Учебник состоит из двух разделов: теоретического и практического. В теоретической части учебника изложены основы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины, включающей изучение структуры и общих свойств информации и информационных процессов, общих принципов построения вычислительных устройств, рассмотрены вопросы организации и функционирования информационно-вычислительных сетей, компьютерной безопасности, представлены ключевые понятия алгоритмизации и программирования, баз данных и СУБД. Для контроля полученных теоретических знаний предлагаются вопросы для самопроверки и тесты. Практическая часть освещает алгоритмы основных действий при работе с текстовым процессором Microsoft Word, табличным редактором Microsoft Excel, программой для создания презентаций Microsoft Power Point, программами-архиваторами и антивирусными программами. В качестве закрепления пройденного практического курса в конце каждого раздела предлагается выполнить самостоятельную работу.

Книга:

В соответствии с элементной базой и уровнем развития программных средств выделяют четыре реальных поколения ЭВМ, краткая характеристика которых приведена в таблице 1.

Таблица 1

ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием в несколько десятков тыс. оп./сек. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники.

Основной недостаток этих ЭВМ – рассогласование быстродействия внутренней памяти и АЛУ и УУ за счет различной элементной базы. Общее быстродействие определялось более медленным компонентом – внутренней памятью – и снижало общий эффект. Уже в ЭВМ первого поколения делались попытки ликвидировать этот недостаток путем асинхронизации работы устройств и введения буферизации вывода, когда передаваемая информация «сбрасывается» в буфер, освобождая устройство для дальнейшей работы (принцип автономии). Таким образом, для работы устройств ввода-вывода использовалась собственная память.

Существенным функциональным ограничением ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными.

Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов.

Программы выполнялись позадачно, т. е. оператору надо было следить за ходом решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи.

Начало современной эры использования ЭВМ в нашей стране относят к 1950 году, когда в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина. В течение первого этапа развития средств вычислительной техники в нашей стране создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.

Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.

Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.

Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т. е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, намечалась тенденция к эффективному программированию, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.

Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т. е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.

Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства – системное ПО.

Цель создания системного ПО – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программы за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).

К отечественным ЭВМ второго поколения относятся «Проминь», «Минск», «Раздан», «Мир».

В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. В нашей стране это ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап – переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.

Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных базах данных и их ведения. Так появились первые системы управления базами данных – СУБД.

Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач.

Обеспечить режим разделения времени позволил новый вид операционных систем, поддерживающих мультипрограммирование. Мультипрограммирование – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому такие операционные системы носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.

Эта программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме

Морис Уилксв Великобритании на конференции в Манчестерском университете представил доклад "наилучший метод конструирования автоматической машины", в которой представил идею микропрограммирования

М.Уилкс совместно с Д.Уиллером и С.Гиллом написали первый учебник по программированию."Составление программ для электронных счетных машин" (русский перевод - 1953 год).

1955 год. создание первой ЭВМ на транзисторах «Традис ». «Традис » - первый транзисторный компьютер фирмы "Белл телефон лабораторис" - содержал 800 транзисторов, каждый из которых был заключен в отдельный корпус.

1958 г. – в СССР создана ЭВММ-20 со средним быстродействием20 тыс. операций в секунду – самая мощная ЭВМ50-х годовв Европе.

1959 г. - Дж. Маккарти и К. Стрейчи предложили концепцию разделения времени работы компьютера.

1963 г. – сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбартпродемонстрировал работу первой мыши.

II

Элементнаябаза – полупроводниковые элементы (транзисторы)

Соединение элементов – печатные платы и навесной монтаж.

Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек

Быстродействие – 100 – 500 тыс. операций в секунду.

Эксплуатация – вычислительные центры со специальным штат омобслуживающего персонала,появилась новая специальность – оператор ЭВМ.

Программирование – на алгоритмических языках , появление ОС.

Оперативная память – 2 – 32 Кбайт.

Введенпринцип разделения времени .

Введен принципмикропрограммного управления.

Недостаток – несовместимость программного обеспечения.

1958 год Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor независимо друг от друга изобретают интегральную схему.

1961 год в продажу поступила первая выполненная напластине кремния интегральная схема (ИС).

1962 год.Стив Расселразработал первую компьютерную игруStar War.

III ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

1964 год. Фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения. Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью . 1965 год – начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM 360 (США).

1965 год Профессорами Дартмутского колледжаТомом Куртцеми Джоном Кеменидля обучения студентов, незнакомых с вычислительной техникой был разработан язык BASIC (Beginners all-parpouse sumbolic instraction code - многоцелевой язык символических инструкций для начинающих).

1967 год Создание высокопроизводительной и оригинальной по архитектуре вычислительной системы БЭСМ-6 , под руководством С.А. Лебедева и В.А. Мельникова. В ЭВМ БЭСМ-6 использовались 60 тыс. транзисторов и 200 тыс. полупроводниковых диодов.

Имела исключительно высокое быстродействие –1 млн. операций в секунду.

БЭСМ-6 и пульт управления

1969 год. Фирма IBM разделила понятия: аппаратные средства (hardware) и программные средства (software).

Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

Сотрудники фирмы Bell Laboratories Кен Томпсон и Деннис Ритчи приступили к разработке операционной системы UNIX.

В 1972 годуBell Laboratories начала выпускать официальные версии UNIX.

29 октября 1969 года Деньрождения сети ИНТЕРНЕТ.
В этот день была предпринята самая первая попытка дистанционного подключения к компьютеру, находившемуся в исследовательском центре Стэндфордского университета (SRI), с другого компьютера, который стоял в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). Удаленные друг от друга на расстояние 500 километров, SRI и UCLA стали первыми узлами будущей сети ARPANet.
Затем к сети подключили еще два узла: Калифорнийский университет Санта-Барбары (UCSB) и Университет штата Юта (UTAH) . Октябрь 1971 года

Американскийинженер Рэй Томлинсон отправил с одного компьютера на другой послание с содержанием "QWERTYUIOP" (набор клавиш верхней строки стандартной клавиатуры). Письмо дошло и, таким образом, открыло новую главу в истории человеческого общения – электронную почту.

Первым в истории адресом электронной почты был tomlinson@bbn-tenexa. Знак "@" - это разделитель адреса электронной почты, который называется "эт- символ " (at-sign).. В русском он называется "собакой ", в Германии "висящей обезьяной ", в Греции - "маленькой уткой ", в Дании - "хоботом слона ", в Польше – «кошечкой », в Турции – «розочкой».

1971 год Фирма IBM выпустила первый гибкий магнитный диск. Коллектив под руководством Алана Шугарта придумывает первый, восьмидюймовый флоппи-диск (емкостью 80 Кбайт).

III ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ

Элементнаябаза – интегральные схемы.

Соединение элементов – печатные платы.

Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.

Быстродействие –1-10 млн. операций в секунду.

Эксплуатация – вычислительные центры, дисплейные классы , новая специальность - системный программист.

Программирование -алгоритмические языки, ОС.

Оперативная память – 64 Кбайт.

Применяется принцип разделения времени, принцип модульности. принцип микропрограммного управления, принцип магистральности

Появление магнитных дисков , дисплеев, графопостроителей.

ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЯВЛЕНИЯ ЭВМ IV ПОКОЛЕНИЯ

1971 год Фирмой Intel (США) создан первый микропроцессор (МП) - программируемое логическое устройство, изготовленное по технологии СБИС.
Автором микропроцессора Intel-4004 - многокристальной схемы, содержащей все основные компоненты центрального процессора, являлся Эдвард Хофф .
Процессор 4004 был 4-битный и мог выполнять 60 тыс. операций в секунду.

1975 год. МолодыеамериканцыСтив Возняк иСтив Джобс организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеровApple("Яблоко"),предназначенныхдля большогокруга непрофессиональных пользователей.

1976 год. Появиласьдискета диаметром 5,25 дюйма. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров.

1981 год

Объявление о выпуске корпорацией IBM компьютерной системы - IBM Personal Computer.

Впервые на полуо ф ициаль н о м уровне было применено словосочетание Personal Computer (PC) Дэвид Брэ дли встроил в клавиатурный код команду для «горячей» перезагрузки и придумал ++: «Система могла зависать, и единственный способ справиться с этим состоял в том, чтобы выключить ее» Билл Гейтс сделал эту комбинацию знаменитой».

1983 год . Ф ирма Microsoft выпустила свою первую мышь Bus Mouse для IBM PC, кроме того, фирма разработала интерфейс и драйвер.

1983 год

фирма Mic rosoft выпустила свою первую мышь Bus Mouse для IBM PC, кроме того, фирма разработала интерфейс и драйвер.

Фирма Microsoft выпустила первую версию графической операционной среды Windows.

1985 год Появилась система Excel (электронные таблицы). Появился первый русский текстовый процессор Лексикон.

1986 год На клавиатуре впервые появляются клавиши управления курсором (до того обходились без них!) и отдельный блок с цифровыми клавишами. Спасибо Apple. 1988 год . Появление первого вируса-"червя", поражающего почту. 1989 год . Microsoft выпустила текстовый процессор WORD. Разработан формат графических файлов GIF.

1990 год. Родилась World Wide Web(Всемирная Паутина). Тим Бернерс-Ли разработал язык HTML– язык разметки гипертекста.

1993 год Фирма Intel выпустила 64-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн. транзисторов и мог выполнять 112 млн. операций в секунду. 1995 год Появилась операционная система Windows 95. 1996 год. Фирма Microsoft выпустила Internet Explorer 3.0.

Методическая разработка урока

«История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ»

преподаватель информатики высшей квалификационной категории

ГОУ СПО «Череповецкий индустриальный колледж»

Ветер Елена Михайловна

Цели:

обучающая: изучение основных характеристик ЭВМ разных поколений;

воспитательная: воспитание культуры речи, аккуратности при заполнении схем в тетради;

развивающая: развитие коммуникативных умений обучающихся, развитие умения находить конкретную информацию в выступлении, развитие умения выступать перед аудиторией, развитие информационной культуры, развитие навыков самостоятельной работы по приобретению новых знаний.

Задачи урока

рассмотреть историю развития ЭВМ на разных этапах;

провести сравнительный анализ основных характеристик ЭВМ.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Основной метод: объяснительно-иллюстративный.

Основные средства обучения: интерактивная доска, детали ЭВМ разных поколений, презентация

Структурные элементы урока

№ п/п

Этапы урока

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

Время
(мин)

Организационный

Приветствие обучающихся, объявление темы, цели урока

Претест

Объяснение правил выполнения претеста

Выполнение претеста

Усвоение новых знаний

Объяснение нового материала с использованием презентации

Записи в таблицу,

подготовка сообщений об этапах развития ВТ.

Первичное закрепление знаний

Контроль заполнения таблицы обучающимися в ходе урока

Озвучивание записей в тетради

Подведение итогов

Выставление оценок активным обучающимся, домашнее задание

Конспект урока:

Организационный этап .

Добрый день! Наш урок мне хотелось бы начать высказыванием Козьмы Прудкова: «Глядя на мир, нельзя не удивляться!»

И, действительно, нельзя не удивляться какими быстрыми темпами идет развитие ВТ, ее возможностей, областей применения.

Сегодня на уроке Вы узнаете, какие изобретения предшествовали созданию компьютера, проведете сравнительную характеристику ЭВМ разных поколений.

Открыли тетради, записываем тему урока: «История развития ВТ. Поколения ЭВМ».

Претест.

Традиционно новую тему мы начинаем с вводного теста: «Верите ли Вы, что…». Напоминаю, что Вы должны ответить на вопросы теста, результаты тестирования не повлияют на ваши дальнейшие оценки, а создадут у меня целостное представление о Ваших начальных знаниях по теме: «История развития ВТ» и, учитывая их, я смогу планировать дальнейший учебный процесс по теме.

Я читаю вопрос, Вы отвечаете ДА или НЕТ. Один ученик отвечает у доски. В конце урока мы вновь обратимся к тесту и сравним Ваши знания до урока и после.

На интерактивную доску выводится слайд с вопросами претеста, обучающийся у доски отмечает маркером синего цвета правильные, с его точки зрения, ответы. Слайд с ответами обучающегося сохраняется.

Закончив отвечать на вопросы, переверните листы и положите на край парты.

Усвоение новых знаний.

О предыстории компьютеров расскажет __________ (обучающиеся, которые готовились под руководством преподавателя ). Остальные внимательно слушают. В ходе выступлений Вы должны записать в тетрадь основные этапы развития средств вычислительной техники.

Выступление обучающихся сопровождается презентацией, демонстрацией арифмометра:

Ребята, у Вас в тетрадях должны быть записаны следующие этапы.

На интерактивную доску выводится слайд, преподаватель проговаривает основные этапы развития средств вычислительной техники :

Рассмотрим подробнее электронный этап. Электронно-вычислительные машины принято делить на поколения.

Поколение ЭВМ – период развития ВТ, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений.

Смена поколений связана с переходом на новую элементную базу.

Определения обучающиеся записывают в тетрадь.

Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению.

На экране сравнительная таблица характеристик ЭВМ разных поколений.

К этим характеристикам мы относим: элементную базу, максимальное быстродействие процессора (опер/сек), максимальную емкость ОЗУ, периферийные устройства, программное обеспечение, области применения, примеры моделей ЭВМ.

В тетрадь необходимо перенести таблицу, в ходе урока Вы должны заполнить все строки таблицы, которую мы проанализируем с Вашей помощью.

Итак, первое поколение электронно-вычислительных машин:

В 1946 г. по заказу Армии США в Лаборатории баллистических исследований американскими учеными Эккертом и Моучли была создана первая в мире ЭВМ – ЭНИАК.

В ЭНИАКе в качестве основы элементной базы применялись электронные вакуумные лампы (преподаватель показывает электронно-вакуумную лампу ).

Рассмотрим характеристики первой ЭВМ:

Электронных ламп - 17468.

7200 кремниевых диодов, 1500 реле,

70000 резисторов

10000 конденсаторов.

Потребляемая мощность - 150 кВт.

Вычислительная мощность - 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду.

Вес - 27 тонн.

Вычисления производились в десятичной системе.

До 1948 года для перепрограммирования ENIAC нужно было, фактически, перекоммутировать его заново.

Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой учёных под руководством Сергея Алексеевича Лебедева. ЭВМ МЭСМ (Малая электронная счётная машина) заработала в 1950 году.

Второе поколение ЭВМ своим рождением обязано миниатюрному полупроводниковому прибору – транзистору (преподаватель показывает транзистор). Первый транзистор заменял 40 электронных ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежнее. Его применение позволило сократить габариты: ЭВМ выполнен в виде стоек, чуть выше человеческого роста, размещенных в машинном зале.

Преподаватель рассказывает о характеристиках ЭВМ второго поколения, сопровождая свой рассказ показом слайдов.

Элементная база компьютеров третьего поколения – интегральная схема. 24 июля 1958 года Джек Килби сформулировал в лабораторном журнале концепцию, получившую название «Идеи монолита» (Monolithic Idea), в которой было указано, что «...элементы схемы, такие как резисторы, конденсаторы, распределенные конденсаторы и транзисторы, могут быть интегрированы в одну микросхему - при условии, что они будут выполнены из одного материала (кремния)...».

Преподаватель рассказывает о характеристиках ЭВМ третьего поколения, сопровождая свой рассказ показом слайдов.

.

Четвёртое поколение - это поколение компьютерной техники, разработанное после 1975 года. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма.

Началась эпоха микропроцессоров. Микропроцессор представляет собой интегральную микросхему, на которой сосредоточено обрабатывающее устройство с собственной системой команд. Одним из пионеров в производстве персональных компьютеров была компания Apple. Ее основатели Стив Джобс и Стив Возняк собрали первую модель персонального компьютера в 1976 году и назвали ее Apple I. В 1977 году компания Apple представила следующую модель персонального компьютера - Apple II. У новой модели был изящный пластиковый корпус со встроенной клавиатурой. Впервые компьютер приобрел черты бытового прибора.

В 1981 году крупнейшая компьютерная компания IBM представила свой первый персональный компьютер - IBM PC. Секрет популярности IBM PC в том, что фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха.

Первичное закрепление знаний.

Проведем сравнительный анализ характеристик ЭВМ. Для этого воспользуемся таблицей, которую Вы заполнили в ходе моего рассказа. Я буду открывать поэтапно временные промежутки, а Вы говорить основные характеристики ЭВМ, которые внесли в таблицу на данном этапе.

Используется ф ункция «Затенение экрана» программного обеспечения Notebook интерактивной доски

Вопрос: «Чем характеризуется каждое новой поколение ЭВМ?»

На интерактивной доске слайд, содержащий схему «Новое поколение ЭВМ». Ученик называет основные характеристики нового поколения ЭВМ, преподаватель после правильного ответа открывает элемент схемы, содержащий данный ответ. Используется функция Анимация программного обеспечения Notebook интерактивной доски.

Упражнение «Установи соответствие». Смена поколений ЭВМ вызвана сменой элементной базы. В следующем задании Вы должны поставить в соответствие поколению ЭВМ элементную базу.

Обучающийся, перемещая объекты, устанавливает соответствие.

Подведение итогов.

Вернемся к вопросам теста, на которые Вы отвечали в начале урока. Их проверяем методом взаимопроверки.

Обучающийся, который отвечал на вопросы теста выходит к доске. Маркером зеленого цвета исправляет свои ошибки.

При совпадении правильного ответа и своего ответа Вы получаете 1 балл. Несовпадение – 0 баллов.

Критерии оценки:

1 ошибка – оценка «5»

2 ошибки – оценка «4»

3 ошибки – оценка «3»

Поднимите руку у кого оценка «5», у кого оценка «4», у кого оценка «3». Те, кто желает получить оценку в журнал, подпишите листочки.

Преподаватель выставляет оценки обучающимся за работу на уроке и тем, кто готовил выступления.

Через четыре урока будет тест, в ходе которого я проверю, как Вы усвоили этот материал.

Домашнее задание: провести сравнительный анализ характеристик ЭВМ разных поколений.

Заключительное слова преподавателя:

На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали символом прогресса в XX веке. По мере того как человеку понадобится обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки - компьютеры.

1. Введение

Мы живем на стыке двух тысячелетий, когда человечество вступило в эпоху новой научно-технической революции. Люди овладели многими тайнами превращения вещества и энергии и сумели использовать эти знания для улучшения своей жизни. Но кроме вещества и энергии в жизни человека огромную роль играет еще одна составляющая - информация.

Информация - это самые разнообразные сведения, сообщения, известия, знания и умения. Долгое время информация казалась чем-то личным, принадлежащим отдельным членам человеческого рода. Но постепенно формировалось убеждение, что информация, отчужденная от отдельных людей, может иметь и общественное значение.

Наверное, раньше других это поняли воевавшие между собой племена. Лазутчики и разведчики были первыми профессионалами, задачей которых стала добыча информации. Появление секретов в человеческом обществе знаменовало собой переход к охране знаний и умений, т. е. к защите информации. Жреческие касты многих древних государств владели тайным знанием, недоступным для большинства членов общества. Владение информацией делало их сильнее и позволяло возвышаться над остальными людьми.

Развитие промышленных производств принесло огромное количество новых знаний, и одновременно возникло желание часть этих знаний хранить от конкурентов, защищать их. Увеличивалась и потребность в широком обмене информацией между людьми. Такая потребность была, конечно, и раньше. Но только после изобретения книгопечатания, позволившего аккумулировать и распространять знания, телеграфной и телефонной связи, способной в считанное время передавать оперативную информацию, в техносфере возникла разветвленная структура распространения информации.

Росли информационные потоки, которыми обменивались между собой отдельные люди и человеческие сообщества. Информация, подобно веществу и энергии, стала предметом производства и распространения, приобрела характер товара.

Информационная структура к концу нашего века пронизала все сферы человеческой деятельности. Компьютерная революция, которая в середине столетия дала мощный толчок развитию индустрии информации, привела к тому, что человечество вступило в пору информационной революции и встало на путь перехода к информационному обществу. Конечно, овладение информацией невозможно без появления науки о ней. Информатика играет такую же фундаментальную роль, как те науки, которые помогли человечеству проникнуть в тайны вещества и энергии. Поэтому информатику по праву называют царицей наук в информационном обществе.

Информатика - это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Информатика стала развиваться с середины нашего столетия, когда появились специальные устройства - компьютеры, ориентированные на хранение и преобразование информации, и произошла компьютерная революция.

Когда речь идет о науках такого масштаба, как физика, химия, биология, трудно говорить о единой науке. По сути, под этими названиями скрываются целые конгломераты наук, объединенные общим объектом исследования. Если сравнить, например, ядерную физику, физику высоких температур, биофизику или статистическую физику, то легко обнаружить, что, несмотря на существование пограничных областей и взаимопроникновение методов и идей, каждое из этих направлений существует как самостоятельная наука. Аналогичная структура и у информатики. Под этим понятием объединяют ряд научных направлений, исследующих разные стороны одного и того же объекта - информации.

Как и другие науки, которые принято делить на теоретические и прикладные (например, в математике выделяется прикладная математика, а в биологии - теоретическая биология), информатика тоже состоит из научных направлений, которые можно назвать теоретической информатикой и прикладной информатикой. Каждый из этих разделов в свою очередь можно делить и дальше. Но такая структуризация информатики не слишком удобна, ибо в один раздел попадают научные направления, значительно отличающиеся друг от друга и взглядом на информацию, и теми методами, которые в них используются. Поэтому мы примем другое деление информатики на основные направления, опирающееся на внутреннее единство решаемых в них задач и подходов к пониманию сущности информации. Но прежде чем перейти к выделению и описанию этих направлений, напомним основные моменты в истории развития информатики.

Как был изобретен компьютер.
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно - сразу же, как только люди стали продавать и покупать товары. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д. Одно из первых устройств - абак, похожее на русские счеты, было создано около пяти тысяч лет назад в Вавилоне (на территории нынешних Ирана и Ирака).

Специальные числа.
В 1614 г. шотландский математик Джон Непер (1550-1617) изобрел таблицы логарифмов. Принцип их заключается в том, что каждому числу соответствует свое специальное число - логарифм. Логарифмы очень упрощают деление и умножение. Например, для умножения двух чисел достаточно сложить их логарифмы. Результат находят в таблице логарифмов.

Старинный калькулятор.
В 1642 г. французский математик Блез Паскаль (1623-1662) сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора, которому приходилось делать немало сложных вычислений. Данное устройство представляло собой смонтированную в деревянном корпусе систему зубчатых колес вращающих наборные диски с цифрами. Результат вычислений считывался в специально прорезанных в корпусе окошечках. Веря, что это изобретение принесет удачу, отец с сыном вложили в создание своего устройства большие деньги. Но против счетного устройства Паскаля выступили клерки - они опасались потерять из-за него работу, а также работодатели, считавшие, что лучше нанять дешевых счетоводов, чем покупать дорогую машину.

В 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала и специальная профессия - счетчик - человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций (такую последовательность инструкций впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень медленно - даже десятки счетчиков должны были работать по несколько недель и месяцев. Причина проста - при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена.

В 1833 г. английский математик Чарльз Бэббидж детально разработал проект аналитической машины ("вычислительного помощника"). Чарльз Бэббидж (1792-1871) был сыном богатого банкира из Девона (Англия) и очень талантливым математиком. Он обнаружил погрешности в таблицах логарифмов Непера и в 1821 г приступил к разработке своей вычислительной машины. Это было очень сложное, большое устройство Оно предназначалось для автоматического вычисления логарифмов. Особенно трудно, оказалось, добиться точных расчетов. Британское правительство десять лет финансировало работы Бэббиджа, но затем потеряло к нему доверие и прекратило давать деньги. Следующей работой Бэббиджа как раз и стало создание аналитической машины, которая должна была стать первой универсальной вычислительной машиной выполняющей вычисления без участия человека. Для этого она должна была уметь исполнять программы, вводимые с помощью перфокарт (карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий, они в это время уже широко употреблялись в ткацких станках), и иметь «склад» для запоминания данных и промежуточных результатов (в современной терминологии - память). Бэббиджу помогала математик Ада Ловлас (1815-1852) - первый программист леди. Она создала для машины несколько программ, которые хранились на специальных перфорированных картах. Последние 37 лет жизни Бэббидж посвятил усовершенствованию аналитической машины. Он вкладывал в ее создание большие деньги и тяжело переносил полное отсутствие интереса со стороны общественности к своим работам. Умер Бэббидж в 1871 г, так и не закончив свой труд. Его машина намного опережала технические возможности своего времени, и довести ее создание до конца было практически невозможно, однако он разработал все основные идеи.

В XIX в. в США перепись населения проводилась каждые 10 лет. С ростом населения это стало весьма сложным процессом. Так, в 1887 г чиновники все еще подводили итоги переписи 1880 г. Многие разрабатывали методы более быстрого подсчета итогов. Победу в этом соревновании одержал инженер Герман Холлерит (1860 - 1929). Он создал электрическую счетную машину, табулятор. Данные о каждом жителе хранились на особой перфокарте. Расположение и число отверстий соответствовало таким сведениям, как возраст, семейное положение и т. д. Карта вставлялась в машину, где на нее нажимали концы проводов. Когда провод попадал на отверстие, он замыкал цепь тока и счетчик передвигался на одно деление. Изобретение Холлерита настолько ускорило методы обработки данных, что итоги переписи 1890 г. были подведены всего через 6 недель

Электронные счетные машины
В 1937 г. Алан Тьюринг предложил универсальную схему вычислений. Его результаты были сформулированы в терминах гипотетической "машины" с удивительно простой структурой, которая обладала всеми необходимыми признаками универсальной вычислительной машины.

В 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX в. - электромеханических реле - смог построить на одном из предприятий фирмы IBM (International Business Machine corp.) вычислительную машину под названием «Марк-1». Еще раньше идеи Бэббиджа были переоткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. построил аналогичную машину.

В 1946 г. Джон П. Экерт (род. 1919) и Джон В. Могли (1907-1980) разработали один из первых компьютеров для армии США- ENIAC (электронный числовой интегратор и калькулятор) на электронных лампах. По сравнению с современными ЭВМ он был очень громоздок - занимал целый зал и при этом выполнял гораздо меньше операций. ENIAC работал в 1000 раз быстрее чем «Марк-1», однако, для задания программы приходилось в течении нескольких часов или даже дней подсоединять нужным образом провода. Чтобы упростить этот процесс, Могли и Экерт стали конструировать ЭВМ, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. к работе Могли и Экерта был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

В 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом был построен первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана.

Технология ЭВМ постепенно совершенствовалась, габариты компьютеров уменьшались, а их возможности увеличивались. На первых компьютерах применялись электронные лампы. В 1948 г их заменили транзисторы, которые изобрели трое американских ученых - Джон Бардин (род. 1908), Уолтер Браттэйн (1902-1987) и Уильям Шокли (1910-1989). За свое изобретение они получили в 1956 г Нобелевскую премию по физике. В наши дни компактные калькуляторы и компьютеры используют микросхемы, состоящие из многих тысяч транзисторов. Они стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.

В своем докладе Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации.

Устройства компьютера.
Прежде всего компьютер должен иметь следующие устройства:

арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

внешние устройства для ввода-вывода информации.


Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек.

в каждой ячейке могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ.

Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.

Вот каковы должны быть связи между устройствами компьютера (одинарные линии показывают управляющие связи, двойные - информационные):

Арифметическо- логическое устройство		Устройство управления		Внешние устройства
		Запоминающие устройства

Принципы работы компьютера.
В общих чертах работу компьютера можно описать так:

с помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа.

Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда (инструкция) программы, и организует ее выполнение.

Как правило, после выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой.

Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Это позволяет организовать выполнение одной и той же последовательности команд в программе много раз (цикл) и создавать достаточно сложные программы (ветвление).

Поскольку внешние устройства, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода.

Все результаты выполненной программы должны быть ею выведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер переходит в режим ожидания сигналов от внешних устройств.

4. Особенности современных компьютеров

С хема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше.

Арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в единое устройство - центральный процессор.

Процесс выполнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий, связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера - прерываний.

Параллельная обработка данных на нескольких процессорах.

1951 г. - Начато массовое производство компьютера UNIAK I. Появилось первое поколение ЭВМ. Элементная база - электронные лампы, ртутные линии задержки, запоминающие ЭЛТ, магнитные барабаны и сердечники.
1960 г. - Появление второго поколения ЭВМ. Элементная база - транзисторы. Период широкого внедрения ЭВМ общего назначения.
1970 - 1975 г.г. - Почти одновременно появились третье и четвертое поколения ЭВМ. Элементная база - ИС, БИС, СБИС.
В настоящее время можно говорить о пятом поколении ЭВМ. Элементная база - СБИС и опто- и криоэлектроника.

6. Развитие программного обеспечения

первые компьютеры - машинный язык, т.е. в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это было очень тяжелой, малопроизводительной и кропотливой работой, в ходе которой можно было весьма легко ошибиться.

Начало 50-х годов - появление языков низкого уровня - ассемблер. Позволяет писать программы не на машинном языке, а с использованием мнемонических обозначений машинных команд, имен точек программы и т.д. Программы на ассемблере очень просто переводятся в машинные команды, это делается с помощью специальной программы, которая также называется ассемблером. Ассемблер и сейчас часто используется при программировании в тех случаях, когда требуется достичь максимального быстродействия и минимального размера программ либо наиболее полно учесть в программе особенности компьютера. Однако написание программ на языке ассемблера все же весьма трудоемко.

1955 г. - появление языков программирования высокого уровня. Программы на языках высокого уровня либо преобразуются в программы, состоящие из машинных команд (это делается с помощью специальных программ, называемых трансляторами или компиляторами), либо интерпретируются с помощью программ-интерпретаторов. Языки высокого уровня позволили значительно упростить процесс написания программ, так как они ориентированы на удобство описания решаемых с их помощью задач, а не на особенности какого-то конкретного компьютера. Первый коммерчески используемый язык программирования высокого уровня Фортран был разработан в 1958 г. в фирме IBM под руководством Джона Бэкуса. Этот язык был предназначен, прежде всего, для научных вычислений и он (в усовершенствованном варианте) до сих пор широко используется в данной области. Для других применений было разработано множество различных языков высокого уровня, но широкое распространение получили лишь немногие из них, в частности Си и Си++, Паскаль, Бейсик, Лого, Форт, Лисп, Пролог и др.

С 1966 г. - почти все средние и большие ЭВМ работали под управлением ОС.
70-е годы - появление систем с разделением времени и компьютерных сетей.

Компьютеры 1-го и 2-го поколений были очень большими устройствами - огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры и электронное оборудование для них, стремились сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле. Благодаря достижениям современной технологии на этом пути были достигнуты поистине впечатляющие результаты. К середине 60-х годов появились компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый миникомпьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. дол. Но к тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров.

В 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов.

В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами.

В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах.

В 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В том же году был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру - Маршиан Эдвард Хофф из той же фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ.

Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в конце 1970 г. Конечно, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора большой ЭВМ, - он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно).

В 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008.

В 1974 г. - его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Вначале эти микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах.

В 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большая ЭВМ.

В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер, разработанный фирмой MITS, продавался по цене около 500$. Хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом.

В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров.

Успех фирмы MITS заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Появилось и несколько журналов, посвященных персональным компьютерам. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений. Появились и коммерчески распространяемые программы, например программа для редактирования текстов WordStar и табличный процессор VisiCalc (соответственно 1978 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) программы сделали для Делового мира покупку компьютеров весьма выгодным вложением денег: с их помощью стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т.д. В результате оказалось, что для многих организаций необходимые им расчеты стало возможно выполнять не на больших ЭВМ или миниЭВМ, а на персональных компьютерах, что значительно дешевле.

8. Появление IBM PC

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и миниЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент - что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Miu-Obafi.

В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

Если бы IBM PC был сделан так же, как другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года, и мы давно бы уже о нем забыли. Действительно, кто сейчас помнит о самых замечательных моделях телевизоров, телефонов или даже автомобилей двадцатилетней давности!

К счастью (для нас), в IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, но лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха.

Как же устроен этот «конструктор»?

На основной электронной плате компьютера IBM PC (системной, или материнской, плате) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации (вычисления).

Схемы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера - монитором, дисками, принтером и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате - слоты.

К электронным схемам подводится электропитание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий металлический или пластмассовый корпус - системный блок.

По-видимому, фирма IBM рассчитывала, что открытость архитектуры IBM PC позволит независимым производителям разрабатывать различные дополнительные устройства, что увеличит популярность компьютера. Так оно и произошло, и через один два года на рынке предлагались сотни разных устройств и комплектующих для IBM PC.

Наибольшую выгоду от открытости архитектуры IBM PC получили, естественно, пользователи. Они могли самостоятельно расширять возможности своих компьютеров, покупая соответствующие устройства и подсоединяя их в свободные разъемы на системной плате. При этом они не были связаны ассортиментом моделей, предлагаемых фирмой IBM, так как могли покупать дополнительные устройства, производимые независимыми фирмами

10. Развитие компьютеров IBM PC

На первых порах открытость архитектуры IBM PC была выгодна фирме IBM. Она обеспечила коммерческий успех компьютеру и позволила фирме сравнительно легко выпускать новые модели, сохраняя совместимость со старыми, чтобы все программы и все устройства, разработанные для старых моделей IBM PC, работали и с новыми.

В 1983 г. был выпущен компьютер IBM PC XT, имеющий встроенный жесткий диск.

В 1985 г. - компьютер IBM PC AT на основе нового микропроцессора Intel-80286, работающий в 3-4 раза быстрее IBM PC XT.

Однако очень скоро другие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Они стали перенимать все разработки фирмы IBM (например, видеоадаптеры CGA, EGA и позднее VGA), а за счет того, что им не приходилось нести огромных издержек фирмы IBM, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM.

Более того, эти фирмы стали реализовывать многие технические достижения быстрее, чем IBM. Так, первые компьютеры на основе микропроцессоров Intel-80386 были выпущены уже не IBM. И очень скоро IBM оказалась не монополистом в выпуске разработанных ею компьютеров, а одной из сотен конкурирующих фирм, каждая из которых стремится сделать компьютеры быстрее, производительнее, надежнее и, естественно, дешевле. Все попытки фирмы IBM вновь монополизировать рынок (например, выпуск компьютеров IBM PS/2) не увенчались успехом.

Так что теперь название «IBM PC» вовсе не означает, что компьютер сделан самой фирмой IBM, точно так же, как не каждый автомат Калашникова сделан Калашниковым. Сейчас большинство выпускаемых компьютеров «типа IBM PC» делается в Юго-Восточной Азии (Тайвань, Сингапур, Южная Корея и т.д.), там их производство обходится дешевле.

Впрочем, некоторые наиболее «престижные», надежные и дорогие марки персональных компьютеров собираются в США и Европе, хотя многие компоненты для них всё равно завозятся из Юго-Восточной Азии.

Развитие компьютеров типа IBM PC теперь осуществляется многими конкурирующими фирмами, хотя IBM и остается самым крупным производителем этих компьютеров. Компьютеры на основе микропроцессоров Intel-80386SX, 80486, и Pentium, мониторы типа SuperVGA 800х600 и 1024х768 были разработаны уже не IBM, а различными другими фирмами. Наибольшее влияние на развитие компьютеров типа IBM PC теперь оказывает не IBM, а фирма Intel - производитель микропроцессоров, являющихся «мозгом» IBM PC, и фирма Microsoft - разработчик операционной системы MS DOS, графической операционной оболочки Windows и многих других используемых на IBM PC программ.

Разумеется, отсутствие «руководящей и направляющей» силы и развитии компьютеров имеет и свои отрицательные стороны. Так, все выпускаемые видеоадаптеры EGA и VGA совместимы между собой, так как совместимы с оригинальными их моделями, разработанными IBM. А видеоадаптеры SuperVGA или различные виды стримеров несовместимы друг с другом - здесь не было авторитетной фирмы, разработку которой остальные приняли бы как стандарт.

11. Причины успеха персональных компьютеров

12. Ограниченность области применения ПК

Несмотря то, что область применения персональных компьютеров очень широка, имеются задачи, которые лучше решать на более мощных ЭВМ.

Наиболее часто проявляющиеся ограничения - по объему обрабатываемой информации и по скорости вычислений. во многих случаях требуется обрабатывать большие объемы информации и делать это быстро. К таким областям относятся банковское дело, системы резервирования авиа и железнодорожных билетов и т.д. Например, на персональном компьютере легко можно создать базу данных индивидуального пользования с названиями и характеристиками журналов, по какой либо предметной области. Но для создания базы данных, в которой хранились бы рефераты статей из этих журналов или даже сами тексты статей, к которой одновременно могли бы обращаться сотни пользователей, потребуются уже большие ЭВМ.

При обработке больших объемов информации часто оказывается наиболее целесообразным совместное использование компьютеров разного уровня, где на каждом уровне решаются те задачи, которые соответствуют его возможностям.

Например, в крупном коммерческом банке обработка информации о клиентах и расчетах, скорее всего потребует большую ЭВМ, а ввод данных и анализ результатов может осуществляться и на персональных компьютерах.

Интенсивные вычисления. Во многих задачах оказывается недостаточной вычислительная мощность персональных компьютеров. Например, расчет механической прочности конструкции из нескольких сотен элементов можно сделать и на персональном компьютере, но если надо рассчитать прочность конструкции из сотен тысяч элементов, то потребуется уже большая ЭВМ или даже суперЭВМ. Другим примером является компьютерное производство видеофильмов.

В соответствии с элементной базой и уровнем развития программных средств выделяют четыре реальных поколения ЭВМ, краткая характеристика которых приведена в таблице:

Параметры сравнения	Поколения ЭВМ
				четвертое
Период времени
Элементная база (для УУ, АЛУ)	Электронные (или электрические) лампы	Полупроводники (транзисторы)	Интегральные схемы	Большие интегральные схемы (БИС)
Основной тип ЭВМ			Малые (мини)
Основные устройства ввода	Пульт, перфокарточный, перфоленточный ввод		Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура	Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура
Основные устройства вывода	Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленточный вывод		Графопостроитель, принтер
Внешняя память	Магнитные ленты, барабаны, перфоленты, перфокарты		Перфоленты, магнитный диск	Магнитные и оптические диски
Ключевые решения в ПО	Универсальные языки программирования, трансляторы	Пакетные операционные системы, оптимизирующие трансляторы	Интерактивные операционные системы, структурированные языки программирования	Дружественность ПО, сетевые операционные системы
Режим работы ЭВМ	Однопрограммный	Пакетный	Разделения времени	Персональная работа и сетевая обработка данных
Цель использования ЭВМ	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Телекоммуникации, информационное обслуживание

Эволюция использования компьютеров. Проект ЭВМ пятого поколения

Рассмотренная технология проектирования программ реализует последовательное преобразование целого ряда сигналов, т.е. их кодирование:

Эта схема имеет два недостатка:

1. процесс подготовки задачи к решению на ЭВМ несоизмеримо продолжительнее самого решения: многие месяцы подготовки задачи несопоставимы с несколькими минутами ее решения компьютером;

1. цепочка «заказчик – ЭВМ» работает в общем случае как неисправный телефон в силу того, что в процессе общения участники этой цепочки используют несколько языков (естественный, математический, язык графических символов, язык программирования и т.д.), часть из которых неоднозначна по смыслу высказываний. Из-за этого результаты решения задачи требуется согласовывать с заказчиком и, возможно, вносить в программу изменения. Это также удлиняет процесс подготовки программного продукта.

Таким образом, продолжительность подготовки задачи к ее автоматизированному решению - одна из причин совершенствования традиционной технологии этой процедуры.

Вторая причина связана с объективной эволюцией использования компьютеров, которая показана в таблице:

Параметр	Эволюция использования компьютеров
					с 90-х г.г. 20-го века
Критерий эффективности использования ЭВМ	Машинные ресурсы	Машинные ресурсы	Человеческие ресурсы: трудоемкость разработки и сопровождения программ	Трудоемкость формализации профессиональных знаний	Полнота и скорость доступа к информации
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженер- программист	Профессиональный программист	Программист -пользователь	Пользователь с общей компьютерной подготовкой	Слабо обученный пользователь
Тип диалога	Работа за пультом	Обмен перфоносителями и машинными программами	Интерактивный (клавиатура и экран)	Интерактивный по жесткому меню	Интерактивный, графический интерфейс

Как видно из таблицы, компьютер «приближается» к конечному пользователю, который не является хорошо подготовленным в области общения с компьютером и испытывает значительные затруднения в решении своих прикладных задач с использованием компьютера. В этой связи возникает проблема организации нового типа взаимодействия конечного пользователя и компьютера. Эта проблематика получила выражение в проекте ЭВМ пятого поколения, который был опубликован в начале 80-х годов 20-го столетия в Японии.

Основная идея этого проекта – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления:

1. разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подобный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Этот интерфейс обладает наглядностью, не требует специальных знаний. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участие в его разработке;

1. привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология связана с автоформализацией профессиональных знаний конечного пользователя и предполагает два этапа проектирования программных продуктов:

• программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета. Либо можно было внести туда правила зачисления абитуриентов, которые изложены ранее и использованы в примерах. В этом случае мы бы получили программный продукт, аналогичный тому, что проектировали выше, и т.д.;
• конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых (в некоторой предметной области) он является. Здесь может использоваться понятный интерфейс, который обсуждался выше. После этого программный продукт готов к эксплуатации.

Таким образом, предлагаемая в проекте ЭВМ пятого поколения технология подготовки прикладных задач к решению на компьютере включает два этапа и представлена на рисунке:

Программист

а) программист создает пустую программную оболочку;

Заказчик

б) заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями

Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта.

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее, с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.