Основные понятия и определения информатики

1. Основные понятия и определения информатики

2. Информатика

informatique(франц.)
происходит от information
(информация) и automatique
(автоматика) и дословно
означает "информационная
автоматика"
«сomputer science» (англ.), что
означает буквально
"компьютерная наука".

3. Информатика

Наука об осуществляемой преимущественно
с помощью автоматических средств
целесообразной обработке информации,
рассматриваемой как представление знаний
и сообщений в технических, экономических и
социальных областях

4. Приоритетные направления информатики

разработка вычислительных
программного обеспечения;
систем
и
математическое моделирование, методы
вычислительной и прикладной математики
и их применение к фундаментальным и
прикладным исследованиям в различных
областях знаний
методы искусственного интеллекта

5.

системный анализ
биоинформатика
социальная информатика
методы машинной графики,
средства мультимедиа
анимации,
телекоммуникационные системы и сети, в
том числе, глобальные компьютерные сети
разнообразные приложения

6. Информатика

Разработка алгоритма
решения задачи
Brainware
Программные
средства
Software
Hardware
Технические
средства

7. Краткая история ЭВМ

8.

Около 500 г. н.э. изобретение счётов (абака)
Абак получил широкое распространение в Египте,
Греции, Риме, Китае. Китайцы могли производить на
абаке деления и действия с дробями, извлечение
квадратных и кубических корней. На счетной доске
вычислялись даже корни системы линейных уравнений.
Абак представлял собой доску с желобками, в которых по
позиционному принципу размещались какие-нибудь предметы
- камешки, косточки и т.п. В Древнем Риме абак назывался
abaculi или calculi. Латинское слово calculus означает камешек,
галька. От него в дальнейшем произошло слово calculator перекладывать
камешки,
подсчитывать.
Сегодня
так
называется вычислительное устройство калькулятор.

9.

1617 г. Шотландский математик Джон
Непер изобрел прибор для перемножения
чисел «костяшки Непера»
Джон Непер
John Naiper
(1550-1617)
«костяшки
Непера»
Набор состоял из брусков с нанесенными на них
цифрами от 0 до 9 и кратными им числами. Для
умножения какого-либо числа бруски располагали
рядом так, чтобы цифры на торцах составляли это
число. Ответ можно было увидеть на боковых сторонах
брусков. Помимо умножения, палочки Непера
позволяли выполнять деление и извлечение
квадратного корня
В 1590-х годах пришел к идее логарифмических
вычислений и составил первые таблицы логарифмов,
однако свой знаменитый труд «Описание
удивительных таблиц логарифмов» опубликовал лишь
в 1614 году. В конце 1620-х годов была изобретена
логарифмическая линейка, счетный инструмент,
использующий таблицы Непера для упрощения
вычислений, широко используемый до 70-х г.г.
прошлого века
Логарифмическая
линейка

10.

1642 г. Французский ученый Блез
Паскаль
создал
суммирующую
машину («паскалину»)
«Паскалина»
представляла
собой
механическое
устройство
с
многочисленными шестеренками. С ее
помощью можно было складывать числа,
вращая колесики с делениями от 0 до 9,
связанные друг с другом таким образом,
что избыток над девяткой переносился на
следующее колесико, продвигая его на
единицу
вперед.
Были
отдельные
колесики для единиц, десятков, сотен и т.
д. Вычитать, умножать или делить на ней
можно было лишь путем многократного
сложения
(вычитания).
Изобретенный
Паскалем принцип связанных колес стал
основой для вычислительных устройств
следующих трех столетий.
Блез Паскаль
(1623-1662)
«Паскалина»

11.

ЛЕЙБНИЦ
Готфрид
Вильгельм
(1646 –
1716)
В 1672 г. немецкий философ, математик,
физик, языковед Лейбниц создал первую
механическую счетную машину, способную
производить сложение, вычитание,
умножение и деление.
1804 г. Французский инженер
Жаккар изобрёл перфокарты для
управления автоматическим ткацким
станком
Станок Жаккарда до сих пор применяется
в ткацком производстве, а его идея была
впоследствии
использована
для
обработки информации с помощью
компьютеров.

12.

1834 г. Английский ученый Чарльз
Бэббидж
составил
проект
"аналитической" машины
В 1822 году Бэббидж описал
машину,
способную
рассчитывать
и
печатать
большие математические
Чарльз Бэббидж
(1791-1871)
таблицы,
и
сконструировал
машину
для
табулирования,
состоявшую
из
валиков
и
шестеренок, вращаемых с помощью рычага. Машина
могла производить некоторые математические
вычисления с точностью до 20 знака после запятой
Аналитическая машина была программируемой и
могла выполнять любые заданные ей вычисления.
Аналитическая
машина Бэббиджа

13.

1874 г. Выходец из Швеции Вильгодт
Теофил Однер на заводе «Русский
дизель» изготовил первый арифмометр
1897 г. Английский физик Дж. Томсон
сконструировал
электронно-лучевую
трубку
1904—1906
гг.
Сконструированы
электронные диод и триод

14.

1936 г. Алан Тьюринг и независимо от
него Э. Пост разработали концепцию
абстрактной вычислительной машины
Алан Тьюринг
1938 г. Немецкий инженер Конрад
Цузе построил первый механический
компьютер
1941 г. Конрад Цузе сконструировал
первый универсальный компьютер на
электромеханических элементах
Конрад Цузе

15.

1944 г. Говард Айкена
создает
"Марк—1"
с
программным управлением
1945 г. Джон фон Нейман
сформулировал
основные
принципы работы и компоненты
современных компьютеров

16.

1946 г. Американцы Дж. Эккерт и Дж. Моучли
сконструировали первый электронный цифровой
компьютер "ЭНИАК" (Electronic Numerical Integrator
and Computer).

17.

1948 г. В американской фирме Bell
Laboratories физики Уильям Шокли,
Уолтер Браттейн и Джон Бардин
создали транзистор
1958 г. Джек Килби из фирмы Texas
Instruments создал первую интегральную
схему
1961 г. Фирма IBM Deutschland
реализовала подключение компьютера к
телефонной линии с помощью модема
1968 г. Основана фирма Intel

18.

1971
г.
Эдвард
Хофф
разработал
микропроцессор Intel—4004
1974 г. Эдвард Робертс, молодой офицер ВВС
США, инженер-электронщик, построил на базе
процессора 8080 микрокомпьютер Альтаир

19.

1976 г. Студенты Стив Возняк и Стив Джобс,
устроив мастерскую в гараже, реализовали
компьютер Apple—1
Стив Возняк и Стив Джобс
Apple—1

20.

1978 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор
8086
1979 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор
8088
1981 г. Фирма IBM выпустила первый
персональный компьютер IBM PC на базе
микропроцессора 8088
1982 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор
80286, содержащий 134 000 транзисторов и
способный
выполнять
любые
программы,
написанные для его предшественников

21.

1983 г. Корпорация Apple Computers построила
персональный компьютер Lisa — первый офисный
компьютер, управляемый манипулятором мышь.
1983 г. Гибкие диски
получили
распространение
в
качестве
стандартных
носителей информации

22.

1983 г. Фирма Intel выпустила ХТ (eXtended
Techno-logy), а в 1984 г. - АТ (Advanced
Technology)
Эти компьютеры установили мировой стандарт
ПК. Многие фирмы во всех странах мира быстро
освоили выпуск двойников этих изделий, улучшая
отдельные характеристики и удешевляя свои
модели

23. Классы ЭВМ

24. Классификация ЭВМ

По физическому представлению обрабатываемой
информации;
По поколениям (этапам создания и элементной
базе);
Сферам применения и методам использования ( а
также размерам и вычислительной мощности)

25. Физическое представление обрабатываемой информации

АВМ – аналоговые ВМ, работают с информацией,
представленной в непрерывной (аналоговой) форме
ЦВМ - цифровые ВМ, работают с информацией,
представленной в дискретной (цифровой) форме
ГВМ – гибридные ВМ, работают с информацией,
представленной и в цифровой, и в аналоговой
форме.

26. Поколения ЭВМ

Поколение ЭВМ - период развития вычислительной
техники, отмеченный относительной стабильностью
архитектуры и технических решений
Формирование нового поколения ЭВМ
обуславливается появлением следующих факторов:
Новая элементная база;
Новые технологии производства;
Новый состав программного обеспечения;
Новые области применения.

27. История в поколениях

«Нулевое поколение» - до 1945 года.
Вычислительный элемент – механический.
Простые арифметические операции.
Арифмометры, механические счетные машины.

28.

«Первое поколение» - 1945 – 1955 г.г.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Элементная база – электронные лампы
Максимальное быстродействие процессора 10-20 тыс.
опер./сек
Максимальная емкость ОЗУ 100 Кбайт
Периферийные устройства – магнитные барабан и лента;
перфокарта и перфолента; цифровая печать
ПО – библиотеки стандартных программ, автокоды
Область применения – научно-технические расчеты
МЭСМ, БЭСМ-1, БЭСМ-2, М-20, Минск

29.

«Второе поколение» 1955-1964 г.г.
1.
2.
3.
4.
Элементная база – транзисторы
Максимальное быстродействие процессора 100 тыс.- 1 млн.опер./сек
Максимальная емкость ОЗУ 1000 Кбайт
Магнитные барабан и лента; перфокарта и перфолента; алфавитноцифровая печать
5. Языки программирования высокого уровня и трансляторы
6. Область применения – обработка текстовой и числовой информации,
крупных массивов данных в области науки и производства
7. М-220, БЭСМ-5, Урал-14, Минск-32, БЭСМ-6
Оперативная память на
магнитных сердечниках

30.

«Третье поколение» 1965-1980 г.г.
1.
2.
3.
Элементная база – интегральные схемы и большие интегральные
схемы
Максимальное быстродействие процессора 10 млн.опер./сек
Максимальная емкость ОЗУ 10000 Кбайт
4.
5.
6.
7.
Консоли, магнитные диски и
ленты, дисплеи,
графопостроители
Операционные системы,
СУБД, пакеты прикладных
программ
Информационные системы,
системы автоматизации,
АСУ, САПР, АСНИ
IBM 360/370, ЕС ЭВМ, СМ
ЭВМ

31. «Четвертое поколение» 1971- 2000 г.г.

1. Элементная база – микропроцессоры
2. Максимальное быстродействие процессора 109
опер./сек, многопроцессорность
3. Максимальная емкость ОЗУ 107 Кбайт
4. Цветной графический дисплей, клавиатура,
манипуляторы, принтеры, модемы
5. Прикладное ПО общего назначения, экспертные
системы, сетевое ПО, мультимедиа
6. Все сферы научной, производственной, учебной
деятельности, отдых и развлечения, Интернет
7. Персональные компьютеры: IВМ РС, Macintosh
СуперЭВМ: Сгау, Cyber, Эльбрус

32. «Пятое поколение» - (?)

1. Элементная база – оптоэлектроника, криоэлектроника
2. Максимальное быстродействие процессора 1012
опер./сек, многопроцессорность
3. Максимальная емкость ОЗУ 108 Кбайт
4. Устройство ввода с голоса, устройства чтения
рукописного текста и пр.
5. Интеллектуальные программные системы
6. Развитые интеллектуальные системы в области
творческой деятельности
7. Обработка «знаний», компьютеры на основе отдельных
молекул, нейросети, моделирующие структуру нервной
системы человека, «биологические компьютеры»

33. Сферы применения и методы использования

Компьютер
Суперкомпьютер
Базовый
компьютер
Миникомпьютер
Рабочая
станция
Персональный
компьютер
Настольный
ПК
Микрокомпьютер
Портативный
ПК
Домашний
ПК
Блокнотный
ПК
Карманный
ПК

34. СуперЭВМ, суперкомпьютер, вычислительная система

мощные компьютеры с
производительностью свыше 100
мегафлопов (1 мегафлоп —
миллион операций с плавающей
точкой в секунду).
сверхбыстродействующие
многопроцессорные и (или)
многомашинные комплексы,
работающие на общую память и
общее поле внешних устройств.
Различают суперкомпьютеры
среднего класса,
класса выше среднего и
переднего края (high end).
Суперкомпьютер
CRAY —1

35. Супер-миниЭВМ

Многопультовые ВС
Мультипроцессорная
архитектура, позволяющая
подключение нескольких
сот терминалов (наличие
наращиваемых дисковых
запоминающих устройств)
HP LD PRO

36. Большие ЭВМ (мэйнфреймы)

Предназначены для
больших объемов
данных крупных
предприятий и
организаций
Мультипроцессорная
архитектура,
позволяющая
подключение
нескольких сот
рабочих мест
IBM 360

37. Мини-ЭВМ

Системы управления
предприятием
Однопроцессорная
архитектура,
разветвленная
система
периферийных
устройств
(ограниченные
возможности,
обработка слов
меньшей длины)

38. Рабочие станции

Системы автоматического
проектирования, системы
автоматизации эксперимента,
индустриальные процессы
Высокое быстродействие процессора,
специализированная система
периферийных устройств

39. МикроЭВМ

Индивидуальное обслуживание пользователей
Центральный блок с одним или несколькими процессорами, монитор,
акустическая система, клавиатура, электронное перо с планшетом,
устройство ввода информации, принтеры, жесткие диски, гибкие диски,
магнитные ленты, оптические диски

40. Переносной ПК «наколенник» (Laptop)

Индивидуальное
обслуживание
пользователей
Малогабаритный книжного
размера портативный
вариант стационарного ПК

41. Блокнотный ПК, ноутбук (notebook)

Индивидуальное
обслуживание
пользователей

42. Карманный компьютер «наладонник» (palmtop)

Индивидуальное
обслуживание
пользователей

43. Показатели качества ПЭВМ

Производительность определяется следующими
факторами:
производительность микропроцессора
наличие состояния ожидания микропроцессора при обращении к
памяти и к периферийным устройствам
быстродействие ОЗУ (оперативное запоминающее устройство)
быстродействие периферийных устройств
эффективность операционной системы (ОС).
Совместимость различают 2-х видов:
аппаратная совместимость - способность одного устройства
логически заменять другое устройство.
программная совместимость - способность одной ЭВМ выполнять
программы, написанные для другой ЭВМ.