Раздел 1. Информация и информационные процессы.

ИНФОРМАТИКА

Курс лекций для I курса

Для специальностей

Раздел 1. Информация и информационные процессы. 6

1.1. Введение в дисциплину. Человек и информация. Информационные процессы. 6

1.2. Что такое информация?. 7

1.3. В каком виде существует информация?. 9

1.4. Как передаётся информация?. 9

1.5. Как измеряется количество информации?. 10

1.6 Представление информации в компьютере. 11

1.7. Что можно делать с информацией?. 12

1.8. Какими свойствами обладает информация?. 12

Раздел 2. Системы счисления и основы логики. 14

2.1. Что такое система счисления?. 14

2.2. Какие системы счисления используют специалисты для общения с компьютером? 15

2.3. Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры — двоичной? 16

2.4. Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления?. 16

2.5. Как перевести целое число из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления?. 17

2.6. Как перевести правильную десятичную дробь в любую другую позиционную систему счисления?. 18

2.7. Как перевести число из двоичной (восьмеричной, шестнадцатеричной) системы в десятичную?. 18

2.8. Сводная таблица переводов целых чисел из одной системы счисления в другую 19

2.9. Как производятся арифметические операции в позиционных системах счисления? 20

2.10. Как представляются в компьютере целые числа?. 21

2.11. Как компьютер выполняет арифметические действия над целыми числами? 23

2.12. Упражнения. 26

2.13. Логические основы компьютеров. 26

2.14. Что такое логическая формула?. 30

2.15. Какая связь между алгеброй логики и двоичным кодированием?. 31

2.16. Что такое логический элемент компьютера?. 31

2.17. Что такое схемы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ?. 32

2.18. Какие основные законы выполняются в алгебре логики?. 35

2.19. Как составить таблицу истинности?. 35

2.20. Как упростить логическую формулу?. 37

2.21. Как решать логические задачи?. 41

I. Решение логических задач средствами алгебры логики. 41

II. Решение логических задач табличным способом. 44

III. Решение логических задач с помощью рассуждений. 47

2.22. Как решать логические задачи?. 49

I. Решение логических задач средствами алгебры логики. 49

II. Решение логических задач табличным способом. 51

Раздел 3. Компьютер. 56

3.1. По каким критериям классифицируют компьютеры?. 56

3.1.2. На чем основана классификация по поколениям?. 56

3.1.3. Краткая историческая справка. 56

3.1.4.Развитие элементной базы компьютеров. 65

3.1. 5 Микропроцессоры. 66

3.1.6.Появление персональных компьютеров. 66

3.1.7.Появление IBM PC. 66

3.1.8.Открытая архитектура ПЭВМ IBM PC. 67

3.1.9.Область применения ЭВМ.. 67

3.1.10. Первые компьютеры. 68

3.1.11. Компьютеры с хранимой в памяти программой. 68

3.1.12. Какие компьютеры относятся в первому поколению?. 69

3.1.13. Какие компьютеры относятся ко второму поколению?. 71

3.1.14. В чем особенности компьютеров третьего поколения?. 72

3.1.15. Что характерно для машин четвёртого поколения?. 74

3.1.16. Какими должны быть компьютеры пятого поколения?. 74

3.1.17. На какие типы делятся компьютеры по условиям эксплуатации?. 75

3.1.18. На какие типы делятся компьютеры по производительности и характеру использования?. 76

3.1.19. Какие существуют типы портативных компьютеров?. 79

3.2. Что такое программное обеспечение?. 80

3.2.1. Как классифицируется программное обеспечение?. 81

3.2.2. Что такое операционная система?. 84

3.3.Что такое файловая система ОС?. 86

3.3.1.Файловая система MS DOS. 87

3.3.2.Какова структура операционной системы MS DOS?. 91

3.4.Антивирусные программы.. 93

3.4.1.Работа с пакетом антивирусных программ AVP. 97

3.4.2. Антивирусная программа Doctor Web (Dr.Web) 99

Раздел 4. Информационные технологии. 102

4.1.Технология обработки текстовой информации. 102

4.2. Технология обработки данных с помощью табличного процессора. 103

4.3.Технология обработки графической информации. 104

4.4. Системы управления базами данных. 106

4.5. Что такое мультимедиа и мультимедиа-компьютер?. 108

4.6.Компьютерные коммуникации. 110

Раздел 5. Моделирование и формализация. 113

5.1. Моделирование как метод познания. Материальные и информационные модели. Основные типы информационных моделей. 113

1. 1. Понятие модели. 113

2. 114

3. 2. Способы представления моделей. 114

4. 3. Информационные модели. 115

5. 4. Компьютерное моделирование. 117

6. 5. Возможности компьютерных моделей. 118

7. 6. Этапы построения компьютерной модели. 119

8. 7. Переход от информационной модели к программе. 122

Раздел 6. Алгоритмизация. 124

6.1. Основные понятия программирования. 124

Основные блоки. 126

6.2.Основные структуры алгоритмов. 127

Раздел 7. Программирование. 133

7.1.Основные приемы структурного программирования. 133

9. 134

Вопросы для самоконтроля. 135

10. 7.2. Алгоритмический язык Турбо-Паскаль. 135

Какие компоненты образуют алгоритмический язык. 139

11. 145

Структура программы на языке Pascal 146

Описание меток. 148

Описание констант. 149

Описание переменных. 149

Описание типов данных. 149

Раздел операторов. 151

7.6. Ввод и вывод в Паскале. 152

7.7. Типы переменных. 154

Ваша первая программа. 154

7.7. Программирование алгоритмов разветвляющейся структуры (If then else) 157

7.8. Операторы выбора case. 164

7.9. Операторы цикла. 168

7.9. Подпрограммы в Паскале (процедуры и функции) 176

7.10. Работа с символами и строками. 184

Описание строк. 185

7.11. Массив. 192

7.12. Линейные массивы.. 194

Описание массивов: 195

7.13. Присвоение значений элементам массива: 195

7.14. Работа с элементами переменной строкового типа. 205

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 210

Что такое информация?

Людям всегда была свойственна потребность выражать и запоминать информацию об окружающем их мире — так как появились устная речь, письменность, книгопечатание, живопись, фотография, радио, телевидение...

В истории развития циви­лизации произошло несколько информационных революций — преобразования общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации.

Первая революция связана с изобретением письменности. Появилась возможность распространения знаний и сохранения их для передачи последующим поколениям.

Вторая революция (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикальным образом изменило общест­во, культуру.

Третья революция (конец XIX в.) обусловлена изобретени­ем электричества, благодаря которому появились телеграф, теле­фон, радио, позволяющие оперативно передавать информацию.

Четвертая революция (70-е годы XX в.) связана с изобре­тением персонального компьютера.

Термин "информация" (от лат. – "informatio"), что означает сведения, разъяснения, изложение.

Информация — это настолько общее и глубокое понятие, что его нельзя объяснить одной фразой. В это слово вкладывается различный смысл в технике, науке и в житейских ситуациях.

В обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют.

Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше".

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Как передаётся информация?

Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

  канал связи  
ИСТОЧНИК ———————————® ПРИЁМНИК

Примеры:

  1. сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора;
  2. живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Сложение и вычитание

В большинстве компьютеров операция вычитания не используется. Вместо нее производится сложение уменьшаемого с обратным или дополнительным кодом вычитаемого. Это позволяет существенно упростить конструкцию АЛУ.

При сложении обратных кодов чисел А и В имеют место четыре основных и два особых случая:

1. А и В положительные. При суммировании складываются все разряды, включая разряд знака. Так как знаковые разряды положительных слагаемых равны нулю, разряд знака суммы тоже равен нулю. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Получен правильный результат.

2. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине больше, чем А. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Получен правильный результат в обратном коде. При переводе в прямой код биты цифровой части результата инвертируются: 1 0000111 = –710.

3. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине меньше, чем А. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Компьютер исправляет полученный первоначально неправильный результат (6 вместо 7) переносом единицы из знакового разряда в младший разряд суммы.

4. А и В отрицательные. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Полученный первоначально неправильный результат (обратный код числа –1110 вместо обратного кода числа –1010) компьютер исправляет переносом единицы из знакового разряда в младший разряд суммы.

При переводе результата в прямой код биты цифровой части числа инвертируются: 1 0001010 = –1010.

При сложении может возникнуть ситуация, когда старшие разряды результата операции не помещаются в отведенной для него области памяти. Такая ситуация называется переполнением разрядной сетки формата числа. Для обнаружения переполнения и оповещения о возникшей ошибке в компьютере используются специальные средства. Ниже приведены два возможных случая переполнения.

5. А и В положительные, сумма А+В больше, либо равна 2n–1, где n – количество разрядов формата чисел (для однобайтового формата n=8, 2n–1 = 27 = 128). Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Семи разрядов цифровой части числового формата недостаточно для размещения восьмиразрядной суммы (16210 = 101000102), поэтому старший разряд суммы оказывается в знаковом разряде. Это вызывает несовпадение знака суммы и знаков слагаемых, что является свидетельством переполнения разрядной сетки.

6. А и В отрицательные, сумма абсолютных величин А и В больше, либо равна 2n–1. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Здесь знак суммы тоже не совпадает со знаками слагаемых, что свидетельствует о переполнении разрядной сетки.

Все эти случаи имеют место и при сложении дополнительных кодов чисел:

1. А и В положительные. Здесь нет отличий от случая 1, рассмотренного для обратного кода.

2. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине больше, чем А. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Получен правильный результат в дополнительном коде. При переводе в прямой код биты цифровой части результата инвертируются и к младшему разряду прибавляется единица: 1 0000110 + 1 = 1 0000111 = –710.

3. А положительное, B отрицательное и по абсолютной величине меньше, чем А. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Получен правильный результат. Единицу переноса из знакового разряда компьютер отбрасывает.

4. А и В отрицательные. Например:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Получен правильный результат в дополнительном коде. Единицу переноса из знакового разряда компьютер отбрасывает.

Случаи переполнения для дополнительных кодов рассматриваются по аналогии со случаями 5 и 6 для обратных кодов.

Сравнение рассмотренных форм кодирования целых чисел со знаком показывает:

  • на преобразование отрицательного числа в обратный код компьютер затрачивает меньше времени, чем на преобразование в дополнительный код, так как последнее состоит из двух шагов — образования обратного кода и прибавления единицы к его младшему разряду;
  • время выполнения сложения для дополнительных кодов чисел меньше, чем для их обратных кодов, потому что в таком сложении нет переноса единицы из знакового разряда в младший разряд результата.

Упражнения

1. Используя Правило Счета, запишите первые 20 целых чисел в десятичной, двоичной, троичной, пятеричной и восьмеричной системах счисления.

2. В какой системе счисления 21 + 24 = 100?

Решение. Пусть x — искомое основание системы счисления. Тогда 100x = 1 · x2 + 0 · x1 + 0 · x0, 21x = 2 · x1 + 1 · x0, 24x = 2 · x1 + 4 · x0. Таким образом, x2 = 2x + 2x + 5 или x2 - 4x - 5 = 0. Положительным корнем этого квадратного уравнения является x = 5.
Ответ. Числа записаны в пятеричной системе счисления.

3. Переведите числа из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:

а) 12510; б) 22910; в) 8810; г) 37,2510; д) 206,12510.

4. Для десятичных чисел 47 и 79 выполните цепочку переводов из одной системы счисления в другую:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Истинно, а высказывания

“10 делится на 2 и 5 не больше 3”,
“10 не делится на 2 и 5 больше 3”,
“10 не делится на 2 и 5 не больше 3”

Ложны.

(3) Операция, выражаемая связкой “или” (в неразделительном, неисключающем смысле этого слова), называется дизъюнкцией(лат. disjunctio — разделение) или логическим сложением и обозначается знаком v (или плюсом). Высказывание А v В ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны. Например, высказывание

“10 не делится на 2 или 5 не больше 3”

ложно, а высказывания

“10 делится на 2 или 5 больше 3”,
“10 делится на 2 или 5 не больше 3”,
“10 не делится на 2 или 5 больше 3”

истинны.

(4) Операция, выражаемая связками “если ..., то”, “из ... следует”, “... влечет ...”, называется импликацией (лат. implico — тесно связаны) и обозначается знаком ®. Высказывание А ® В ложно тогда и только тогда, когда А истинно, а В — ложно.

Каким же образом импликация связывает два элементарных высказывания? Покажем это на примере высказываний: “данный четырёхугольник — квадрат” (А) и “около данного четырёхугольника можно описать окружность” (В). Рассмотрим составное высказывание А ® В, понимаемое как “если данный четырёхугольник квадрат, то около него можно описать окружность”. Есть три варианта, когда высказывание А ®В истинно:

  1. А истинно и В истинно, то есть данный четырёхугольник квадрат, и около него можно описать окружность;
  2. А ложно и В истинно, то есть данный четырёхугольник не является квадратом, но около него можно описать окружность (разумеется, это справедливо не для всякого четырёхугольника);
  3. A ложно и B ложно, то есть данный четырёхугольник не является квадратом, и около него нельзя описать окружность.

Ложен только один вариант: А истинно и В ложно, то есть данный четырёхугольник является квадратом, но около него нельзя описать окружность.

В обычной речи связка “если ..., то” описывает причинно-следственную связь между высказываниями. Но в логических операциях смысл высказываний не учитывается. Рассматривается только их истинность или ложность. Поэтому не надо смущаться “бессмысленностью” импликаций, образованных высказываниями, совершенно не связанными по содержанию. Например, такими:

“если президент США — демократ, то в Африке водятся жирафы”,
“если арбуз — ягода, то в бензоколонке есть бензин”.

(5) Операция, выражаемая связками “тогда и только тогда”, "необходимо и достаточно”, “... равносильно ...”, называется эквиваленцией или двойной импликацией и обозначается знаком « или ~ . Высказывание А « В истинно тогда и только тогда, когда значения А и В совпадают.

Например, высказывания

“24 делится на 6 тогда и только тогда, когда 24 делится на 3”,
“23 делится на 6 тогда и только тогда, когда 23 делится на 3”

истинны, а высказывания

“24 делится на 6 тогда и только тогда, когда 24 делится на 5”,
“21 делится на 6 тогда и только тогда, когда 21 делится на 3”

ложны.

Высказывания А и В, образующие составное высказывание А « В, могут быть совершенно не связаны по содержанию, например: “три больше двух” (А), “пингвины живут в Антарктиде” (В). Отрицаниями этих высказываний являются высказывания “три не больше двух” ( Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru ), “пингвины не живут в Антарктиде” ( Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru ). Образованные из высказываний А, В составные высказывания A«B и Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru « Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru истинны, а высказывания A« Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru и Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru «B — ложны.

Итак, нами рассмотрены пять логических операций: отрицание, конъюнкция, дизъюнкция, импликация и эквиваленция.

Импликацию можно выразить через дизъюнкцию и отрицание: А ® В = Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru v В. Эквиваленцию можно выразить через отрицание, дизъюнкцию и конъюнкцию: А « В = ( Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru v В) • ( Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru v А).

Таким образом, операций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции достаточно, чтобы описывать и обрабатывать логические высказывания.

Порядок выполнения логических операций задается круглыми скобками. Но для уменьшения числа скобок договорились считать, что сначала выполняется операция отрицания (“не”), затем конъюнкция (“и”), после конъюнкции — дизъюнкция (“или”) и в последнюю очередь — импликация.

С х е м а И

С х е м а ИЛИ

С х е м а НЕ

Схема НЕ (инвертор) реализует операцию отрицания. Связь между входом x этой схемы и выходом z можно записать соотношением z = Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru , где Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru читается как "не x" или "инверсия х".

Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1, на выходе 0. Условное обозначение инвертора — на рисунке 5.3, а таблица истинности — в табл. 5.3.

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru
Рис. 5.3

Таблица 5.3

x Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

С х е м а И - НЕ

С х е м а ИЛИ - НЕ

Примеры.

1. Составим таблицу истинности для формулы Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru , которая содержит две переменные x и y. В первых двух столбцах таблицы запишем четыре возможных пары значений этих переменных, в последующих столбцах — значения промежуточных формул и в последнем столбце — значение формулы. В результате получим таблицу:

Переменные Промежуточные логические формулы Формула
Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Из таблицы видно, что при всех наборах значений переменных x и y формула Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru принимает значение 1, то есть является тождественно истинной.

2. Таблица истинности для формулы Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru :

Переменные Промежуточные логические формулы Формула
Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Из таблицы видно, что при всех наборах значений переменных x и y формула Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru принимает значение 0, то есть является тождественно ложной.

3. Таблица истинности для формулы Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru :

Переменные Промежуточные логические формулы Формула
Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Из таблицы видно, что формула Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru в некоторых случаях принимает значение 1, а в некоторых — 0, то есть является выполнимой.

Примеры.

1. Построим схему, содержащую 4 переключателя x, y, z и t, такую, чтобы она проводила ток тогда и только тогда, когда замкнут контакт переключателя t и какой-нибудь из остальных трёх контактов.

Решение. В этом случае можно обойтись без построения таблицы истинности. Очевидно, что функция проводимости имеет вид F(x, y, z, t) = t × (x v y v z), а схема выглядит так:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

2. Построим схему с пятью переключателями, которая проводит ток в том и только в том случае, когда замкнуты ровно четыре из этих переключателей.

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Схема имеет вид:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

3. Найдем функцию проводимости схемы:

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Решение. Имеется четыре возможных пути прохождения тока при замкнутых переключателях a, b, c, d, e : через переключатели a, b; через переключатели a, e, d; через переключатели c, d и через переключатели c, e, b. Функция проводимости F(a, b, c, d, e) = a×b v a× e×d v c×d v c×e×b.

4. Упростим переключательные схемы:

а) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Решение: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Упрощенная схема: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

б) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru .

Здесь первое логическое слагаемое Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru является отрицанием второго логического слагаемого Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru , а дизъюнкция переменной с ее инверсией равна 1.

Упрощенная схема : Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

в) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Упрощенная схема: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

г) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Упрощенная схема: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

д) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru (по закону склеивания)

Упрощенная схема: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

е) Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Решение: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Упрощенная схема: Раздел 1. Информация и информационные процессы. - student2.ru

Раздел 3. Компьютер

Электронные лампы

Транзисторы

Микропроцессор

В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп:

1. Очень большие (занимали огромные залы);

2. Дорогими и ненадежными — ведь электронные лампы, как и обычные лампочки, часто перегорают.

Но в 1948 г. были изобретены транзисторы — миниатюрные и недорогие элек­тронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы.

Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надежно­сти.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х го­дов, а к середине 60-х годов был созданы и значительно более компактные вне­шние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment вы­пустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. дол.

( компьютеры 40-х и 50-х годов обычно стоили миллионы дол.).

После появления транзисторов наиболее трудоемкой операцией при произ­водстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем.

Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные элек­тронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами.

В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схе­мах.

В 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на едини­цу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каж­дый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия.

Микропроцессоры.

В 1970 г был сделан еще один важный шаг на пути к персональному компьютеру - Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центрально­му процессору большого компьютера. Так появился пер­вый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в 1971 г.

Это был настоящий прорыв, ибо микропроцессор Intel-4004 размером не менее 3 см был производительнее гигантской машиныENIAC. Правда, возможности Intel-4004 были кудаскромнее, чем у центрального процессора больших компьютеров того времени, — он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших компьютеров обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил он в десятки тысяч раз дешевле.

Но рост производительности микропроцессоров не заставил себя ждать. В 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов ста­ла стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Появление IBM PC.

В конце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие ком­пьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (international Business Machines Corporation) — ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание персонального компьютера всего лишь как мелкий эксперимент — что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, от­ветственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер “с нуля”, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был вы­бран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использо­вание позволило значительно увеличить потенциальные возможности компью­тера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компью­тере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его про­граммное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC (читается — Ай-Би-Эм Пи-Си) был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один-два года ком­пьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

Область применения ЭВМ

1. Обучающие и игровые программы.

2. Для научных экономических работ (бухгалтерия, исследовательские работы).

3. Информационно-поисковые системы (гаи, больницы, банки, справочное бюро, и т. д.).

4. Создание и разработка документации (предприятие, газеты, журналы).

5. В быту и т.д.

Краткая история развития ВТ.

Древнее время (греция) - аббак - счетная доска.

1642 (Паскаль Блез) - десятичное счетное колесо.

1874 (Вильгорд Однер) - "Феликс"

1820 - 1856 (Чарльз Бебидж) - "Аналитическая машина"(Хотел сделать машину, которая производит серию операций в определенной последовательности).

1941 (Цуз, Германия) - первая релейная машина.(600 электронно-магнитных реле).

1946 (Джон Мочли и Эккерт) - первая электронная машина "Эниак" - интергратор и вычислитель.

1951 (Лебедев) - "МЭСМ" Малая электронно-счетная машина.

1952 (Лебедев) - "БЕСМ" Большая электронно-счетная машина.

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

I 1955 - 1960 - на электронных лампах.

II 1960 - 1965 - полупроводниковые транзисторы

III 1965 - Интегральные Схемы. Компоненты: диоды, транзисторы, резисторы, проводники

IV 1975 - 1985 - на БИС и СБИС

V 1985 - 1995 - оптико-электронная схема на лазерах

VI с 1995 - схемы не органических молекулах

Первые компьютеры.

В 40-годах XX в. сразу несколько групп исследова­телей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле.

Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и переоткрыли его идеи заново.

Первым из них был немецкий инже­нер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы.

А в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM аме­риканец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием “Марк-1”. Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и реально использовался для военных расчетов.

Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недоста­точно надежно. Поэтому начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать ком­пьютер ENIAC на основе на основе электронных ламп. Созданный ими компь­ютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. Однако большую часть времени этот компьютер простаивал — ведь для задания мето­да расчетов (программы) в этом компьютере приходилось в течение несколь­ких часов или дней подсоединят<

Наши рекомендации