Робоча навчальна програма

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер — это устройство, выполняющее операции ввода данных, их сохранение и обработку по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком.

За каждую из названных операций отвечают специальные блоки ЭВМ: устройства ввода, центральный процессор (ЦП), память, устройства вывода. Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом:

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Команды программы расположены в памяти друг за другом, т.е. в последовательно расположенных ячейках памяти. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских.

Качество ЭВМ характеризуется рядом показателей:

· набор инструкций (команд), какие ЭВМ способная понимать и выполнять;

· скорость работы (быстродействие) процессора;

· номенклатура типов используемой памяти, их объем и быстродействие;

· количество присоединяемых к ЭВМ устройств ввода-вывода;

Основным показателем ЭВМ является быстродействие — количество операций, которое ЭВМ способна выполнять в единицу времени. На практике пользователя больше интересует производительность ЭВМ — показатель ее эффективного быстродействия, т.е. способности не просто быстро функционировать, а решать поставленные задачи.

Техническую основу ЭВМ образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

По принципу действия ЭВМ делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ). Критерием такого деления является форма представления данных, с которой работают ЭВМ (рис. 2).

Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с данными, представленными в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с данными, представленными в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. Точность решения задач достаточно низкая (относительная погрешность составляет 2-5%).

Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с данными, представленными и в цифровой, и в аналоговой форме. Используются, как правило, для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

· 1-е поколение, 50-е гг. ХХ в.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах. Проект первой ЭВМ ЭНИАК был разработан Дж.Моучли в Пенсильванском университете (США, 1942 г.); в 1946г машина вступила в строй. В этой машине 18.000 электрических ламп, 1500 электромеханических реле, общий вес – 30 т, производительность - 5000 операций в секунду.

Большие габариты, огромное потребление электроэнергии. Набор команд небольшой, схема АЛУ и УУ достаточно проста, ПО практически отсутствовало (программы писались на языке конкретной машины. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.

Первые проекты отечественных ЭВМ были предложены С.А.Лебедевым, Б.И.Рамеевым в 1948 г. В 1949-51 гг. по проекту С.А.Лебедева была построена МЭСМ (малая электронно-счетная машина). К ЭВМ 1-го поколения относится и БЭСМ-1 (большая электронно-счетная машина), разработка которой под руководством С.А.Лебедева была закончена в 1952 г., она содержала 5 тыс. ламп, работала без сбоев в течение 10 часов. Быстродействие достигало 10 тыс. операций в секунду. Почти одновременно проектировалась ЭВМ "Стрела" под руководством Ю.Я.Базилевского, в 1953 г. она была запущена в производство. Позже появилась ЭВМ "Урал - 1", положившая начало большой серии машин "Урал", разработанных и внедренных в производство под руководством Б.И.Рамеева. В 1958 г. запущена в серийное производство ЭВМ первого поколения М – 20 (быстродействие до 20 тыс. операций/с).

· 2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах). Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти на магнитных сердечниках — до нескольких десятков тысяч слов. Расширен диапазон применяемого оборудования ввода-вывода: появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились языки программирования высокого уровня (Фортран, Кобол, Алгол и др.), развитые наборы библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Машинам этого поколения была свойственна программная несовместимость, затруднявшая организацию крупных информационных систем.

Примером полупроводниковых ЭВМ являются малые ЭВМ серий "Наири" и "Мир", средние ЭВМ со скоростью работы 5-30 тыс. операций/с – "Минск–22" и "Минск–32, "Раздан–2", "Раздан–3", БЭСМ–4, М–220 и лучшая из машин второго поколения – БЭСМ–6 со скоростью работы до 1 млн. опер/с.

· 3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе). Появление семейств ЭВМ с единой архитектурой (программно совместимых), имеющих развитые операционные системы с возможностями мультипрограммирования (одновременного выполнения нескольких программ). Быстродействие – от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. Примеры машин 3-го поколения — семейства IBM-360, -370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

· 4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле). Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин 3-го поколения, состоит в том, что ЭВМ 4-го поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. Быстродействие составляет до нескольких десятков млн. операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка достигает десятков Мбайт. Появление персональных компьютеров.

· 5-е поколение, 90-е гг. – настоящее время: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы. Для этого поколения характерны: применение персональных компьютеров, телекоммуникационная обработка данных, компьютерные сети, широкое применение систем управления базами данных.

· 6-е и последующие поколения (перспектива): оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. Это позволит компьютерам воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики: производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.

По назначению ЭВМ разделяются на универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и др., отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.

Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:

· разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;

· обширная номенклатура выполняемых операций (арифметических, логических, специальных);

· развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.

К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.

К специализированным ЭВМ относятся, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики:

· быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;

· разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;

· номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

· номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;

· типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);

· способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);

· типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;

· наличие и функциональные возможности программного обеспечения;

· способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);

· возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;

· коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.

Некоторые сравнительные параметры названных классов современных ЭВМ показаны в табл. 2.

Таблица 2. Сравнительные параметры классов современных ЭВМ

Параметр	Супер ЭВМ	Большие ЭВМ	Малые ЭВМ	Микро ЭВМ
Производительность, MIPS	1000-100000	10-1000	1-100	1-100
Емкость ОП, Мбайт	2000-10000	64-10000	4-512	4-256
Емкость ВЗУ, Гбайт	500-5000	50-1000	2-100	0,5-10
Разрядность, бит	64-128	32-64	16-64	16-64

Исторически первыми появились большие ЭВМ (в настоящее время называются мэйнфреймами) элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Мэйнфреймы предназначены для решения научно-технических задач, работы в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работы с большими базами данных, управления вычислительными сетями и их ресурсами. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5-6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе.

К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

· основную память емкостью от 64 до 10000 Мбайт;

· многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Производительность больших ЭВМ оказалась недостаточной для ряда задач: прогнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, моделирования экологических систем и др. Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее время. Они имеют производительность сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств.

Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих машинах параллельно (т.е. одновременно) выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой).

Отличительной особенностью суперЭВМ являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами.

Одной из самых мощных в мире суперЭВМ является японская система Earth Simulator, имеющая производительности 40 Терафлоп (40 триллионов операций плавающей точки в секунду), объем оперативной памяти 10 Тбайт, объем внешней памяти 1600 Тбайт. Пропускная способность Earth Simulator Interconnected Network -12,3 Гб/с. Когда ES активно работает, по его проводам проходит примерно 7,8 Терабайт информации в секунду. Машина предназначена для моделирования процессов природных катаклизмов (таких, как землетрясение или глобальное потепление). Ее стоимость составляет 350 млн. долларов.

В качестве ОС японский суперкомпьютер использует UNIX-подобную систему с поддержкой среды для параллельного программирования.

Крупнейшим мировым производителем суперЭВМ является американская компания CRAY, которая в настоящее время занята разработкой Red Storm. Эта ЭВМ будет базироваться на 10 тысячах процессоров AMD и к 2006 году должна достигнуть быстродействия в 100 Терафлоп. Кроме этого CRAY делает ставку на систему Cray X1, производительность которой к концу десятилетия достигнет 1000 Терафлоп. Серьезным конкурентом является корпорация IBM со своим Blue Gene/L, проектная производительность которого 200 Терафлоп. Появление более мощной модели Blue Gene/C планируется в 2005 г. Ее производительность будет раз в пять мощнее своего младшего собрата.

Появление в 70-х гг. мини-ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой - избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.

Мини-ЭВМ обладают следующими характеристиками:

Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров. Основные их особенности: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, аппаратная реализация большинства системных функций ввода-вывода информации, простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины.

Дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супермини-ЭВМ - вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых ЭВМ, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ.

Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг., еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ (рис. 3). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.

· Многопользовательские микроЭВМ - это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

· Персональные компьютеры (ПК) - однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

· Рабочие станции представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).

· Серверы - многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффективность. Быстродействие — порядка 1 — 10 миллионов операций в сек.

Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.

В класс персональных компьютеров входят различные машины — от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.

Персональный компьютер для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должен иметь следующие характеристики:

· малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя (от нескольких сотен до 5 —10 тыс. долларов);

· автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

· гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

· «дружественность» операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

· наличие ЗУ на магнитных дисках емкостью до 300 Гбайт, объём оперативной памяти не менее 128 Мбайт

· высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

Классификация персональных компьютеров приведена в табл. 3.

Таблица 3. Классификация персональных ЭВМ

Класс персональных ЭВМ	Масса, кг	Источник питания	Примечание
Настольные компьютеры(desktop)	5-10 (без монитора	Бытовая электросеть	Используются внутри помещений для оборудования рабочих мест; обеспечивают широкие функциональные возможности. По назначению подразделяются на: · домашние – универсальные ПК, ориентированные в основном на развлечения и мультимедийность (качественное воспроизведение звука, полноэкранное видео, трехмерная графика и т.п.); · рабочие станции – ПК, предназначенные для различных организаций и реализующие прикладные задачи: работа с текстами и электронными таблицами, базами данных и т.п.; · настольные издательские системы – ПК, предназначенные для допечатной подготовки «бумажных» изданий, создания электронных СМИ (страниц Интернета, электронных энциклопедий и т.д.). Как правило, включают большой монитор, качественную профессиональную видеоплату, мощный цветной лазерный принтер и сканер; · серверы – компьютеры-распорядители, предназначенные для контроля локальной сети организации, создания узла Интернета, хранения больших массивов данных и т.п.
Настольные мини-компьютеры (barabone)	до 5	Бытовая электросеть	Корпус примерно в 4 раза меньше, чем у обычных ПК, однако в нем находится место для всех необходимых устройств. По своим характеристикам превосходят ноутбуки высшего класса. Оснащаются 15-17-дюймовыми жидкокристаллическими мониторами. Многие barabone-системы позволяют воспроизводить аудио- и видеодиски без загрузки компьютера
Переносные компьютеры (laptop)	2,5-5	Бытовая электросеть или аккумуляторные батареи	Предназначены для использования в поездках. Обеспечивают широкие функциональные возможности, включая подключение к вычислительным сетям
Планшетные компьютеры (TabletPC)	2-3	Бытовая электросеть или аккумуляторные батареи	Процессор, память (оперативная и жесткая), другие необходмые «внутренности» ПК размещены в жидкокристаллическом экране. Сам экран является чувствительным к нажатиям пальцем. Текст вводится специальным электронным пером.
Блокнотные компьютеры (notebook)	0,7-2,5	Аккумуляторные батареи или преобразователь напряжения	Предназначены для использования в поездках. Обеспечивают сокращенные функциональные возможности. Особенно это касается применения разнообразных периферийных устройств
Субноутбуки	0,7-0,8	Аккумуляторные батареи или преобразователь напряжения	«Активный» экран 8-10 дюймов, реагирующий на нажатие электронного пера, жесткий диск 20-40 Гб, оперативная память 256 Мбайт, наличие специального слота для чтения карт памяти Compact Flash или SD, отсутствие дополнительных дисководов (подключаются через порт USB или разъем PCMCIA)
Электронный секретарь, электронная записная книжка (PDA, Personal Digital Assistant)	0,15-0,3	Батареи или преобразователь напряжения	Как правило, помещаются в кармане, можно легко держать в руке. Ввод данных и выбор команд осуществляется с помощью «стилоса» - электронного пера. Набор функций позволяет: · читать электронные книги; · создавать персональные банки данных (телефонные и адресные книги, ведение дневников и т.п.); · подключаться к Интернету (либо с помощью встроенного модема, либо через мобильный телефон по протоколам WAP или GPRS); · организовать электронный офис – просматривать документы любых офисных форматов, редактировать их, создавать новые; · реализовывать электронную систему навигации с помощью платы GPS; · слушать музыку формата MP3 и просматривать видеозаписи; · играть в различные игры; · фотографировать с помощью встроенной цифровой фотокамеры и многое другое.

Особую интенсивно развивающуюся группу ЭВМ образуют многопользовательские компьютеры, используемые в вычислительных сетях, - серверы. Серверы обычно относят к микроЭВМ, но по своим характеристикам мощные серверы скорее можно отнести к малым ЭВМ и даже к мэйнфреймам, а суперсерверы приближаются к суперЭВМ.

Сервер - выделенный для обработки запросов от всех станций вычислительной сети компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам (вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и др.) и распределяющий эти ресурсы.

Серверы в сети часто специализируются. Специализированные серверы используются для устранения наиболее «узких» мест в работе сети: создание и управление базами данных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и др.

· Файл-сервер используется для работы с файлами данных, имеет объемные дисковые запоминающие устройства, часто на отказоустойчивых дисковых массивах RAID емкостью до 1 Тбайта.

· Архивационный сервер (сервер резервного копирования) служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, использует накопители на магнитной ленте (стриммеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт; обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование со сжатием информации от серверов и рабочих станций по сценарию, заданному администратором сети.

· Факс-сервер - выделенная рабочая станция для организации эффективной многоадресной факсимильной связи с несколькими факсмодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов.

· Почтовый сервер - то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.

· Сервер печати предназначен для эффективного использования системных принтеров.

· Сервер телеконференций имеет систему автоматической обработки видеоизображений и др.

Компьютеры также разделяются по платформе. На рынке представлено несколько основных платформ ПК, каждая из которых отличается как по назначению, так и по типу используемого аппаратно-программного обеспечения. Как правило, различные платформы компьютеров несовместимы между собой.

1. Платформа IBM-совместимых компьютеров включает большой спектр самых различных ПК: от простых домашних компьютеров до сложных серверов. С момента появления на рынке ПК, которые начала выпускать компания IBM (середина 70-х годов ХХ века), а затем многие другие фирмы подавляющее большинство персональных и домашних компьютеров относится к типу «IBM PC-совместимых». Главная заслуга IBM – в выработке и утверждении единого стандарта на основные части компьютера – комплектующие. До этого каждый производитель ПК стремился создать собственное, уникальное «железо» - в результате он становился монополистом на сборку и обслуживание собственных устройств. В итоге рынок был перенасыщен несовместимыми друг с другом аппаратами, для каждого из которых нужно было создавать собственные программы. Главное нововведение, которому и был обязан своей популярностью компьютер IBM PC, - принцип открытой архитектуры: IBM решила не делать свой новый компьютер «вещью в себе», а широко оповестила всех об особенностях его конструкции, поощряя при этом производство совместимых с IBM PC компьютеров других фирм.

Своременный IBM-совместимый ПК похож на детский конструктор типа «сделай сам». Каждое из входящих в его состав устройств можно поменять на другое – того же типа, но более совершенное. Благодаря этому становятся возможными две вещи – быстрая сборка компьютера непосредственно «под клиента», а также простая (в большинстве случаев – силами самого пользователя) модернизация ПК.

Сегодня на Западе все чаще говорят не об «IBM-совместимых ПК», а о «платформе WIntel», подразумевая под этим сочетанием аппаратного обеспечения – процессоров фирмы Intel и «программной начинки» - операционной системы Windows.

2. Платформа Apple. Приоритет в создании ПК принадлежит американской компании Apple, которая с середины 70-х годов представли несколько десятков моделей ПК – начиная с Apple I и заканчивая современными iMac. В середине 80-х компьютеры серии Macintosh стали самыми популярными ПК в мире.

В отличие от IBM, компания Apple всегда делала ставку на «закрытую» архитектуру – комплектующие и программы для этих ПК выпускались лишь небольшим числом «авторизованных» производителей, за счет чего «Маки» всегда стоили намного дороже PC-совместимых компьютеров – что, впрочем, компенсировалось их высокой надежностью и удобством.

Именно на компьютерах Apple впервые появились многие новинки, ставшие со временем неотъемлемой частью ПК: графический интерфейс, мышь, звуковая подсистема, компьютерное видео и др.

Работа с графикой и сегодня остается основным козырем Apple, вот почему «Маки» по-пержнему незаменимы в таких областях, как издательское дело, подготовка и дизайн полноцветных иллюстраций, обработка видео и звука.

Среди других платформ ПК можно выделить серверные платформы типа Sun и профессиональные компьютеры Silicon Graphics.

Представление о совершенствовании технологии использования компьютеров дает табл. 4.

Таблица 4. Совершенствование технологии использования компьютеров

Параметры	Этапы развития компьютеров
50-е гг.	60-е гг.	70-е гг.	80-е гг.	90-е гг.
Цель использования ЭВМ	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Управление; предоставление информации	Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
Режим работы ЭВМ	Однопрограммный	Пакетная обработка	Разделение времени	Персональная работа	Сетевая обработка
Интеграция данных	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая	Сверхвысокая
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженеры-программисты	Профессиональные программисты	Программисты пользователи	Пользователи с общей компьютерной подготовкой	Слабо обученные пользователи
Тип диалога	Работа за пультом ЭВМ	Обмен перфоносителями и машинограммами	Интерактивный (через клавиатуру и экран)	Интерактивный по жесткому меню	Интерактивный экранный типа «вопрос-ответ»

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам – вычислительным системам и комплекса м разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик.

Наиболее перспективные, создаваемые на основе персональных ЭВМ, территориально-распределенные многомашинные вычислительные системы - вычислительные сети - ориентируются не столько на вычислительную обработку информации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электронную почту, системы телеконференций и информационно-справочные системы.

При разработке и создании собственно ЭВМ существенный и устойчивый приоритет в последние годы имеют сверхмощные компьютеры – суперЭВМ, а также миниатюрные и сверхминиатюрные ПК. Ведутся поисковые работы по созданию ЭВМ 6-го поколения, базирующихся на распределенной нейронной архитектуре, нейрокомпьютеров. В частности, в нейрокомпьютерах могут использоваться уже имеющиеся специализированные сетевые микропроцессоры со встроенными средствами связи - транспьютеры.

Ближайшие прогнозы по созданию отдельных устройств ЭВМ:

· микропроцессоры с быстродействием 1000 MIPS и встроенной памятью 16 Мбайт;

· плоские (толщиной 3-5 мм) крупноформатные дисплеи с разрешающей способностью 1000´800 пикселей и более;

· портативные магнитные диски емкостью более 100 Гбайт.

Повсеместное использование мулътиканальных широкополосных радио-, волоконно-оптических, а в пределах прямой видимости и инфракрасных каналов обмена информацией между компьютерами обеспечит практически неограниченную пропускную способность (трансфер до сотен миллионов байт в секунду).

Широкое внедрение средств мультимедиа (в первую очередь аудио- и видеосредств ввода и вывода информации) позволит общаться с компьютером на естественном языке. Этому уже сейчас способствуют:

· зарождающиеся технологии медиа-серверов, способных собирать и хранить огромнейшие объемы информации и выдавать ее в реальном времени по множеству одновременно приходящих запросов;

· системы сверхскоростных широкополосных информационных магистралей, связывающие воедино все потребительские системы.

Специалисты предсказывают в ближайшие годы возможность создания компьютерной виртуальной модели реального мира. Это позволит говорить о виртуальной реальности в нашей повседневной жизни, когда нас будут окружать сотни активных компьютерных устройств, автоматически включающихся и выключающихся по мере надобности, активно отслеживающих наше местоположение, постоянно снабжающих нас ситуационно необходимой информацией, активно воспринимающих нашу информацию и управляющих многими бытовыми приборами и устройствами.

Но есть и проблемы. Важнейшая из них - обеспечение прав интеллектуальной собственности и конфиденциальности информации, чтобы личная жизнь каждого из нас не стала всеобщим достоянием.

1. Учебная дисциплина «Компьютерные информационные технологии» предусматривает изучение теоретических основ информатики и использования методов и средств получения, обработки, хранения и представления информации в современных условиях. Ее предметом является: характеристика технической база информационных технологий; системное программное обеспечение; прикладные программные продукты, предназначенные для автоматизации работы пользователя; средства коммуникации для передачи информационных продуктов.

2. Информатика – это комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики. В узком смысле ее можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware).

3. Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Ее цель – производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. По виду информационные технологии бывают: обработки данных, управления, автоматизации офиса, поддержки принятия решений и экспертных систем.

4. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер — это устройство, выполняющее операции ввода данных, их сохранение и обработку по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. Большинство современных ЭВМ строятся на основе принципов программного управления, однородности памяти и ее адресуемости.

5. Классификация ЭВМ может осуществляться по различным факторам: принципу действия, этапам создания и используемой элементной базе, назначению, размерам и функциональным возможностям и др.

6. Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам – вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик.

з дисципліни «Комп'ютерні інформаційні технології»

Навчальна дисципліна «Комп'ютерні інформаційні технології» знайомить студента з сучасним станом інформаційних технологій та їх застосувань. На базі здобутих знань та умінь студент зможе застосовувати необхідне програмне забезпечення персональних електронних обчислювальних машин (ПЕОМ) при вирішенні професійних задач та автоматизувати роботу, пов'язану з виконанням математичних розрахунків, складанням звітів і оформленням документів.

- характеристика технічної база інформаційних технологій, основною складовою якої на сучасному етапі є нова (комп'ютерна) технологія;

- прикладні програмні продукти, що призначені для автоматизації роботи користувача;

- інструментарій технології програмування для створення інформаційних продуктів;

- засоби комунікації для передачі інформаційних продуктів.

- вивчити основні методи та принципи побудови технічної бази інформаційних технологій;

- ознайомити з основними можливостями та принципами роботи системного й прикладного програмного забезпечення інформаційних технологій;

- сформувати у студентів уміння цілеспрямовано працювати з інформацією та обирати необхідні технічні засоби та програмне забезпечення для її отримання, обробки, зберігання та передачі при розв'язуванні завдань за фахом з дисциплін, що вивчаються на першому і наступних курсах.

Завданнями навчальної дисципліни є формування наступних умінь:

- уміти вибирати та модернізувати персональний комп'ютер (ПК), додавати до нього нове обладнання, здійснювати настройку BIOS.

- уміти користуватися базовими технологіями роботи в середовищі сучасних операційних систем (Windows 2000 або Windows ХР), керувати ресурсами комп'ютера.

- уміти здійснювати основні технологічні операції в середовищі текстового, табличного процесорів, системи керування базами даних, створювати мультимедійні презентації, перетворювати документи в електронну форму (сканувати, розпізнавати інформацію різного типу), автоматизовано перекладати документи.

- уміти кваліфіковано реалізовувати алгоритми середньої складності при створенні програмних продуктів за допомогою системи візуального об'єктно-орієнтованого проектування (Delphi або Visual BASIC).

- уміти створювати, редагувати, зберігати і друкувати растрові та векторні графічні зображення, проводити розрахунки для розв’язання прикладних завдань і готувати наукові та технічні документи.

- уміти об'єднувати ПЕОМ з платформою Windows в локальні обчислювальні мережі (ЛОМ), розподіляти ресурси ЛОМ, ефективно використовувати ресурси локальних та глобальних обчислювальних мереж.