурные ЯВУ
Средства связи пользователя с ЭВМ	Пульт управления и перфокарты	Перфокарты и перфоленты	Алфавитно- цифровой терминал	Монохромный графический дисплей, клавиатура	Цветной + графический дисплей, клавиатура, “мышь” и др.

 

Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сегодня – в лучшем случае музейные экспонаты. Машина первого поколения – десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, лентопротяжными устройствами, громоздкие печатающие агрегаты, и все это на площади сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источниками питания, постоянно гудящее и вибрирующее (почти как в цехе машиностроительного завода). Обслуживание – ежечасное. Часто выходящие из строя узлы, перегорающие лампы, и вместе с тем невиданные, волшебные возможности для тех, кто, например, занят математическим моделированием. Быстродействие до 1000 операций/с и память на 1000 чисел делало доступным решение задач,к которым раньше нельзя было и подступиться.

Приход полупроводниковой техники (первый транзистор был создан в 1948 г., а первая ЭВМ с их использованием – в 1956 г.) резко изменил вид машинного зала -более нормальный температурный режим, меньший гул (лишь от внешних устройств) и, самое главное, возросшие возможности для пользователя. Впрочем, непосредственного пользователя к машинам первых трех поколений почти никогда не подпускали – около них колдовали инженеры, системные программисты и операторы, а пользователь чаще всего передавал в узкое окошечко или клалнастеллаж в соседнем помещении рулон перфоленты или колоду перфокарт,накоторых была его программа и входные данные задачи. Доминировал для машин первого и второго поколении монопольный режим пользования машиной и/или режим пакетной обработки; в третьем поколении добавился более выгодный экономически и более удобный для пользователей удаленныйдоступ – работа черезвыносные терминалы в режиме разделения времени.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения (“Наири”, “Раздан”, “Мир” и др.) с производительностью порядка 104 оп/с были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на 2 – 3 порядка выше.

В начале 70-х годов, с появлением интегральных технологий в электронике, были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см2) кремниевой подложке. Без пайки и других привычных тогда в радиотехнике действий на них “выращивались” электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ (триггеры, сумматоры, дешифраторы, счетчики и т.д.). Это позволило перейти к третьему поколению ЭВМ. техническая база которого – интегральные схемы.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе, а потом забывают. Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всею семейство IBM 360/370. В СССР 70-е и 80-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и “Электроника” (серия микро-ЭВМ). В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале 90-х годов, но многие из них еще используются в самых разных сферах деятельности, включая образование (например, компьютеры ДВК, БК, а также УКНЦ – аналоги мини-ЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC).

10 вопрос. Конфигурация персонального компьютера

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его

конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере

необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации,

которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.

Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой

конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатуру;

- мышь.

 

Системный блок

 

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого

установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри

системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему

снаружи, называют внешними.

Для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него

зависят требования к размещаемым устройствам. В настоящее время в основном

используются корпуса двух форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса

должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной)

платы компьютера, так называемой материнской платы.

 

Монитор

 

Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно

возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими

параметрами являются: размер, максимальная частота

регенерации изображения, класс защиты.

Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа

по диагонали. Единица измерения — дюймы. В настоящее время наиболее универсальными являются

мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны

мониторы размером 19-21 дюйм.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем

четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше

времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации

порядка 60Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом.

Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение

75Гц, нормативным — 85Гц и комфортным — 100Гц и более.

 

Клавиатура

 

Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером.

Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд

управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший

интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной

системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

 

ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМНОГО БЛОКА

 

Материнская плата

 

Материнская плата — основная плата персонального компьютера. На ней

размещаются:

- процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математических и

логических операций;

- микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих

работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные

функциональные возможности материнской платы;

- шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между

внутренними устройствами компьютера;

- оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор

микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда

компьютер включен;

- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная

для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

- разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

 

11 вопрос.Периферийные устройства персонального компьютера

 

Современные персональные компьютеры обычно имеют в своем распоряжении множество периферийных устройств.

Периферийные устройства – это любые дополнительные и вспомогательные устройства, которые подключаются к ПК для расширения его функциональных возможностей.

Рассмотрим некоторые из периферийных устройств.

Принтер (print - печатать) – устройство для вывода на печать текстовой и графической информации. Принтеры, как правило, работают с бумагой формата А4 или А3. Наиболее распространены на сегодняшний день лазерные и струйные принтеры, матричные принтеры уже вышли из обихода.

В матричных принтерах печатающая головка состояла из ряда тонких металлических иголок, которые при движении вдоль строки в нужный момент ударяли через красящую ленту, и тем самым обеспечивали формирование символов и изображения. Матричные принтеры обладали низкими скоростью и качеством печати.

В струйных принтерах краска под давлением выбрасывается из отверстий (сопел) в печатающей головке и затем прилипает к бумаге. При этом формирование изображения происходит как бы из отдельных точек - "клякс". Для струйных принтеров характерна высокая стоимость расходных материалов.

В лазерных принтерах луч лазера, пробегая по барабану, электризует его, а наэлектризованный барабан притягивает частицы сухой краски, после чего изображение переносится с барабана на бумагу. Далее лист бумаги проходит через тепловой барабан и под действием тепла краска фиксируется на бумаге. Лазерные принтеры обладают высокими скоростью и качеством печати.

Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода на бумагу больших рисунков, чертежей и другой графической информации. Плоттер может выводить графическую информацию на бумагу формата А2 и больше. Конструктивно в нем может использоваться или барабан рулонной бумаги, или горизонтальный планшет.

Сканер (scanner) – устройство, позволяющее вводить в компьютер графическую информацию. Сканер при движении по картинке (лист текста, фотография, рисунок) преобразует изображение в числовой формат и отображает его на экране. Затем эту информацию можно обработать с помощью компьютера.

Манипулятор мышь (mouse) – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер.

Дисковод CD-ROM – устройство для чтения информации, записанной на лазерных компакт-дисках (CD ROM – Compact Disk Read Only Memory, что в переводе означает компакт-диск с памятью только для чтения). На компакт-дисках можно хранить большое количество информации (до 650 Мбайт). Такие диски используются для хранения справочной информации, больших энциклопедий, баз данных, музыки, видеоинформации и т.д.

Основной показатель для дисковода CD-ROM – это скорость считывания информации с компакт-диска.

Дисковод DVD является дальнейшим развитием лазерных технологий. В нем применяется усовершенствованная технология использования лазерного луча для записи и чтения информации с компакт-дисков. Аббревиатура DVD означает Digital Video Disk (цифровой видеодиск) или в другой трактовке - Digital Versatile Disk (цифровой многоцелевой диск).

В отличие от дисков CD-ROM диски DVD могут использовать для работы обе поверхности. Причем технология позволяет записывать на каждой из сторон два слоя данных.

 

Источники бесперебойного питания. При резком изменении параметров напряжения или полного отключения электрического тока данные, содержащиеся в операционной памяти компьютера, могут быть безвозвратно утрачены. Поэтому при продаже компьютера всегда предлагается источник бесперебойного питания (ИБП). В состав ИБП входит аккумуляторная батарея, которая находится постоянно на подзарядке и в случае падения напряжения ее энергия используется для питания компьютера в течение 15-20 мин для аварийного завершения работы.

 

Компьютерные акустические колонки. Встроенный в компьютер сигнальный динамик не предназначен для обеспечения высококачественного звучания, поэтому для прослушивания музыкальных записей служат акустические колонки.

 

Вопрос 12.Понятие программного обеспечения. Классификация служебных и прикладных программных средств

Программа-упорядоченная последовательность команд, понятных ЭВМ.

Цель – управление аппаратными средствами.

ПО – совокупность программ, используемых для решения различного рода задач на ЭВМ.

1. Базовое ПО. ПО отвечающее за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Хранится в микросхемах ПЗУ (внутреннее ПО). Совокупность соответствующих программ носят название BIOS.

2. Системные ПО. Обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением., снабжают пользователя средствами для управления ЭВМ. (драйвера устройств, ср-ва обеспечения пользовательского интерфейса, ОС).

3. Служебное ПО. Обеспечивает взаимодействие с программами системного и базового уровня. Основное назначение: автоматизация работ по проверке и наладке компьютерной системы.

4. Прикладное ПО. Комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи.

Классификация служебных программных средств

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). Предназначены для работы с файлами, позволяют организовывать пользовательский интерфейс по управлению файлами.

2. Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов.

3. Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Их используют для исправления ошибок и для оптимизации работы компьютерной системы.

4. Монитор, установки. Предназначены для контроля установки, удаления ПО.

5. Средства компьютерной безопасности. К ним относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных. Средства пассивной защиты - это служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Средства активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения используют специальные системы, базирующиеся на криптографии.

Классификация прикладного программного обеспечения

1. Текстовые процессор. (ввод, редактирование, форматирование текста)

2.Настольные издательские системы. (электронная верстка основных типов документов)

3. Графические редакторы. (для обработки графических изображений)

А)растровые редакторы (фотошоп)

Б)векторные редакторы (Corel draw)

В) трехмерная графика (3-D Studio)

4. Системы управления базами данных (СУБД). (Программы предназначенные для хранения, обновления, поиска данных) (Microsoft Access)

5. Электронные таблицы. (Excel)

6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ.

7. Программы мультимедиа.

А) ср-ва подготовки видеоматериала

Б) ср-ва воспроизведения

8. Редакторы HTML (Web-редакторы). Предназначены для создания и редактирования Web-страниц Интернета.

9. Ср-ва для работы в интернете

А) браузер

Б) программы работающие с электронной почтой

10. Бухгалтерские системы (для автоматизации бух.учёта)

11. Система электронного документного оборота.

12. Финансово-аналитические системы (позволяют прогнозировать ситуацию на рынке труда, готовят сводки).

 

13 вопрос. Понятия алгоритма, алгоритмизации. Свойства алгоритма. Способы представления алгоритмов. Основные базовые структуры

Алгоритм - описанная на некотором языке точная конечная система правил, определяющая содержание и порядок действий над некоторыми объектами, строгое выполнение которых дает решение поставленной задачи. Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.). Значение слова «алгоритм» очень схоже со значениями слов «рецепт», «метод», «процесс». Однако, в отличие от рецепта или процесса, алгоритм характеризуется следующими свойствами: дискретностью, массовостью, определенностью, результативностью, формальностью.

Дискретность (разрывность) - это свойство алгоритма, характеризующее его структуру: каждый алгоритм состоит из отдельных законченных действий, говорят «Делится на шаги».

Массовость - применимость алгоритма ко всем задачам рассматриваемого типа, при любых исходных данных. Например, алгоритм решения квадратного уравнения в области действительных чисел должен содержать все возможные исходы решения, т.е., рассмотрев значения дискриминанта, алгоритм находит либо два различных корня уравнения, либо два равных, либо делает вывод о том, что действительных корней нет.

Определенность (детерминированность, точность) - свойство алгоритма, указывающее на то, что каждый шаг алгоритма должен быть строго определен и не допускать различных толкований. Также строго должен быть определен порядок выполнения отдельных шагов.

Результативность - свойство, состоящее в том, что любой алгоритм должен завершаться за конечное (может быть очень большое) число шагов.

Формальность - это свойство указывает на то, что любой исполнитель, способный воспринимать и выполнять инструкции алгоритма, действует формально, т.е. не отвлекается от содержания поставленной задачи и лишь строго выполняет инструкции. Рассуждать «что, как и почему?» должен разработчик алгоритма, а исполнитель формально (не думая) поочередно исполняет предложенные команды и получает необходимый результат.