История развития вычислительной техники
Основные понятия информатики
Информация– сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. История человечества – это история того, как человек стремился получить информацию об окружающем его мире, сохранить, использовать, передать ее следующим поколениям. Наскальная живопись, клинопись, устная речь, музыкальные звуки, нотные знаки для их записи, алфавит, телеграф, радио, телефон, телевидение, компьютеры – вот лишь некоторые звенья цепи попыток совершенствовать способы получения, сохранения, обработки и передачи информации. [1] с.15-50.
Информацияс точки зрениякомпьютерной обработки данных – некоторая последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущяя смысловую нагрузку и представленная в понятном компьютеру виду.
Термин «информатика» происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика). В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).
Информатика – наука, изучающая методы сбора, хранения, обработки и передачи информации с помощью средств вычислительной техники.
Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: техничеких, биологических, социальных и др.
Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.
Структура информатики
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software)и алгоритмических средств (brainware).
Hardware – совокупность технических устройств и приборов компьютерной системы.
Software – совокупное название программных и информационных ресурсов (данных), используемых в работе с компьютером.
Brainware – часть информатики, связанная с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения.
Предмет информатики составляют следующие понятия:
· Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
· Программное обеспечение средств вычислительной техники;
· Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
· Средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.
Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а также в методическом обеспечении новых технологических исследований.
Свойства информации: достоверность, полнота, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и др.
Обработка информации –получение одних информационных объектов из других путем выполнения некоторых алгоритмов.
Информационные процессы – действия, выполняемые с информацией: получение, хранение, обработка, передача.
Компьютер открывает перед человеком новые возможности и перспективы развития этих процессов и коммуникации между людьми. Информация – основное понятие информатики.
Информационные технологии – технологии накопления, обработки и передачи информации с использованием определенных технических средств.
Информационные ресурсы– это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей воспроизводить их (книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документация, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др).
Информационная система (ИС) – это компьютеры, компьютерные сети, информационное и программное обеспечение, обслуживающий персонал. Главные функции ИС – поиск, кодирование, защита, передача, обработка информации, ее хранение, управление. Такую систему можно изобразить следующим образом:
Рисунок 1 – Управление
Информационная система воздействует на объект управления, подавая на него управляющие сигналы, содержащие информацию (управляющие решения) о том, как должен себя вести объект управления. Для выработки управляющих решений система должна получать информацию о состоянии объекта управления. Канал передачи такой информации называется каналом обратной связи.
Автоматизированные системы управления –это такие системы, в которых сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, осуществляется с помощью компьютеров и специальной аппаратуры, а решение принимает человек. В автоматических системах управления обработка информации и формирование управляющих сигналов выполняется без непосредственного участия человека по заранее введенным в систему программам. Примером таких систем могут служить системы управления космическими аппаратами.
История развития вычислительной техники
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д.
Механические предпосылки
В 1642 году французский математик, физик, философ и богослов Блез Паскаль сконструировал первую в мире механическую счетную машину, известную как суммирующая машина. Построенная на основе зубчатых колес, она могла суммировать десятичные числа (6-8 разрядные). Машина Паскаля имела размеры 36х13х18 сантиметров, этот небольшой латунный ящик было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.
В 1673 году машина, созданная немецким математиком и философом Готфридом Вильгельмом Лейбницем, выполняла все четыре арифметических действия. Она стала прототипом арифмометров (предшественник современного калькулятора), использовавшихся с 1820 г. до 60-х гг. ХХ в. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100х30х20 сантиметров.
В 1822 г. английский математик Чарльз Беббидж впервые соединил идею механической арифметической машины Лейбница с идеей программного управления. Он разработал проект программно-управляемой счетной машины, названной им «аналитической», которая имела арифметическое устройство, устройства управления, ввода и печати (использовалась десятичная система счисления). В машине была предусмотрена память для хранения 1000 чисел по 50 десятичных знаков; арифметические операции выполнялись в соответствии с программой, записанной на жаккардовых перфокартах. Именно аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет!
В основу построения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 году Джоном фон Нейманом:
· принцип программного управления: программа состоит из команд, которые выполняются процессором в определенной последовательности;
· принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти, над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными;
· принцип адресности: основная память структурно состоит из перенумерованных ячеек.
Первый компьютер, в котором были воплощены эти принципы, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.