Информатика. Задачи информатики. Понятие об информации

1.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
образования «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»
физико-технический институт
информатика
© Полетаев Дмитрий Александрович, кандидат
физико-математических
наук,
доцент
кафедры
радиофизики и электроники физико-технического
института Крымского федерального университета имени
В.И.
Вернадского
руководитель
студенческого
конструкторского бюро, младший научный сотрудник
научно-образовательного центра ноосферологии и
устойчивого
развития
Крымского
федерального
университета имени В.И. Вернадского, руководитель
студенческого
конструкторского
бюро
физикотехнического института
https://vk.com/dmltry
e-mail: [email protected]

2.

Список рекомендуемой литературы:
Симонович С.В. Информатика. Базовый курс. //
С.В. Симонович. – СПб.: 2011. – 640 с.
Нортон П. Программно-аппаратная организация
IBM-PC. // П. Нортон. – М.: Радио и связь, 1992. –
336 с.
Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК. // С.
Мюллер. – М.: Вильямс, 2011. – 1072 с.
www, но не википедия
2

3.

Информатика
50-е гг XX в: дисциплина, изучающая
структуру и общие свойства научной
информации;
60-е гг XX в: калька с французского
«informatique» - наука о компьютерах и
их применении, «computer sience»
70-е гг XX в: название
фундаментальной естественной науки,
изучающей процессы передачи и
обработки информации
3

4.

4
Задачи информатики
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.

5.

5
Понятие об информации
Под информацией понимаются сведения об
окружающем мире, событиях, фактах
человеческой деятельности.
Форма представления информации –
сообщение.

6.

6
Источник
информации
Информационные
коммуникации
Потребитель
информации
При работе с информацией всегда есть источник
информации и ее потребитель.

7.

7
您好

8.

8
здравствуйте
!!!

9.

9
Понятие об информации
Информация -это продукт взаимодействия данных и
адекватных им методов, что подразумевает
Динамический характер информации
Требование адекватности методов.
?
в этой печатной машинке
только три кнопки, но на
ней можно печатать все
буквы
Как так???

10.

10
Свойства информации
Объективность и субъективность информации.
Понятие объективности информации является
относительным. Это понятно, если учесть, что методы
являются субъективными.
Полнота информации. Полнота информации во
многом характеризует качество информации и
определяет достаточность данных для принятия
решений или для создания новых данных на основе
имеющихся.

11.

11
Свойства информации
Достоверность информации – это степень
соответствия объективной реальности
окружающему миру.
Адекватность информации - это степень
соответствия реальному объективному
состоянию дела.

12.

12
Свойства информации
Доступность информации - мера
возможности получить ту или иную
информацию.
Актуальность информации - это степень
соответствия информации текущему
моменту времени.

13.

13
Основные способы передачи
информации
Сигналы
Знаки
-свет
-текст
-звук ,
-азбука Морзе
-жесты
Наполнение знаков и сигналов
смыслом делает их СИМВОЛАМИ

14.

14
СИГНАЛЫ
Аналоговые
(непрерывные)
Непрерывно изменяются по
амплитуде и во времени
телефон, радио,
телевидение
чаще встречается в жизни
Дискретные
(цифровые)
Принимают конечное
число значений
текстовая, символьная
информация
легко обрабатывать

15.

15
!
разработка
неэлектрической
вычислительной
машины!!!
параметры сигналов

16.

16

17.

17
Система счисления – совокупность правил наименования и изображения
чисел с помощью набора символов
алфавит системы счисления - множество (знаков) цифр
используемых в ней
основание системы счисления - это количество знаков, используемых для
изображения цифр в данной системы счисления
Базис системы счисления – это последовательность чисел, каждое из которых
задает значение цифры по её месту в записи числа, т.е. «вес» каждого разряда.
базисы некоторых систем счисления.
Десятичная система: …, 0,001, 0,01, 1, 10, 102, 103, 104, ..., 10n, ...
Двоичная система: …,1/4, 1/2, 1, 2, 22, 23, 24, ..., 2n, ...
Восьмеричная система: …1/64, 1/8, 1, 8, 82, 83, 84, ..., 8n, ...

18.

18
позиционная система величина числа зависит от
позиции цифры в числе
77710= 7*102 + 7*101 + 7*100
1012 = 1*22 + 1*21 + 1*20
непозиционная система величина не зависит от
позиции знака
|||=3

19.

19
двоичная система счисления
ОСНОВАНИЕ: 2
АЛФАВИТ: 0 , 1

20.

20
римский абак (500 г.)
какая тут система
счисления???
?
суаньпань (600 г.)
соробан (1500)

21.

21
логарифмическая линейка
Уатта (1779)
устройство счета
Леонардо да Винчи (1700)
машина Лейбница (1673)
машина Паскаля (1645)

22.

22
?
«программируемая» самоходная телега
Леонардо да Винчи (ок 1700)
Каким образом она
приводилась в
движение???
как
«программировалась»???

23.

23
арифмометры (начало 20 века)
устройство арифмометра
детский «калькулятор»

24.

24
логарифмическая линейка
Уатта (1779)
устройство счета
Леонардо да Винчи (1700)
машина Лейбница (1673)
машина Паскаля (1645)

25.

25
Жозеф Жаккар построил ткацкий станок,
управляемый перфокартами (1802 год)

26.

26
В 1795 г. французский математик Гаспар Прони
разработал технологическую схему вычислений
этапы:
1. Определение методов численных
вычислений.
2. Задание последовательности
арифметических действий и определение
исходных данных
3. Выполнение составленной «программы».

27.

27
аналитическая машина Бэббиджа (1834 год)

28.

28
новшества аналитической машины
1. Принцип программного управления
вычислительным процессом.
2. Использование перфокарт для управления
работой вычислительной машины.
3. Введение команды условного перехода.
4. Принцип разделения информации на
команды и данные.
графиня Лавлейс предложила использовать
циклы и подпрограммы, а также двоичный код.

29.

29
изготовленное
электромагнитное
реле
радиоприемник Попова
(7 мая 1895 года доклад на
заседании Физического отделен
Русского физико-химического
общества)

30.

30
аналитичес
кая машина
Ч.Бебиджа
двоичная
система
Г.Лейбница
Табулятор
Г.Холлерита
логика
Дж.Буля
реле

31.

31
В 1896 г. Г. Холлерит создал компанию
«Tabulating Machine Company» (TMC).
Табулятор фирмы IBM
В Москве создается
специальный завод счетноаналитических машин (САМ)
(1931 г.)

32.

К. Шеннон опубликовал работу «Математическая
теория связи» (1948 ) и ввел понятие бита
Конрад Цузе в 1934 придумал модель
автоматического калькулятора. В 1945 году
разработал алгоритмический язык
Plankalkul («исчисление планов»)
32
!
разработка русского языка
программирования!!!
электромеханическая схема
суммирования Дж. Стибица (1937).
Затем он предложил использовать телетайп
для ввода данных

33.

33
вычислительная машина на реле mark-1 (1939)
разработчик Г. Эйкен
масса 5 тонн

34.

34
открытие в 1884 Т. Эдисоном
термоэлектронной эмиссии
в 1897 г. Г. Браун изобрел
электронно-лучевую трубку.
в 1918 г. М. БончБруевич изобрел
ламповый триггер

35.

35
Машина Дж. Атанасова

36.

36
работа по математической логике А. Тьюринга (1936)
Основные устройства
машины Тьюринга:
1) контрольный модуль;
2) читающая и пишущая головки (устройства
ввода/вывода)
ленты, разделенной на клетки.
машина А. Тьюринга – принципы работы
современного процессора

37.

Аналоговая вычислительная
машина
!
разработка гибридной аналогоцифровой вычислительной
машины!!!
37

38.

38
Основные признаки деления ЭВМ на поколения:
1. Элементная база.
2. Быстродействие.
3. Емкость памяти.
4. Способы управления и переработки информации
и др.

39.

39
первая ЭВМ (Эниак – ЕNIАС - Electronic Numerical
Integrator and Calculator) была разработана в 1942 г.
Дж. Моучли и Дж. Эккертом.

40.

40
в 1949 Морис Уилкс разработал эвм эдсак (ЕDSAC –
Еlectronic Delay Storage Automatic Calculator)

41.

41
1949 год Дж. фон Нейман описывает формальную,
логическую организацию компьютера.

42.

42
Принципы фон Неймана:
1. Принцип двоичного кодирования.
2. Принцип программного управления работой электронновычислительной машины.
3. Принцип однородности памяти или принцип хранимой
программы.
4. Принцип адресности.
5. Принцип иерархичности запоминающих устройств.
6. Принцип параллельный организации вычислительного
процесса: операции над словами производятся
одновременно во всех разрядах слова.
в 1948 г. появляется проект автоматической цифровой
вычислительной машины И. С. Брука и Б. И. Рамеева

43.

43
ЭВМ МЭСМ (1949)

44.

44
БЭСМ имела 4 тыс. электронных
вакуумных ламп и около 5 тыс.
полупроводниковых диодов, потребляемая
ею мощность – 80 кВт. Она обеспечивала
быстродействие порядка 10 тыс. операций в
секунду, имела оперативную память на
электронно-лучевых трубках объемом 2048
чисел.
в 1953 г. вводится в эксплуатацию ЭВМ БЭСМ большая электронная счетная машина

45.

45

46.

46
изобретение Дж. Бардином, У.
Брайттеном и У. Шокли
транзистора в 1948
появляется втрое поколение ЭВМ

47.

47
Вычислительная машина с троичной
системой счисления (1959)

48.

48
второе поколение ЭВМ:
1. Элементная база: транзисторы.
2. Соединение элементов: печатные платы и
навесной монтаж.
3. Быстродействие: возросла производительность. Ламповые вычислительные машины имели быстродействие
несколько тысяч операций в секунду, то ЭВМ
на транзисторах – десятки и сотни тысяч.
4. Объем оперативной памяти: в ЭВМ второго поколения
объем памяти увеличился в 100 раз

49.

49
третье поколение ЭВМ – эвм на микросхемах
работы Алферова по гетеропереходам (1936)
ЭВМ серии IBM/360

50.

50
семейство ЕС ЭВМ - совместимы с ЭВМ серии IBM/360

51.

51
У ЭВМ третьего поколения выделяются следующие
особенности:
1. Элементная база: интегральные схемы малой
(10–100 компонентов на кристалле) и средней
(100–1000 компонентов на кристалле) степени интеграции.
2. Быстродействие: от сотен тысяч до миллионов операций
в секунду.
3. Объем оперативной памяти – от 16 до 8192 Кб.
4. Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с
ЭВМ 2 поколения

52.

четвертое поколение ЭВМ
В 1971 г. компания Intel выпустила важное
для развития вычислительной техники устройство
микропроцессор Intel-4004
частота - 108 кГц
2250 транзисторов,
разрядность шины - 4 бита,
память команд - 4 Кбайт,
объем адресуемой памяти
640 байт.
?
зачем при 4 разрядах 16
выводов???
52

53.

особенности четвертого поколения эвм:
1. большие и сверхбольшие интегральные схемы (от
десятков до сотен тысяч компонентов на кристалле).
2. быстродействие: от десятков до сотен миллионов
операций в секунду.
3. небольшие габариты.
4. программное обеспечение: появление объективно
ориентированные языки программирования.
5. совместимость программного обеспечения снизу
доверху –
принцип открытой архитектуры, предусматривающий
возможность дополнения имеющихся аппаратных
средств без смены
старых или их модификация без замены всего
компьютера.
53

54.

четвертое поколение компьютеров включает типы:
персональные компьютеры.
серверы
микроэвм
миниэвм;
суперкомпьютеры;
большие эвм (мэйнфреймы);
?
к какому типу
компьютеров относится
роутер???
54

55.

в 1974 г. компания Intel выпустила новинку –
процессор 8080
разрядность шины - 8 бит,
объем адресуемой памяти - 64 кб.
первый персональный компьютер Altair 8800
55

56.

56
в 1975 году компания zilog выпустила
микропроцессор z80
8500 транзисторов
частота 2,5 МГц
разрядность шины - 8 бит,
объем адресуемой памяти - 64 кб.
ZX Spectrum

57.

57
в 1976 году компания apple выпустила apple l по цене $ 500

58.

в 1978 году компания intel выпустила
микропроцессор 8086
29 000 транзисторов
частота 5 МГц
разрядность шины - 16 бит,
объем адресуемой памяти – 1 мб.
58

59.

в 1981 году компания ibm выпустила свой первый
ibm pc5150
частота 4,7 МГц
64 кб оперативной памяти
дисковод 5” на 160 кб
монохромный
открытая
архитектура
операционная система:
ms dos
цена: $2900
59

60.

60
1985 год
персональный компьютер электроника бк-0010

61.

61
в 1999 г. разработан международный сертификационный
стандарт – спецификация РС99 (и ее дальнейшие вариации,
например РС2001), регламентирующий принципы классификации
персональных компьютеров и оговаривает минимальные и
рекомендуемые требования к каждой из категорий.
Consumer PC (массовый пк).
Office PC (деловой пк).
Mobile PC (портативный пк). Обязательным является наличие
средств компьютерной связи;
Workstation PC (рабочая станция). Повышены требования к
устройствам хранения данных;
Server (сервер). Это многопользовательские мощные микроЭВМ
в вычислительных сетях, выделенные для обработки
запросов от всех станций сети;
Entertainmemt PC (развлекательный пк) повышены
требования к средствам воспроизведения графики и звука.

62.

62
персональные компьютеры также делятся на:
стационарные
мобильные
промышленные
1981 г. ноутбук за 1795 $
масса 11 кг, частота процессора 4 МГц
5-дюймовый дисплей, оперативная память — 64 Кб.
2 флоппи-дисковода для 5-дюймовых дискет
батарея

63.

63
миниэвм появились в начале 1970-х гг. Их традиционное
использование :луправления технологическими процессами,.
Мини-ЭВМ используются, в частности, для управления
станками с ЧПУ.
микроэвм предназначены для управления отдельной частью
технологического устройства.

64.

64
К классу суперкомпьютеров относят компьютеры,
которые имеют максимальную на время их
выпуска производительность.
Первые суперкомпьютеры уже во втором
поколении: larc от «univac», эвм «эльбрус».
Производительность около 20 Мфлопс.
1 млопс – миллион операций с плавающей запятой
в секунду.
?
если взять два процессора
по 1 ГГц, то будет ли их
общая частота 2 ГГц???

65.

65
47 рейтинг суперкомпьютеров (июнь 2016 г.)
Rmax
(TFlop/s)
Rpeak
(TFlop/s)
Power
(kW)
1
National
Supercomputin
g Center in
Wuxi
China
Sunway TaihuLight Sunway MPP, Sunway
10,649,6
SW26010 260C
93,014.6
00
1.45GHz, Sunway
NRCPC
125,435.9
15,371
2
National Super
Computer
Center in
Guangzhou
China
Tianhe-2 (MilkyWay2) - TH-IVB-FEP
Cluster, Intel Xeon E5- 3,120,00
33,862.7
2692 12C 2.200GHz,
0
TH Express-2, Intel
Xeon Phi
54,902.4
17,808
3
Titan - Cray XK7 ,
DOE/SC/Oak Opteron 6274 16C
Ridge National 2.200GHz, Cray
Laboratory
Gemini interconnect,
United States NVIDIA K20x
Cray Inc.
27,112.5
8,209
Rank
Site
System
Cores
560,640 17,590.0

66.

66
маинфреймы – большие эвм
К ним относят большие компьютеры с высоким
быстродействием и большими вычислительными
ресурсами, которые могут обрабатывать большое
количество данных и выполнять обработку
запросов одновременно нескольких тысяч
пользователей.
характеристики:
высокая надежность
устойчивость

67.

67
Серверы - мощные компьютеры, которые являются
центральными узлами в компьютерных сетях. Они
обеспечивают обслуживание подключенных к нему
компьютеров и выход в другие сети.
характеристики:
высокая надежность
устойчивость

68.

68
в 1982 г. в Японии был учрежден комитет по разработке
компьютеров новых поколений (ICOT), который разработал план
создания компьютера пятого поколения. Комитет определил
следующие основные требования к компьютерам пятого
поколения:
1) распознавание речи;
2) логическое программирование;
3) новые технологии в производстве сверхбольших интегральных
схем;
4) создание архитектур компьютеров и вычислительных
комплексов с новыми возможностями:

69.

69
Молекулярный компьютер - это устройство, в котором
вместо кремниевых элементов работают молекулы и
молекулярные ансамбли. На них воздействуют не только
электрическим током, но и светом, теплом.
Нейрокомпьютеры –компьютеры, которые состоят из
большого числа параллельно работающих простых
вычислительных элементов (нейронов). Элементы связаны
между собой, образуя нейронную сеть. Они выполняют
единообразные вычислительные действия и не требуют
внешнего управления. Большое число параллельно работающих
вычислительных элементов обеспечивают высокое
быстродействие
процессор 1879ВМ5Я
частота 320 МГц
!
разработка программного
обеспечения для
нейропроцессоров!!!

70.

70
Квантовый компьютер – вычислительное устройство,
которое путем выполнения квантовых алгоритмов
использует при работе квантово-механические эффекты.
!
разработка программного
обеспечения для
квантовых
компьютеров!!!

71.

спасибо за
внимание!!!
вопросы???