2025-09-11-14-37-56-Лекция1 -2025

1.

Предмет: Информатика
Лектор: Городилов Леонид Владимирович
1-й семестр – 14 недель – зачет
1. Автоматизированная обработка информации: основные понятия и
технология
2. Общий состав и структура персональных ЭВМ и вычислительных
систем. Программное обеспечение. Компьютерные сети и защита
информации
3. Прикладные программные средства
2-й семестр – 14 недель
4. Основы программирования
5. Средства автоматизации научно-исследовательских работ
1

2. ЛИТЕРАТУРА

а) основная учебная литература
Гаврилов, М. В. Информатика и информационные технологии [Электронный
ресурс] : Учебник / М.В. Гаврилов, В.А. Климов [и др.]. - 6-е изд., пер. и доп.
Учебник для СПО : Издательство Юрайт, 2024. - 320.
https://www.biblio-online.ru/book/informatika-i-informacionnye-tehnologii-431772.
Симонович, С. В. Информатика: базовый курс [Текст]: Учебник для вузов. 3-е
изд. Стандарт третьего поколения / под ред. С. В. Симоновича. [и др.]- СПб.:
Питер, 2011. - 640 с.
litres.ru›get_pdf_trial/33177022.pdf
б) дополнительная учебная литература
Гурьяшова, Р.Н. Информатика. Теоретический курс [Электронный ресурс] :
учебное пособие / Р.Н. Гурьяшова, В.И. Логинов, Е.Ю. Седова. — Электрон.
дан. — Нижний Новгород : ВГУВТ, 2013. — 84 с.
https://e.lanbook.com/book/44865.
2

3.

Лекция 1
Предмет информатики. История. Классификация
3

4. План лекции

1.
Понятие информации. Предмет информатика
2.
Информационная система
3.
Краткая история развития средств вычисления. 1-4-й этап
4.
Поколения ЭВМ
5.
Классификации ЭВМ
6.
Суперкомпьютеры. Для чего они нужны. Их характеристики
7.
Персональные компьютеры
4

5.

Информация. Предмет информатики
Под информацией мы понимаем некое отражение объектов реального мира,
которое проявляется в виде его отдельных компонент и взаимосвязей, сделанных
в той или иной знаковой форме.
Особенностью информация является то, что она проявляется лишь при
наличии приемника, позволяющего выделить ее из окружающего мира.
5

6.

Информация. Предмет информатики.
Информационное
поле
Приемник
информации
Обработка
информации
Новая
информация
Информационная система
6

7.

Информация. Предмет информатики.
Информатика — наука о законах и методах измерения, хранения, переработки
и передачи информации с использованием компьютера.
Компьютер
является
средством,
позволяющим
реализовать
новые
информационные технологии, качественно отличающиеся от прежних уровнем
автоматизации и интеллектуализации информационных процессов.
Глобальные информационно-вычислительные сети (Internet).
7

8.

Краткая история развития средств вычисления
Обычно выделяют четыре этапа развития:
1-й этап называют «ручным», начало относят к 50-у тысячелетия до нашей
эры:
Использовали пальцы рук, нанесение насечек, завязывание узелков, счетные
палочки, камушки и т.д. Десятичная система счисления — обязана количеству
пальцев на руках;
"абак", предшественник счетов появился в IV-м тысячелетии до н. э. в Азии;
в XVI-м веке н. э. в России изобретены русские счеты с десятичной системой
счисления;
в XVII — в Англии — логарифмическая линейка.
Абак
Счеты
8

9.

Краткая история развития средств вычисления
2-й этап — механический начался с середины XVII в и связан с развитием
механики в Европе:
1623 г. — Шиккард построил машину в 1 экземпляре, которая предназначалась
для выполнения 4-х арифметических действий над 6-разрядными числами;
1642 г. — Паскаль разработал модель вычислительной машины для
выполнения арифметических действий (построена в 1845 г. и имела название
«Паскалево колесо»), выпускалась серийно;
1820 г. — Карл Томас изобрел арифмометр;
1874 г. — Однер в России построил арифмометр. В 1931 г. он получил название
"Феликс". В СССР в 1969 г. выпустили 300000 штук (максимум).
9

10.

Краткая история развития средств вычисления
Машина Шиккарда
10

11.

Краткая история развития средств вычисления
1823 г. — Чарлз Бэбидж разработал проект вычислительной машины,
включавшей в механическом виде основные составляющие ЭВМ: ОП, АУ, УУ, УВВ.
В 1842 г. финансирование проекта по постройке машины было прекращено
британским правительством. Машина построена в конце XX века энтузиастами
Лондонского музея, состоит из 4000 железных, бронзовых и стальных деталей,
весит 3 Т.
Ада Лавлайс в 1843 г. написала для этой машины 1-ую программу для
вычислений чисел Бернулли;
11

12.

Краткая история развития средств вычисления
ВМ Чарлза Бэбиджа
Ада Лавлайс
12

13.

Краткая история развития средств вычисления
3-й этап — электромеханический начался с середины XIX в. и продолжался до
появления 1-й ЭВМ в 1945 г. Предпосылкой послужило развитие прикладной
электротехники: появились электропривод и электромеханические реле:
1886 г. — Холлерит (США) изобрел табулятор на перфокартах (начало
существования фирмы IBM). Обработка результатов переписи населения Америки
(пересчитано 62 млн. человек).
13

14.

Краткая история развития средств вычисления
Табулятор Холлерита
14

15.

Краткая история развития средств вычисления
4-й этап — электронный — начался с середины XX в. Предпосылки:
изобретение триода (1906 г.) и триггера (1913 г.):
1-е поколение (45 – 50 гг.). База — электронные лампы, быстродействие 3 105
оп/с, программирование в кодах
1945 г. — построена 1-ая ЭВМ ENIAC . Имела габариты 6х4х30 м, вес – 30 т,
содержала 18000 электронных ламп, 1500 реле, 70000 резисторов, 10000
конденсаторов. Потребляла 140 кВт. При официальной апробации
— оценки
возможности создания водородной бомбы — было обработала 1 млн. перфокарт с
исходными данными. Операция сложения — за 0.2 с (Манхеттенский проект) ;
15

16.

Краткая история развития средств вычисления
В процессе работы над ENIAC были безотносительно к конструкции
ЭВМ
определены ее компоненты и сформулированы принципы работы, которые
носят название архитектуры фон Неймана.
16

17.

Краткая история развития средств вычисления
2-е поколение (50 – 60 гг.): база —транзисторы, быстродействие 3 106 оп/с,
оперативная память — 64 кБ, алгоритмические языки
1947 г. — инженеры из Bell Labs изобретают транзистор;
1952-1953 гг. — в СССР построена 1-я ЭВМ серии БЭСМ - наиболее удачная
разработка;
1957 г. — в IBM разработаны язык «FORTRAN» (FORMula TRANslation);
Копия 1-го
транзисто
ра
БЭСМ-6
быстродействие
-до 1 млн. оп./с
Частота -10 МГц
Выпускался
в1966-1987 гг.
17

18.

Краткая история развития средств вычисления
3-е поколения (60 – 70 гг.): база — интегральные схемы малой и средней
интеграции, быстродействие — 3 107 оп/с, оперативная память — 512 кБ
1971 г. — компанией Intel выпушен первый в мире микропроцессор Intel 4004.
Он выполняет 60000 оп/с и стоит «всего» $300;
1974 г. — появление первого массового ПК
Altair на базе микропроцессора Intel 8080.
Рассылался по почте за $397. В комплект
«Сделай
сам»
входили
процессор,
256-
байтный модуль памяти, системная шина и
некоторые др. мелочи;
18

19.

Краткая история развития средств вычисления
4-е
поколение
(с
70-х
гг):
база
—
большие
интегральные
схемы
(микропроцессоры)
1981
г.
—
первый
персональный
компьютер
фирмы
IBM.
Б. Гейтс: «Любому должно хватить 640 Кбайт памяти»;
19

20.

Краткая история развития средств вычисления
1985
г.
—
выходит
первая
версия
графической
оболочки
Windows,
поддерживающая многозадачность. Опять Б. Гейтс.
1993 г. — первый процессор класса Pentium.
5-е поколение (с 90 гг по настоящее время):
Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной
структурой,
одновременно
выполняющих
десятки
последовательных
инструкций программы.
Компьютеры
с
параллельно
позволяющие
строить
работающими
системы
обработки
процессорами
(сотни),
данных
знаний,
и
эффективные сетевые компьютерные системы.
20

21.

Классификации ЭВМ:
По производительности и быстродействию
По назначению
По уровню специализации
По типу используемого процессора
По особенностям архитектуры
По размерам
21

22.

Классификации ЭВМ:
Классификация ЭВМ, исходя из их вычислительной мощности и габаритов:
22

23.

Суперкомпьютеры:
Суперкомпьютеры
–
это
самые
мощные
по
быстродействию
и
производительности вычислительные машины.
В
рейтинг
"Топ-500"
суперкомпьютеры
из
Китая,
США,
Японии,
Великобритании, Германии и остальных стран. Несколько – из России.
До начала 90-х годов каждый суперкомпьютер был уникален. Создавался на
пределе технологий. Применение было крайне ограничено. В 1995 году
родилась идея собрать суперЭВМ из множества дешевых микропроцессоров,
по
сути,
из
персональных
компьютеров.
Сейчас
практически
суперкомпьютеры производятся именно так.
23
все

24.

Суперкомпьютеры 2023 г.:
1
2
3
System
Frontier - HPE Cray EX235a, AMD
Optimized 3rd Generation EPYC 64C
2GHz, AMD Instinct MI250X, Slingshot11, HPE
DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory
United States
Supercomputer Fugaku Supercomputer Fugaku, A64FX 48C
2.2GHz, Tofu interconnect D, Fujitsu
RIKEN Center for Computational
Science
Japan
LUMI - HPE Cray EX235a, AMD
Optimized 3rd Generation EPYC 64C
2GHz, AMD Instinct MI250X, Slingshot11, HPE
EuroHPC/CSC
Finland
Rmax
Rpeak
Cores
(PFlop/s)
(PFlop/s)
Power (kW)
8,699,904
1,194.00
1,679.8222,703
7,630,848
442.01
537.2129,899
2,220,288
309.10
428.706,016
24
Флопс (Flop/s -Floating-point operation per second) - операций с плавающей точкой в секунду

25.

Персональные компьютеры
Встроенные микро-ЭВМ и персональные компьютеры ПК относят к микро-ЭВМ.
История развития ПК началась уже с упомянутого Altair (1974 г.). Затем:
1981 г. — Intel 80286 (сопроцессор 80287) - быстродействие 8-25 МГц, ОП 1
Мб, винчестер 40 Мб;
Intel 80386 (сопроцессор 80387) -16-40 МГц - 1 Мб - 100 Мб;
1995 г. — Intel 80486 (сопроцессор 80387) - 25-100 МГц - 1 Мб - 100 Мб;
1997 г. — Pentium MMX - 60-300 МГц -16 Мб - 2 Гб;
1999 г. — Pentium II - 450 МГц -128 Мб - 20 Гб;
2001 г. — Pentium III - 500 МГц и выше - 128 Мб - 20 Гб;
2001 г. и по наше время — Pentium IV: быстродействие 1.5–3 ГГц и выше,
ОП 128 Мб и выше, винчестер 40 Гб и выше.
Для сравнения отечественная ЭВМ 2-го поколения БЭСМ-6 (наиболее
удачная) имела ОП до 512 Кб и быстродействие 1 млн. оп/с.
25

26.

Конец лекции 1
26

27.

Краткая история развития средств вычисления
1945 г. — Нейман готовит доклад по ENIAC и выделяет безотносительно к
конструкции следующие компоненты ЭВМ: арифметико-логическое
устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), запоминающее
устройство (ЗУ), устройство ввода-вывода (УВВ), также
обосновывает необходимость для ЭВМ: двоичной системы
счисления, электронной техники, последовательного порядка
действий, раздельного представления данных и кода программы.
27

28. Что такое FLOPS?

Практическое измерение быстродействия компьютера заключается в
запуске
бенчмарка
Linpack.
Бенчмарк
осуществляет
операцию
умножения матрицы на матрицу несколько десятков раз и вычисляет
значение времени выполнения теста. Так как количество FP операций
для заданной матрицы известно заранее, то разделив одно значение
на другое, получим искомое FLOPS.
дека- (101)
гекто- (102)
кило- (103)
мега- (106)
гига- (109)
тера- (1012) пета- (1015)
экса- (1018)
зетта- (1021)
иотта- (1024)
28