Івано-Франківськ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

І.В. Чепурний

Івано-Франківський національний технічний

Спеціальність 6.020107 Туризм

Конспект лекцій

для дисципліни

«Інформатика та комп’ютерна техніка»

університет нафти і газу

з дисципліни

„Інформатика та комп’ютерна техніка”

для спеціальності 6.020107 Туризм

Семестр 2

Лекція 1

ВСТУП

1 Цілі і задачі дисципліни.

2 Короткий історичний нарис історії ЕОМ

3 Класифікація ЕОМ за призначенням, за принципом роботи. Структура ЕОМ, периферійні пристрої.

4 Основні характеристики: швидкодія, об’єм пам’яті і точність. Програмний принцип управління ЕОМ.

Інформатика - це комплексна, технічна наука, що систематизує прийоми створення, збереження, відтворення, обробки та передачі даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи керування ними. Термін "інформатика" походить від французького слова Informatique і утворене з двох слів: інформація та автоматика. Запроваджено цей термін у Франції в середині 60-х років XX ст., коли розпочалося широке використання обчислювальної техніки. Тоді в англомовних країнах увійшов до вжитку термін "Computer Science" для позначення науки про перетворення інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами.

Поява інформатики зумовлена виникненням і поширенням нової технології збирання, оброблення і передачі інформації, пов'язаної з фіксацією даних на машинних носіях.

Предмет інформатики як науки складають:

· апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

· програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

· засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення;

· засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами.

Засоби взаємодії в інформатиці прийнято називати інтерфейсом. Тому засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення інколи називають також програмно-апаратним інтерфейсом, а засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами - інтерфейсом користувача.

Основною задачею інформатики як науки є систематизація прийомів та методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки. Мета систематизації полягає у тому, щоб виділити, впровадити та розвинути передові, найбільш ефективні технології автоматизації етапів роботи з даними, а також методично забезпечити нові технологічні дослідження.

Інформатика - практична наука. Її досягнення повинні проходити перевірку на практиці і прийматися в тих випадках, коли вони відповідають критерію підвищення ефективності. У складі основної задачі сьогодні можна виділити такі основними напрямками інформатики для практичного застосування: ь архітектура обчислювальних систем (прийоми та методи побудови систем, призначених для автоматичної обробки даних);

· інтерфейси обчислювальних систем (прийоми та методи керування апаратним та програмним забезпеченням);

· програмування (прийоми, методи та засоби розробки комплексних задач);

· перетворення даних (прийоми та методи перетворення структур даних);

· захист інформації (узагальнення прийомів, розробка методів і засобів захисту даних);

· автоматизація (функціонування програмно-апаратних засобів без участі людини);

· стандартизація (забезпечення сумісності між апаратними та програмними засобами, між форматами представлення даних, що відносяться до різних типів обчислювальних систем).

На всіх етапах технічного забезпечення інформаційних процесів для інформатики ключовим питанням є ефективність. Для апаратних засобів під ефективністю розуміють співвідношення продуктивності обладнання до його вартості. Для програмного забезпечення під ефективністю прийнято розуміти продуктивність користувачів, які з ним працюють. У програмуванні під ефективністю розуміють обсяг програмного коду, створеного програмістами за одиницю часу. В інформатиці все жорстко орієнтоване на ефективність. Питання як здійснити ту чи іншу операцію, для інформатики є важливим, але не основним. Основним є питання як здійснити дану операцію ефективно.

В межах інформатики, як технічної науки можна сформулювати поняття інформації, інформаційної системи та інформаційної технології.

Інформація - це сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів, звуковиз в світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово 'інформатика' походить від латинського information, що означає виклад, роз'яснення факту, події.

Найбільш важливими властивостями інформації є:

· об'єктивність та суб'єктивність;

· повнота;

· достовірність;

· адекватність;

· доступність;

· актуальність.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій. Основними задачами є:

· збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

· формалізація даних - приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

· фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

· сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

· архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;

· захист даних - комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

· транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

· перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

У 1623 – 1624 рр. професор Тюбінгського університету Вільгельм Шиккард у листах до Йоганна Кеплера описав конструкцію обчислювальної системи, в якій були механізовані операції додавання та віднімання, а операції множення та ділення – напівмеханізовані. У 1642 р. французький математик і фізик Блез Паскаль створив першу модель обчислювальної машини, котра могла виконувати всі чотири арифметичні дії.

Особливу роль у розвитку обчислювальної техніки відіграли роботи англійського вченого Чарльза Беббіджа. У 1823 р. він проектує так звану "різницеву" автоматичну машину для обчислення значень многочленів без втручання людини в процес рахунку, тобто автоматично. У період з 1833 по 1871 роки Ч. Беббідж розробляє схему "аналітичної" машини, де реалізовані принципи, які лежать в основі і сучасних комп`ютерних систем, а саме: принцип програмного управління та принцип програми, що запам`ятовується машиною для розв`язання задачі. У цей час дочка Джорджа Гордона Байрона леді Ада Лавлейс створює перші програми для машини Ч. Беббіджа.

Ще одним важливим етапом на шляху створення ЕОМ стали роботи англійського математика Джорджа Буля "Математичний аналіз логіки" (1847 р.) та "Закони мислення" (1854 р.), в яких були викладені основи алгебри логіки (інші назви: алгебра висловлювань, булева алгебра). На основі булевої алгебри ґрунтується теорія релейно-контактних схем та практика конструювання складних дискретних автоматів, що використовуються й у сучасній обчислювальній техніці.

Початком ери ЕОМ вважають 1945–1946 рр., коли американські вчені Проспер Еккерт і Джон Моучлі сконструювали в Пенсільванському університеті першу ЕОМ "ENIAC". "ENIAC" мала 1800 електронних ламп, 150000 електромеханічних реле, а її потужність становила 150 кВт. Зрозуміло, що ця машина була дуже громіздкою, складною в управлінні, ненадійною в роботі.

У 1945 р. американський математик Джон фон Нейман запропонував концепцію ЕОМ, у пам`ять якої вводились як дані, для опрацювання, так і програма їх опрацювання. За цією концепцією у 1949 р. у Кембриджському університеті (Англія) під керівництвом професора Моріса Уїлкса була створена машина "EDSAC", що мала всі необхідні компоненти сучасної ЕОМ.

У нашій країні розробки ЕОМ починаються також у 40-х роках ХХ сторіччя. У 1951 р. у Києві під керівництвом професора С.А. Лебедєва вводиться в експлуатацію ЕОМ, яку назвали "МЭСМ" (російською мовою "малая электронно-счётная машина").

П`ятдесяті та наступні роки стали періодом бурхливого розвитку обчислювальної техніки і за кордоном, і в нашій країні. Так, у 1951 р. з`являються перші серійні ЕОМ в Англії (комп`ютер "UNIVAC-1"), у США (комп`ютери фірми ІВМ), а в 1952–1953 рр. і в нашій країні (ЕОМ "БЭСМ", "Стрела", М-2). У середині шістдесятих років кількість комп`ютерів у світі становила близько 40 тисяч, на початку сімдесятих ця цифра досягла 140 тисяч, у середині вісімдесятих – майже 500 тисяч, а в кінці дев`яностих – декілька мільйонів штук.

У розвитку ЕОМ існує своєрідна періодизація: прийнято говорити про покоління ЕОМ.

Перше покоління (1945 р. – середина 50-х років) – це машини з швидкодією 10 – 20 тис. операцій в секунду (ІВМ, "БЭСМ-1,-2", "Мінськ - 1, -12", М – 20, "Урал – 2, - 4"). Характерні риси ЕОМ першого покоління: громізкість; велике споживання енергії; низька швидкодія; елементна база – електронні лампи; уведення даних із перфострічок та перфокарт.

Першим кроком до зменшення розмірів ЕОМ став винахід транзисторів – мініатюрних пристроїв, що замінили електронні лампи. Транзистори виготовлялися кожен окремо, і, збираючи, їх треба було об`єднати і запаяти. У 1958 році Джек Кілбі придумав, як на одній пластині напівпровідника отримати декілька транзисторів. У 1959 році Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Інтел) винайшов більш досконалий метод, який дозволяв не тільки розмістити на одній пластині потрібні транзистори, але й відповідно їх об`єднати. Ці електронні схеми отримали назву інтегральних схем, або чіпів.

Друге покоління (50-ті–60-ті роки ХХ століття) – це ЕОМ на базі дискретних напівпровідників з швидкодією в декілька сотень тис. операцій в секунду ("ATLAS" виробництво Англії, "Streth" – США, "БЭСМ-6", "Наири", "Наири - 2", "Промінь", "Урал – 11" - СРСР). Зменшилися розміри машин, споживання енергії, поліпшилася структура.

Комп`ютери третього покоління (середина 60-х – початок 70-х років ХХ століття) працювали зі швидкодією в декілька мільйонів операцій за секунду. Це досягалося застосуванням у них інтегральних схем. У складі цих ЕОМ з`явилися пристрої (вони отримали назву каналів), які забезпечували обмін даними між оперативною пам`яттю та іншими блоками ЕОМ. Представниками цих ЕОМ були комп`ютери типу ІВМ – 360 та ЄС "Ряд – 1".

У 1970 році фірма Інтел почала продавати інтегральні схеми пам`яті. У цьому ж році була сконструйована інтегральна схема, аналогічна за своїми функціями центральному процесорові великої ЕОМ, яку назвали мікропроцесором.

В ЕОМ четвертого покоління (70-і – початок 80-х років ХХ століття) за рахунок використання великих інтегральних схем швидкодія досягла десятків мільйонів операцій за секунду. Ці ЕОМ мали в своєму складі декілька центральних процесорів, а це забезпечувало одночасне розв'язання декількох завдань (власне, такі ЕОМ уже належали до обчислювальних систем). Представниками цих ЕОМ були комп`ютери типу ІВМ-370 та ЄС "Ряд – 2, - 3".

Комп`ютери п`ятого покоління (початок 80-х років ХХ сторіччя – по наш час) працюють на надвеликих інтегральних схемах зі швидкодією в сотні мільйонів операцій за секунду. Представниками цих ЕОМ є персональні комп`ютери типу ІВМ РС та типу Macintosh, міні ЕОМ, великі ЕОМ (мейнфрейми) та супер-ЕОМ.

Дата добавления: 2014-01-07