Появление информатики

 

Содержание 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Теоретическая часть

1. Появление  и развитие информатики

 

Термин информатика  возник в 60-х гг. во Франции для  названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и означает "информационная автоматика или автоматизированная переработка информации". В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Выделение информатики  как самостоятельной области  человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров, получила мощный импульс в своем развитии. Термин "информатика" приобретает новое дыхание и используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.

В нашей стране подобная трактовка термина "информатика" утвердилась с момента принятия решения в 1983 г. на сессии годичного  собрания Академии наук СССР об организации  нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как "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".

Информатика в таком  понимании нацелена на разработку общих  методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где  существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.

Существует множество  определений информатики, что связано  с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая опубликованные в литературе по информатике определения этого термина, предлагаем такую трактовку.

Информатика – это  область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров  и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница в понятиях "информатика" и "кибернетика". Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Основная концепция, заложенная Н. Винером в кибернетику, связана  с разработкой теории управления сложными динамическими системами  в разных областях человеческой деятельности. Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.

Кибернетика – это  наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между этими двумя дисциплинами провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.

Информатика появилась  благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима  без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:

- в информатике – на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;

- в кибернетике – на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

 2. Структура ЭВМ

 

Электронной вычислительной машиной (ЭВМ) или компьютером называется система устройств, выполненных на электронных приборах, предназначенная для автоматизации решения :задач пользователей.

Структурная схема ЭВМ  имеет следующий вид:

 

Рис.1. Структурная схема  ЭВМ.

 

Процессор – главное устройство ЭВМ, выполняющее вычисления и управляющее работой компьютера.

Процессор состоит из четырех устройств: арифметико-логического  устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), регистров общего назначения (РОН) и кэш-памяти.

-Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными.

-Регистры общего назначения хранят промежуточные результаты обработки данных процессором.

-Кэш-память служит для повышения быстродействия процессора, путем уменьшения времени его непроизводительного простоя.

-Устройство управления формирует адреса очередных команд, т.е. определяет порядок выполнения команд программ.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) служит для кратковременного хране-ния информации во время сеанса работы пользователя до выключения ЭВМ.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) служит для хранения неизменяемой информации: программ проверки и обслуживания отдельных устройств  ЭВМ, базовой сис-темы ввода-вывода (BIOS).

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для длительного хранения инфор-мации и включают: накопители (дисководы) на гибких магнитных дисках (НГМД); накопи-тель на жестком магнитном диске (НМД или винчестер), устройства чтения и записи на оп-тических дисках.

Устройства ввода служат для ввода информации различных видов в ЭВМ.

Устройства вывода служат для вывода информации из ЭВМ в различном виде: отображения на экране, распечатки на бумаге, звука и т. д.

Системная шина предназначена  для передачи информации между процессором  и остальными устройствами ЭВМ.

3. Устройства ввода и вывода информации

 

К устройствам ввода  информации относятся; клавиатура, мышь, джойстик, сканер, сенсорный экран, световое перо, дигитайзер, цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера, микрофон и другие.

1. Клавиатура служит для ручного ввода информации в ЭВМ.

2. Мышь – это устройство, облегчающее ввод информации в ЭВМ и управление ее работой;

3. Джойстик - устройство управления в компьютерных играх.

4. Сканер выполняет ввод графической и текстовой информации с бумажного носителя в память ЭВМ.

5.Сенсорный экран - устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

6. Дигитайзер (графический планшет) - это устройство для ручного ввода графических изображений в компьютер.

7. Цифровой фотоаппарат - это устройство для фотографирования и сохранения фото-снимков в цифровом виде.

8. Цифровая видеокамера служит для видеосъемок и сохраняет видеоинформацию в цифровом виде.

9. Микрофон - устройство для ввода звуковой информации в ЭВМ.

К устройствам вывода информации относятся: монитор, принтер, плоттер, акустические колонки и другие.

1. Монитор служит для отображения на экране текстовой и графической информации.

2. Принтер - устройство для вывода на печать текстовой и графической информации;

3. Плоттер (графопостроитель) - устройство для вывода графических изображений на печать на большие листы бумаги.

4. Акустические колонки - устройство для вывода звука.

Модем выполняет функции  ввода и вывода информации. Он позволяет  соединяться с другими удаленными компьютерами с помощью различных (например, телефонных) линий связи и обмениваться информацией между ЭВМ.

4. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

 

Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Последовательность команд, которую выполняет компьютер  в процессе обработки данных, называется программой.

Обработка данных на компьютере:

1. Пользователь запускает  программу, хранящуюся в долговременной  памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.

2. Выполнение: процессор  считывает команды и выполняет  их. Необходимые данные загружаются  в оперативную память из долговременной  памяти или вводятся с помощью  устройств ввода.

3. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.

Для обеспечения информационного  обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор  и оперативная память, а также  периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

1.  Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством  двоичных разрядов, которые могут  обрабатываться или передаваться процессором  одновременно. Разрядность процессоров  постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

2. Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса.

3. Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Модульный принцип позволяет  потребителю самому комплектовать  нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости  ее модернизацию. Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями – конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Организация структуры компьютера на модульной основе аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти.

Модульная организация  опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между  устройствами.

Магистрально-модульный  принцип имеет ряд достоинств:

1. для работы с внешними  устройствами используются те же команды процессора, что и дл работы с памятью.

2. подключение к магистрали  дополнительных устройств не  требует изменений в уже существующих  устройствах, процессоре, памяти.

3. меняя состав модулей  можно изменять мощность и  назначение компьютера в процессе его эксплуатации.

5. Понятие  об архитектуре

 

Компьютер (англ. computer - вычислитель) представляет собой программируемое  электронное устройство, способное  обрабатывать данные и производить  вычисления, а также выполнять  другие задачи манипулирования символами.

Существует два основных класса компьютеров:

-цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;

-аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.