Информатика и программирование

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ

ИНФОРМАТИКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

КУРС ЛЕКЦИЙ

Москва 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА

Лекция 1. ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

1. Информатизация общества

2. Предмет и задачи информатики

3. Информационные системы

4. Информация. Классификация информации

Лекция 2. ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ИНФОРМАТИКИ

1. Понятие и этапы развития ЭВМ

2. Классификация ЭВМ

3. Основные устройства персональные компьютеров

4. Локальные и глобальные сети ЭВМ

Лекция 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ

1. Классы программных продуктов

2. Системное программное обеспечение

3. Инструментарий технологии программирования

4. Прикладные программные продукты

Лекция 4. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ ЭВМ

1. Основы алгоритмизации вычислительных процессов

2. Программирование на алгоритмическом языке Бейсик

2.1 Основные элементы языка

2.2 Данные

2.3 Переменные

2.4 Стандартные функции

2.5 Арифметические выражения

2.6 Основные операторы

Рекомендуемая литература

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА

Повышение уровня подготовки студентов в области информатики является одним из основных направлений перестройки высшего образования. Полученные в процессе изучения дисциплины знания и практические навыки позволяют значительно расширить возможности студентов при последующем обучении, написании курсовых и дипломных работ.

Целью курса являются: освоение теоретических основ информатики, приобретение навыков разработки программ, применения стандартного программного обеспечения и пакетов прикладных программ для решения задач по профилю будущей специальности.

Задачи курса:

? усвоение основных понятий об информации, способах ее хранения, обработки и представления;

? ознакомление с архитектурой, технико-эксплуатационными характеристиками, программным обеспечением современных ЭВМ и овладение практическими навыками работы на ЭВМ;

? обучение навыкам применения стандартного программного обеспечения и пакетов прикладных программ для обработки экспериментальных данных и решения задач в своей профессиональной деятельности;

? усвоение основных понятий программирования и изучение одного из языков программирования.

Дисциплина «Информатика» изучается студентами экономических специальностей в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта, утвержденного 17 марта 2000 г., и рабочими учебными планами, утвержденными Ученым советом РГАЗУ 27 декабря 2000 г. Изучение дисциплины предусмотрено на 1 и 1* курсах в объеме 200 часов.

Лекция 1. ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

Вопросы: 1. Информатизация общества

2. Предмет и задачи информатики

3. Информационные системы

4. Информация. Классификация информации

1. Информатизация общества

В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций - преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества.

Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколению.

Вторая (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило общество, культуру, организацию деятельности.

Третья (конец XIX в.) обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появился телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.

Четвертая (70-е гг. ХХ в.) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации:

- переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным;

- миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин;

- создание программно-управляемых устройств и процессов.

Последняя информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль - информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, особенно телекоммуникации. Современная информационная технология опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи.

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.

Телекоммуникации - дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных средств связи.

Усложнение индустриального производства, социальной, экономической и политической жизни, изменение динамики процессов во всех сферах деятельности человека привели, с одной стороны, к росту потребности в знаниях, а с другой - к созданию новых средств и способов удовлетворения этих потребностей.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

В информационном обществе процесс компьютеризации даст людям доступ к надежным источникам информации, избавит их от рутинной работы, обеспечит высокий уровень автоматизации обработки информации в производственной и социальной сферах. Движущей силой развития общества должно стать производство информационного, а не материального продукта. Материальный же продукт станет более информационно емким, что означает увеличение доли инноваций, дизайна и маркетинга в его стоимости.

В информационном обществе изменятся не только производство, но и весь уклад жизни, система ценностей, возрастет значимость культурного досуга по отношению к материальным ценностям. По сравнению с индустриальным обществом, где все направлено на производство и потребление товаров, в информационном обществе производятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От человечества потребуется способность к творчеству, возрастет спрос на знания.

Материальной и технологической базой информационного общества станут различного рода системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

Информационное общество - общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы - знаний.

В информационном обществе деятельность людей будет сосредоточена главным образом на обработке информации, а материальное производство и производство энергии будет возложено на машины.

Уже опубликован ряд фактических материалов, свидетельствующих, что это не утопия, а неизбежная реальность недалекого будущего.

По данным социологического исследования, проведенного в США уже сейчас 27 млн. работающих могут осуществлять свою деятельность не выходя из дома. 1980 г. - 5,7 млн. человек, 1989 г. - 14,6 млн., 1995 г. - 20,7 млн.

Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-либо действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств.

Возрастание объемов информации особенно стало заметно в середине ХХ века. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. Так, например, общая сумма знаний менялась вначале очень медленно, но уже с 1900 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удвоение происходило каждые 10 лет, к 1970 г. - уже каждые 5 лет, с 1990 г. - ежегодно.

Это породило парадоксальную ситуацию - в мире накоплен огромный информационный потенциал, но люди не могут воспользоваться им в полном объеме в силу ограниченности своих возможностей. Информационный кризис поставил общество перед необходимостью поиска путей выхода из создавшегося положения. Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса, называемого информатизацией, в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития.

Информатизация общества - организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов. (Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации». Принят Государственной Думой 25 января 1995 г.).

Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко используемый до недавнего времени термин компьютеризация общества. При внешней похожести этих понятий они имеют существенное различие.

При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление.

При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности.

2. Предмет и задачи информатики

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ. Французский термин информатика образован путем слияния двух слов информация и автоматика. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним вычислительная наука или 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 годов послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительных машин 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 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 все определения, можно предложить следующую формулировку.

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

Информатика в широком смысле слова представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Информатику в узком смысле слова можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей - технических средств, программных средств и алгоритмических средств. В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных (трех) позиций: как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мульмедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти замедление темпов производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Одна из главных задач - выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны.

Цель фундаментальных исследований в информатике - получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.

Информатика как прикладная дисциплина занимается:

- изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);

- созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

- разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использования в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

- исследование информационных процессов любой природы;

- разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

- решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она представляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознавания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.

3. Информационные системы

В информатике понятие «система» широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.

Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области.* Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера.

Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.

60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, получаемая из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.

В 70-х - начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.

К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, представляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечить себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.

Любая информационная система состоит из подсистем. Поэтому общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения.

Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.

Назначение подсистемы информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

Информационное обеспечение совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Унифицированные системы документации создаются на государственном, республиканском, отраслевом и региональном уровнях. Главная цель - это обеспечение сопоставимости показателей различных сфер общественного производства.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движения информации и ее объемы, места возникновения первичной информации и использования результатной информации.

Методология построения баз данных базируется на теоретических основах их проектирования.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств составляют:

? компьютеры любых моделей;

? устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

? устройства передачи данных и линии связи;

? оргтехника и устройства автоматического съема информации;

? эксплуатационные материалы.

Документацией оформляется предварительный выбор технических средств, организация их эксплуатации, технологический процесс обработки данных, технологическое оснащение.

Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

? средства моделирования процессов управления;

? типовые задачи управления;

? методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

В состав программного обеспечения входят общесистемные и специальные программные продукты. а также техническая документация.

К общесистемному программному обеспечению относятся комплексы программ, ориентированных на пользователей и предназначенных для решения типовых задач.

Специальное программное обеспечение представляет собой совокупность программ, разработанных при создании конкретной информационной системы.

Техническая документация на разработку программных средств должна содержать описание задач, задание на алгоритмизацию, экономико-математическую модель задачи, контрольные примеры.

Организационное обеспечение - совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

4. Информация. Классификация информации

Существование области и предмета информатики немыслимо без ее основного ресурса - информации. Термин информация происходит от латинского informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение. С позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений). Сообщение - это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п. В широком смысле - это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающей среды. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные. Покажем в чем их отличие.

Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Поэтому можно утверждать, что информацией являются используемые данные.

Возможность и эффективность использования информации обусловливается такими основными ее потребительскими качествами, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.

Содержательность информации соотношение количества в сообщении к объему обрабатываемых данных.

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей).

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования.

Своевременность информации означает ее поступление не позже назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

Информация может быть классифицирована по пяти признакам: по месту возникновения, по стадии обработки, по способу отображения, по функции управления, по стабильности.

По месту возникновения: входная (поступающая в организацию, подразделение), выходная (поступающая из организации, подразделения), внутренняя (внутри организации, подразделения), внешняя (за пределами объекта).

По стадии обработки: первичная (возникающая в процессе деятельности объекта и регистрируемая на начальной стадии), вторичная (получаемая в процессе обработки первичной информации, может быть промежуточной и результатной), промежуточная (используемая в качестве исходных данных для последующих расчетов), результатная (используется как конечный продукт).

По способу отображения: текстовая (тексты), графическая (графики, диаграммы, схемы, рисунки и т.п.).

По стабильности: переменная (изменяющаяся по назначению и количеству), постоянная.

По функции управления: плановая, нормативно-справочная, учетная, оперативная.

Лекция 2. ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ИНФОРМАТИКИ

Вопросы: 1. Понятие и этапы развития ЭВМ

2. Классификация ЭВМ

3. Основные устройства ЭВМ

4. Локальные и глобальные сети ЭВМ

1. Понятие и этапы развития ЭВМ

ЭВМ - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По этапам создания и используемой элементной базе условно делятся на поколения.

1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых элементах (транзисторах).

3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни ? тысячи транзисторов в одном корпусе (кристалле). Интегральная схема ? электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.

4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверх больших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);

5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров; на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

2. Классификация ЭВМ

1. По принципу действия делятся на три больших класса: цифровые, аналоговые и гибридные.

Цифровые ЭВМ ? дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

Аналоговые ЭВМ ? непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного значения какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

Аналоговые вычислительные машины просты и удобны в эксплуатации. Программирование на них как правило нетрудоемкое. Скорость решения изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой, но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На аналоговых машинах наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.

Гибридные ЭВМ ? комбинированного действия. Совмещают достоинства цифровых и аналоговых ЭВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техничекими комплексами.

2. По назначению можно подразделить на три группы: универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные.

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

Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:

? высокая производительность;

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

? обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;

? большая емкость оперативной памяти;

? 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 можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

3. 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);

? система и структура машинных команд;

? возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;

? эксплуатационная надежность ЭВМ;

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

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Первая большая ЭВМ ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100 кв.м.

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 в настоящее время.

Появление в 70-х гг. малых 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.

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 привело к появлению в 70-х годах еще одного класса ЭВМ - микроЭВМ. Именно наличие микропроцессора 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.

Персональные компьютеры - однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

Достоинствами ПК являются:

- малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

- автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

- гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере науки, образования, в быту;

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

- высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры клона IBM (75% всех ПК). Существенно уступают им по популярности ПК клона DEC, в частности широко известные ПК Macintosh фирмы Apple.

В нашей стране подавляющее большинство отечественных ПК собирается из импортных комплектующих и относится к IBM-совместимым.

ПК бывают настольные и переносные.

Настольный компьютер (Desktop) ? самый популярный и распространенный сегодня тип. Включает центральный элемент ? системный блок, в котором сосредоточены все самые важные устройства компьютера (процессор, оперативная память, жесткий диск и т. д.). К системному блоку подключаются также дополнительные, внешние устройства -- монитор, сканер, принтер, модем и т. д.

Настольный компьютер сравнительно громоздок, а большую часть его корпуса заполняет пустота. Зато он недорог и легко модернизируется ? при необходимости любое из входящих в его состав устройств заменяется на другое. А заодно и обладает самыми большими возможностями среди всех персональных компьютеров.

Домашние компьютеры -- универсалы, которые умеют всего понемножку. Упор здесь делается на развлечение, на пресловутую «мультимедийность». Домашний компьютер просто обязан качественно воспроизводить звук, полноэкранное видео, уметь работать с трехмерной графикой... И, разумеется, для домашнего компьютера жизненно важно быть «играбельным» -- именно для него и созданы всевозможные джойстики, «трехмерные» очки и прочие игровые «прибамбасы».

Игровые приставки. Устроена приставка практически так же, как и обычный ПК, содержит все те же комплектующие ? процессор (до 500-600 МГц), оперативную, память (до 128 Мб), графический и звуковой чип, дисковод (CD или, в самых последних версиях, DVD). Вот только вместо монитора, как правило, используется обычный телевизор с большим экраном.

Настольные мини-компьютеры (LCD PC, slim-desk). Эти компактные настольные компьютеры появились на российском рынке в начале века и сегодня находятся на пике моды. LCD PC являются прямыми конкурентами ноутбуков с большими экранами -- тех, что предназначены для замены больших настольных компьютеров. Конечно, места этот компьютер займет больше, чем ноутбук, однако и стоит он значительно дешевле. Да и экономия места по сравнению с «большим» компьютером все же заметна, что особенно важно в ограниченном пространстве офиса или малогабаритной квартиры.

Корпус «LCD PC» примерно в четыре раза меньше, чем у обычных домашних ПК, однако в нем находится место для всех необходимых устройств. К тому же по своим характеристикам такие компьютеры часто превосходят даже ноутбуки высшего класса. Дополняет картину тонкий 15-дюймовый жидкокристаллический монитор, соответствующий стандартному 17-дюймовому монитору.

Планшетные компьютеры (TabletPC). Этот вид портативных компьютеров обязан своим появлением на свет вездесущему Биллу Гейтсу, -- именно глава Microsoft весной 2000 года ошарашил общественность концепцией «компьютера будущего».

Возьмите обыкновенный ноутбук и безжалостно разломайте его пополам (стоп-стоп -- только в собственном воображении!). Пересадите процессор и прочие «внутренности» прямо за жидкокристаллический экран, а сам экран сделайте чувствительным к нажатиям. Благодаря этому нехитрому фокусу мы избавляемся разом и от клавиатуры, и от мышки: текст будем вводить специальным электронным пером, а на значки и вовсе нажимать пальцем!

Портативные компьютеры (ноутбуки). Первые переносные компьютеры, появились едва ли не одновременно со своими настольными собратьями. Правда, поначалу «переносными» их можно было назвать очень условно, -- весили эти шедевры миниатюризации под десять килограммов, а переносить их приходилось в специальных чемоданчиках. Кстати, и назывались эти устройства не «ноутбуками», а «лаптопами» (laptop) -- то есть наколенными компьютерами.

Время «лэптопов» безвозвратно ушло еще в начале 90-х, когда на смену им пришли первые ноутбуки -- относительно компактные, легкие (весом не более 3--5 килограммов) и мощные. Но, к сожалению, по-прежнему недоступные по цене.

От настольных компьютеров ноутбуки отличаются не только размером и ценой, но и функциональностью. Не секрет, что «средняя» персоналка с легкостью положит на обе лопатки любой дорогостоящий ноутбук: и процессоры у мини-компьютеров послабее, и винчестеры не столь вместительны, и видеокарта гораздо менее склонна к дружбе с современными играми. Чаще всего любая из входящих в состав ноутбука деталей отстает от своих «больших» собратьев на целое поколение. Ничего удивительного -- компьютерные комплектующие с большим трудом поддаются миниатюризации. Особенно это касается процессоров, которые необходимо не просто уменьшить, но и одновременно сократить их аппетит по части энергопотребления.

Субноутбуки. Впервые «субноутбуки» появились в продаже в середине 90-х годов. Крохотная машинка по имени Libretto занимала места не больше, чем обычная книжка, а диагональ ее монитора не превышала 8 дюймов. И все-таки это был вполне полноценный компьютер, оснащенный даже модемом и дисководом!

Карманные компьютеры (PDA). Скорость, с которой эти умелые крохи завоевали планету, поражает даже привыкшего к быстрым темпам компьютерной эпохи: пару лет назад «персональные цифровые помощники» отягощали лишь карманы особо прогрессивных бизнесменов. Ну а теперь приобрести себе такую игрушку может едва ли не каждый школьник. А во многих областях PDA (от Personal Digital Assistant) успешно потеснили привычные для нас «персоналки».

Назначение карманных компьютеров:

? чтение электронных книг;

? органайзер и записная книжка;

? коммуникационный центр;

? электронный офис;

? электронная система навигации;

? мультимедиа-центр;

? игровая платформа.

PbcketPC. Компьютеры на этой платформе оснащены «мобильным» вариантом операционной системы Windows XP, мощным процессором (от 200 до 400 МГц), полноцветным жидкокристаллическим дисплеем (поддержка 65 тысяч цветов), а также встроенной оперативной памятью объемом до 64 Мб. Для хранения данных используется встроенная флэш-память объемом 32-64 Мб -- кроме того, вы всегда можете установить дополнительные модули памяти в виде специальных карт [как правило, формата CompactFlash, Secure Digital (SD) или MultiMedia Card.(MMC)]. При наличии в КПК слотов формата CompactFlash Type II можно установить и миниатюрный «винчестер» емкостью до нескольких гигабайт. Однако такой вариант по карману лишь самым обеспеченным пользователям, поскольку цену мобильных накопителей низкой не назовешь (стоимость дисков MicroDrive составляет около 200 долларов за 1 -- 1,5 Гб). К тому же работа с MicroDrive требует дополнительных затрат энергии, что резко снижает срок автономной работы КПК. К примеру, при просмотре фильмов или прослушивания музыки с MicroDrive ваш «наладонник» протянет без перезарядки не более полутора часов вместо положенных 8-10.

Palm. Компьютеры, работающие под управлением одноименной ОС, относятся к самой низшей ценовой категории. PalmOS стабильна и быстра, и, в принципе, ничуть не менее удобна, чем её коллега от Microsoft. И что с того, что компьютеры на базе Palm обладают менее мощными процессорами (33 и 66 МГц) и меньшей оперативной памятью (8--16 Мб), да и полноцветным дисплеем компьютеры этого типа стали оснащать лишь недавно! Зато и плюсов у Palm хватает: их стабильность, простота и даже аскетичность вполне устраивает тех, кто приобретает карманный компьютер как заменитель органайзера и записной книжки.

Отставая в производительности, Palm-компьютеры лидируют по количеству созданных для них программ.

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

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

3. Основные устройства персональные компьютеров

Микропроцессор. Это центральный блок ПК, предназначенный для управления всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессора входят: устройство управления, арифметико-логическое устройство, микропроцессорная память (служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации), интерфейсная система микропроцессора (реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК).

Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов (от 2-х до 3-х и выше ГГц) .

Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех устройств между собой.

Основная память. Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. Содержит два вида запоминающих устройств: постоянное (емкость от 128 Кбайт до 2 Мбайт и оперативное (емкость - от 256 Мбайт и выше).

Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения информации. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств: накопитель на жестких магнитных дисках (винчестеры) - от 50 Гбайт и выше; накопители на гибких магнитных дисках (дискеты) - 1,2 Мбайт (5,25»), 1,44 Мбайт (3,5»), 2,88 Мбайт (3,5», с тефлоновым покрытием); накопители на кассетных магнитных лентах (стримеры) - до 2,6 Гбайт; накопители на оптических дисках CD-ROM, CD-RW ? 700 Гбайт, DVD, DVD-RW ? 4,7 Гбайт.

Диалоговые средства включают в свой состав видеомониторы (дисплеи) и устройства речевого ввода-вывода. Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши». Устройства речевого вывода - это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители и звуковые колонки.

Устройства ввода информации:

- клавиатура;

- графические планшеты (диджитайзеры) - служат для ручного ввода графической информации;

- сканеры (читающие автоматы);

- манипуляторы: джойстик - рычаг, мышь, трекбол - шар в оправе, трекпойнт - гибкая клавиша, трекпад - планшет, световое перо - для ввода графической информации.

Устройства вывода:

- принтеры (матричные, термопринтеры, струйные, лазерные);

- графопостроители (плоттеры);

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям.

4. Локальные и глобальные сети ЭВМ

Компьютерная сеть ? совокупность компьютеров, связанных каналами передачи информации, и необходимого программного обеспечения и технических средств, предназначенных для организации распределенной обработки информации. В такой системе любое из подключенных устройств может использовать ее для передачи или получения информации. В зависимости от размеров различают локальные и глобальные компьютерные сети.

Локальные компьютерные сети (или локальные вычислительные сети ? ЛВС) действуют на протяженности от нескольких метров до нескольких километров. Обычно они охватывают компьютеры одной организации или предприятия и не выходят за пределы одного здания.

Глобальные компьютерные сети обеспечивают соединение большого числа компьютеров на огромных территориях, охватывающих целые регионы, страны и континенты, использующие для передачи информации оптоволоконные магистрали, спутниковые системы связи и коммутируемую телефонную сеть.

Ярким примером объединения глобальных и локальных сетей в единое сообщество сетей является Интернет (Internet). Успех Интернета повлиял на развитие корпоративных сетей Интранет (Intranet). Иногда эти сети называют глобальными ЛВС, а работа с ними аналогична работе с Internet.

Интернет (англ. Internet, от лат. inter -- между и англ. net -- сеть), всемирная компьютерная сеть, соединяющая вместе тысячи сетей, включая сети вооруженных сил и правительственных организаций, образовательных учреждений, благотворительных организаций, индустриальных предприятий и корпораций всех видов, а также коммерческих предприятий (сервис-провайдеров), которые предоставляют частным лицам доступ к сети. Среди типов доступа в Интернет различают on line доступ, который позволяет использовать сеть в режиме реального времени, и off line доступ, когда задание для сети готовится заранее, а при соединении происходит лишь передача или прием подготовленных данных. Такой доступ менее требователен к качеству и скорости каналов связи, но дает возможность пользоваться только e- mail -- электронной почтой.