Информатика как наука

План курсовой работы:                                                      стр.

 

I. Теоретическая часть

Введение________________________________________________ 2

1. Информатика как наука
1. Термин «информатика»__________________________3

1.2.    Основные  направления информатики______________ 4

2. Электронный период

2.1.Основные понятия этапов развития  вычислительной 

техники_________________________________________________ 5

          2.2. Классификация электронного периода развития

вычислительной техники___________________________________6

2.3.Развитие персональных компьютеров_____________________ 9

    3. Перспективы развития________________________________11

    Заключение___________________________________________ 13

 

II. Практическая часть

1. Постановка задачи
1. Цель решения задачи___________________________14
2. Условие задачи________________________________14
2. Компьютерная модель решения задачи
1. Информационная модель решения задачи__________16
2. Аналитическая модель решения задачи____________17
3. Технология решения задачи_____________________ 17
3. Результаты компьютерного эксперимента и их анализ
1. Результаты компьютерного эксперимента_________ 25
2. Анализ полученных результатов_________________ 26

Список использованной литературы________________________ 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Теоретическая часть

 

Введение 

Появление вычислительных машин в 50-х гг. XX века создало до становления информатики необходимую ей аппаратную поддержку, нужную для хранения и переработки информации. Но, конечно, информацией люди оперировали уже задолго до появления компьютеров. Начиная с древнего абака, дожившего до наших дней в виде конторских счетов, создавались приспособления для обработки числовой информации. Механические устройства типа арифмометров, счетные электрические клавишные машины, счетно-аналитическая техника и многие другие приборы были нацелены на решение тех же задач, которые в полном объеме стали реализовываться в компьютерах. Кроме числовой информации, в поле зрения специалистов все время была и символьная информация, представители которой — хорошо известные всем тексты на естественном языке: от приключенческих повестей до отчетов о проделанной работе, справок из учреждений, писем и т. п. Для хранения и переработки такой информации также придумывали и создавали различные приспособления и устройства. Простейшим примером может служить стойка с ящиками, в которых хранятся карточки, несущие информацию. Такие каталоги — непременный атрибут библиотек. Но на карточках можно хранить в систематизированном виде и любую другую информацию, записанную на некотором естественном или специальном языке. Стремление как-то механизировать, а затем и автоматизировать процедуры, связанные с поиском нужной информации в каталоге, привело к появлению приемов, вошедших в арсенал специальной науки — документалистики. Детищем документалистики стали ручные и автоматизированные информационно-поисковые системы.

Первая простая машина для сложения и вычитания шестиразрядных чисел была создана астрономом Уильямом Шикардом в 1623 году. При помощи специальных  счетов можно было производить операции умножения, а если результат превышал возможности машины, то звонил специальный колокольчик. В 40-х годах того же века Блез Паскаль создал вычислитель, который производил операции сложения семизначных чисел, а позже Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал механическую счетную машину, которая позволяла не только складывать и вычитать, но и перемножать двенадцатиразрядные числа.

Следующим этапом стал XIX век, когда продолжалось развитие и усовершенствование счетных машин, в которых стали использовать программы на перфокартах (Чарльз Бэббидж, 1834 г.). В изобретенной машине, которая так и не была реализована, должны были производиться дифференциальные расчеты до 20-го знака, однако машина должна была приводиться в движение паром и занимала целую комнату. В ней имелся прообраз центрального процессора, ввод программ при помощи перфокарт, блок памяти и вывод на печатный пресс. В работе изобретателю помогала графиня Ада Августа Кинг, внебрачная дочь поэта Байрона, которая считается первой программисткой, и в конце XX века в ее честь был назван язык программирования Ада. Затем появился клавишный ввод (ДоррФелт), а закончился век появлением машины Германа Холлрита, которая помогла произвести перепись населения США. Данные о человеке набивались на отдельной перфокарте, информацию с которой считывала машина. Проект был успешным, и спустя несколько лет Герман Холлрит основал «TabulatingMachineCompany» по производству оборудования для работ с перфокартами. В дальнейшем эта компания переросла в компанию IBM.

Компьютер в одной  системе объединил хранение и  обработку как числовой, так и  текстовой (символьной) информации. Именно поэтому его появление знаменовало  начало новой науки.

Слово "информатика" в нашей стране прижилось не сразу. Сначала исследования, связанные с использованием информации в системах управления (а это казалось центральной проблемой использования информации), назвали кибернетикой, и этот термин стал у нас синонимом информатики. Но постепенно выяснилось, что кибернетика — вполне самостоятельное научное направление, составляющее лишь часть информатики. В англоязычных странах новую науку стали называть вычислительной наукой (ComputerScience), а во франкоязычных странах появился термин "информатика" (Informatique). Именно из французского и был заимствован этот термин, который, начиная с середины 70-х гг. прочно вошел в обиход.

 

1. Информатика как наука.

1.1 Термин «информатика».  

Информатика – научное направление, занимающееся изучением законов, методов  и способов накапливания, обработки  и передачи информации с помощью ЭВМ и других технических средств, группа дисциплин, занимающихся различными аспектами применения и разработки ЭВМ: прикладная математика, программирование, программное обеспечение, искусственный интеллект, архитектура ЭВМ, вычислительные сети.Исторически слово информатика происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика). Несмотря на широкое использование термина информатика в ряде стран Восточной Европы, в большинстве стран Западной Европы и США используется другой термин – ComputerScience (наука о средствах вычислительной техники).

В качестве источников информатики  принято называть две науки: документалистику и кибернетику. Документалистика, предметом которой было изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота, сформировалась в конце XIX века в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее расцвет пришелся на 20 – 30-е годы XX в.

Наиболее близка к информатике техническая наука кибернетика (kyberneticos) – искусный в управлении, основы которой были заложены в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером. Интересно, что впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. Он занимался разработкой единой системы классификации всех наук и обозначил этим термином гипотетическую науку об управлении, которой в то время не существовало, но которая, по его мнению, должна была существовать.

Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами – методы моделирования процессов принятия решений, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта. На практике кибернетика во многих случаях опирается на те же программные и аппаратные средства вычислительной техники, что и информатика, а информатика, в свою очередь, заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств.

 

1.2.Основные направления информатики.

Теоретическая информатика  – математическая дисциплина, использующая методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, она создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.

Кибернетика – наука  об управлении в живых, неживых и  искусственных системах. Кибернетика  может рассматриваться как прикладная информатика в области создания и использования автоматических или автоматизированных систем управления разной степени сложности: от управления отдельным объектом (станком, промышленной установкой, автомобилем и т.п.) – до сложнейших систем управления целыми отраслями промышленности, банковскими системами, системами связи и даже сообществами людей. Наиболее активно развивается техническая кибернетика, результаты которой используются для управления в промышленности и науке.

Программирование – сфера деятельности, направленная на создание отдельных программ и пакетов прикладных программ, разработку языков программирования, создание операционных систем, организацию взаимодействия компьютеров с помощью протоколов связи.Искусственный интеллект, цель работ в области которого направлена в раскрытие тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению навыками, знаниями и умениями. Исследования в области искусственного интеллекта необходимы при создании роботов, создании баз знаний и экспертных на основе этих баз знаний систем, применение которых необходимо и в юридической деятельности.

Информационные системы  – системы, предназначенные для хранения, поиска и выдачи информации по запросам пользователей. В юридической деятельности примером таких систем являются правовые информационные системы "Кодекс", "Гарант", "Консультант", информационные системы для хранения и поиска различных учетов (дактилоскопический, пофамильный, пулегильзотеки, похищенных и обнаруженных вещей и др.). Задача перевода всех учетов в электронную форму и организация доступа к ним через вычислительную сеть в настоящее время весьма актуальна.

Вычислительная техника  – самостоятельное направление, в котором часть задач не имеет  прямого отношения к информатике (микроэлектроника), однако при разработке, проектировании и производстве ЭВМ наиболее широко используются достижения информатики.

Защита информации –  сфера деятельности, направленная на обобщение приемов, разработку методов  и средств защиты данных.

 

2. Электронный период

2.1.Основные понятия этапов развития вычислительной техники.

Вычислительная техника  – это совокупность технических  и математических средств, используемых для механизации и автоматизации  математических процессов вычислений и обработки информации. Используется при решении научной и инженерных задач, связанных с большим объемом вычислений, в системах автоматического и автоматизированного управления, при учете, планировании, прогнозировании экономической оценке, для принятия научно обоснованных решений, обработки экспериментальных данных в информационно-поисковых системах и т.д.

Вычислительная машина – это комплекс или отдельное  устройство, предназначенное для  механизации и автоматизации  процесса обработки информации и  вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом.

Microsoft Corporation – лидирующая американская корпорация, занимающаяся разработкой программного обеспечения для персональных компьютеров, в частности систем DOS, Windows, Word, Excel и многих других.

Операционная система  – комплекс программного обеспечения, которое ответственно за выпуск программ, управляет распределением и использованием ресурсов системы,

MicroSoftDiscOperationSystem (MS-DOS) – дисковая операционная система Microsoft. Наиболее распространенная DOS для персональных компьютеров.

NTFileSystem (NTFS) – файловая система WindowsNT, которая более расширенные возможности по сравнению с поддержкой файлов в DOS и Windows 3.1.

Язык программирования – искусственный язык, который  имеет свои определенные правила; на их основе пишется программа, которая затем преобразуется при помощи трансляторов в машинные языки. Например, языки Си, Алгол, Паскаль, Ассемблер, Фортран и другие.

MIPS (MillionInstructionsPerSecond) – миллион (машинных) инструкций в секунду. Показатель производительности процессора, в котором 0,7 MIPS равно 700000 операций в секунду.

Фальшпол – это  пол, опирающийся на распорки, под  которым размещались кабели, соединявшие  различные устройства, например блок, содержащий процессор, с памятью, с  внешними устройствами (магнитными лентами, магнитными дисками, принтерами, устройствами ввода и т.д.

 

2.2.Классификация электронного периода развития вычислительной техники.

Первая половина XX века.

В XX веке возникла необходимость производить большое количество вычислений, соответственно, стали появляться различные вычислительные машины. В 1938 году англичанин Ален Тьюринг обосновал принципиальную возможность создания вычислительных машин и предложил абстрактную схему («машина Тьюринга»). Его статья называлась «Может ли машина мыслить» и получила большой резонанс в ученой среде. Во время второй мировой войны Ален Тьюринг вошел в группу разработчиков вычислительной машины Colossus, при помощи которой удалось расшифровать коды немецких спецслужб.

В 1938 году Конрад Цузе создал в Германии один из первых компьютеров, названный Z1. Машина имела блок памяти, ввод программ с перфокарт, действовала на основании двоичного кода. За ней последовали Z2, Z3 в 1941 году, а затем Z4. В эти же годы появились и другие машины. Например ABC (AtanasoffBerryComputer), созданный профессором Джонсоном В. Атанасовым, ComplexNumberCalculator, создание Джорджа Стиблица, далее Univac, Binac, Edvac и т.д. Какие из этих машин можно считать компьютером,  а какие просто вычислительной машиной, мы оставим судить специалистам, которые вели, ведут и, наверное, еще долго будут вести споры по этому вопросу.