Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция 1. Информатика, ее состав. Понятие информации, информационные процессы. Из истории ВТ
План лекции:
Информатика – наука о законах, методах измерения, хранения, переработке и передачи информации при помощи ЭВМ.
В истории информатики можно выделить два периода: предысторию и историю.
Важнейшие события первого периода:
Второй период связан с возникновением ЭВМ. Рождение информатики обусловлено возникновением и бурным развитием кибернетики – науки об общих закономерностях в управлении и связи (1948 г. Норберт Винер «Кибернетика или управление и связь в животном и машине»). Развиваясь одновременно с развитием ЭВМ, кибернетика превращалась в более общую науку о преобразовании информации.
Информатика включает в себя следующие разделы:
Прикладная информатика обслуживает науку, технику, производство и другие виды деятельности человека путем создания и внедрения информационных технологий.
Понятие «информация» (от лат. Information – «сведение», «разъяснение», ознакомление) является базовым. Его определение нельзя дать через другие, более просты понятия.
В широком смысле информация – сведения об объектах, процессах реального мира, их свойствах, состояниях и отношениях, которые уменьшают имеющуюся в знаниях о них степень неопределенности или неполноты.
В простейшем бытовом понимании это некоторые сведения, данные и т.п.
В информатике под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, образов, звуков и т.п.), которые несут смысловую нагрузку и представлены в понятном для компьютера виде.
В определении количества информации существуют два подхода.
Вероятностный (энтропийный) подход, который учитывает ценность информации для получателя. Получатель сообщения имеет определенные представления о возможных наступлениях некоторых событий. Эти представления недостоверны и выражаются вероятностями, с которыми он ожидает то или иное событие. Общая мера неопределенности (энтропия) характеризуется некоторой математической зависимостью от совокупности этих вероятностей. Количество информации в сообщении определяется тем, насколько уменьшается эта мера после получения сообщения.
Р. Хартли предложил в качестве меры неопределенности логарифм от числа возможностей: H=k log a m, где
k – коэффициент пропорциональности;
m – число возможных выборов;
a – основание логарифма.
При k=1 и a=2 получим выбор из двух возможностей. Такая единица называется бит.
К.Шеннон обобщил формулу для случая, когда вероятности различных исходов опыта неодинаковы:
Объемный подход, который принят в технике. Бит – один символ двоичного алфавита – минимальный объем информации. 1 байт=8бит.
1 килобайт = 210 байт
1 мегабайт = 210 килобайт
1 гигабайт = 210 мегабайт
1 терабайт = 210 гигабайт
Общая схема передачи информации:
Для удобства передачи информации, для ее хранения применяется кодирование – выражение данных одного типа через данные другого типа.
С точки зрения информации наиболее важными являются свойства:
Информатика изучает процессы сбора, хранения и переработки информации, компьютер же является основным инструментом в этом процессе.
Назначение компьютера – принимать, перерабатывать, хранить и выдавать информацию (числовую, символьную, графическую, звуковую…), которую компьютер воспринимает через свои периферийные устройства и устройства ввода.
Поскольку в конечном итоге вся информация в компьютере представлена в числовой форме, то можно сказать, что компьютер предназначен для обработки чисел, т.е. вычислений («компьютер» переводится как «вычислитель»).
История непосредственно ВТ начинается с середины ХХ века. Рассмотрим некоторые этапы, предшествующие этому времени.
- выполнять вычисления без участия человека, исполняя программы, вводимые с помощью перфокарт (уже применяемых в то время на ткацких станках),
- иметь «склад» для запоминания данных и промежуточных результатов.
Однако техника того времени не позволила воплотить эти идеи в жизнь.
Т.о. был накоплен достаточно большой опыт в построении электромеханических вычислительных устройств. Другой предпосылкой было развитие электроники.
Компьютер должен иметь следующие устройства:
С помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа.
Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится 1-ая команда программы и организует ее выполнение (выполнение арифметических и логических операций, запись результатов в память, ввод или вывод данных).
Считывается команда из следующей ячейки. Однако порядок может быть изменен с помощью команд перехода, который осуществляется в случае выполнения некоторых условий.
Т.о. управляющее устройство выполняет программы автоматически. Оно может обмениваться информацией с памятью, внешними устройствами. Результаты выполнения программы должны быть выведены на внешнее устройство.
Под поколением компьютеров понимают достаточно нестрогую классификацию вычислительных машин, определяемую элементной базой и производительностью (в последнее время – и программными средствами).
|
|
Выпуск первых ЭВМ нового поколения |
Максимальное быстродействие (оп. в сек.) |
Элементная база |
Устройство управления |
Язык программирования |
|
I |
1950 – 1954 |
103 – 104 |
Электрон-ная лампа |
Пульт управления и перфокарты |
Машинный код |
|
1951 г. МЭСМ под руководством С.А. Лебедева (5000 ламп, 5000 диодов) 1952 г. БЭСМ – быстродействие 103 оп/с (в 1955 до 8*103 оп/с) 1952 г. М-2 И.С. Брук, М.А. Карцев (быстродействие 2*103 оп/с) 1953 г. «Стрела» Ю.А. Базилевский, Р.Б. Рамеев (быстродействие 2*103 оп/с) 1955 г. малая ЭВМ «Урал-1» (быстродействие 102 оп/с) |
|||||
|
II |
1958 – 1960 |
104 – 106 |
Транзистор |
Перфокарты |
Ассемблер |
|
Первые серийные ЭВМ на транзисторах выпущены: 1958 г. – США, Япония, ФРГ 1959 г. – Великобритания 1960 г. – Франция 1961 г. – СССР (Раздан-2, конструктор Е.Я. Брусиловский) 1956 г. IBM 704 1958 г. IBM 709 1958 г. М-20 (гл. конструктор С.А. Лебедев) |
|||||
|
III |
1965 – 1966 |
105 – 107 |
Малая интегральная схема (ИС) (2-5 тр-ров) |
Алфавитно-цифровой терминал |
Ассемблер, процедурные языки высокого уровня |
|
С 1965 г. - серийный выпуск малых ЭВМ «Мир» для решения научных и инженерных задач (быстродействие «Мир - 3» - 1,6*105 оп/с) IBM 360/370 – эпохальное событие – идея проектирования семейства компьютеров одной и той же архитектуры, создание ОС 1975 г. – М-10 (СССР, гл. конструктор М.А. Карцев), первая в мире промышленно освоенная многопроцессорная ЭВМ Унифицированные серии
В 1971 г. на основе БИС (больших интегральных схем) создан первый микропроцессор Intel 4004, началась эра микропроцессорной революции и, как следствие, создание и широкое применение ПЭВМ |
|||||
|
IV |
1974 – 1979 |
106 – 108 |
Большая ИС (102-103 тр-ров) |
Цветной графический дисплей |
Процедурные языки высокого уровня |
|
1974 г. – первый ПК «Altair 8800» в США на основе микропроцессора Intel 8080 1976 г. – Apple 1976 г. Корпорация Apple выпустила в продажу «Apple 2» с достаточно совершенным ПО (более 1 млн. экз.) Серийное производство супер-ЭВМ, многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус» 1972 г. в США – поколение мэйнфреймов Cray В начале 80-х годов мир ПК разделился на несовместимые ПК: Macintosh (наследники Apple 2) и IBM PC 1981 г. - IBM PC 1983 г. – расширенныей (eXTended) вариант IBM PC XT В 1984 г. фирма IBM предложила открытый стандарт IBM PC Advanced Technologies (AT), который был открыт для дублирования всеми ведущими производителями компьютеров С тех пор сменилось не одно поколение IBM, но сейчас наибольшее влияние на развитие компьютеров оказывают фирмы Intel – производитель микропроцессоров и фирма Microsoft – разработчик ПО 1985 – микропроцессор Intel 80386 DX 1989 – микропроцессор Intel 80486 DX |
|||||
|
V |
1990 – 1992 |
108 – |
Сверх-большая ИС (104 - тр-ров) |
Голосовая, дистанционная связь |
Непроцедурные языки |
|
1992 – микропроцессор Pentium (первый МП 4004 содержал 2200 транзисторов, МП Pentium – более 3 млн.) |