История развития электронных вычислительных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Понятие экономической информации, ее виды и свойства

Кибернетикой понятие информации определяется след. образом: это соотношения между сведениями или же данными и их получателем. Здесь под сведениями понимаются любые данные, факты, знания относительно чего-либо или кого-либо. В этом случае она трактуется как совокупность сведений о чем-либо или о ком-либо. При такой постановке вопроса в АСОЭИ из одних данных требуется получить другие, то есть без получателя иного вида и содержания. Другое толкование: информация - объект хранения, передачи и обработки.

Эк. информация служит элементом управления. Ее нужно рассматривать как одну из разновидностей упр. информации. Вывод: эк. информация представляет собой совокупность сведений, определяющих состояния или определяющих направления изменения и развития народного хозяйства и его звеньев.

Свойства эк. информации:

· Преобладание алфавитно-цифровых знаков как формы представления данных с преимущественным изображением численных величин в дискретном виде;

· Ведущая значимость операций АОД при обеспечении высокой точности операций вычислений;

· Необходимость оформления таких результатов в форме, удобной для восприятия человеком;

· Широкое распространение документов как носителей исходных данных и результатов обработки,

· Значительные объемы перерабатываемой информации при использовании в процессе обработки и переменных и постоянных данных.

· Необходимость получения большого числа итогов при ОД по разным критериям.

Эк. информация классифицируется по стадиям воспроизводства и элементам производственного процесса, рассматриваемым в качестве объекта управления. Поэтому выделяется информация снабжения и распределения по материальным и трудовым ресурсам и т.д.

Разновидности эк. информации по стадиям управления:

· прогнозная,

· плановая,

· учетная,

· для АХД,

· оперативного управления.

Прогнозируемая информация связана с прогнозами, учетная - с бух., стат., оперативным учетом.

Эк. информация подразделяется по критерию соответствия отражаемым явлениям на достоверную и недостоверную. С позиций стадий возникновения - первичная и вторичная.

Первичная возникает в итоге действия источников информации. Подразделяется на:

· производственно-хозяйственную,

· директивную.

· коллективную,

· индивидуальную.

Вторичная возникает в результате обработки первичной и другой вторичной, Либо только первой, либо только второй. Непосредственной связи с источником информации здесь не требуется. Среди вторичной различается:

· промежуточная,

· окончательная.

По полноте эк. информация делится:

· на избыточную,

· достаточную,

· недостаточную.

По стабильности эк. информация:

· постоянная,

· условно-постоянная,

· переменная.

С позиции технологии решения эк. задач различается информация:

· входная,

· переходящая,

· выходная.

Информация, подлежащая обработке, называется входной, она также исходные данные. Выходнаяинформация - результат обработки исходных данных, но она включает помимо результатов обработки некоторые первичные данные. Переход информации может использоваться для решения этих задач в последующих периодах.

Эк. задачи обладают рядом особенностей:

· системностью,

· массовостью,

· повторяемостью,

· формализуемостью и др.

По сложности алгоритмических решений:

· задачи прямого счета,

· оптимизационные,

· информационно-поисковые,

· агрегации и дезагрегации,

· факторные и многофакторные и др.

В задачах прямого счета - реализация арифметических операций для нахождения результата. Оптимизационные задачи - решение перебором большого числа вариантов с поиском более благоприятного ответа. Информационно-поисковые - связаны с поиском заданной информации. Задачами агрегации достигается укрупнение информации. Для факторных и многофакторных задач присуще определение влияния одного фактора на все другие. Задачи прямого счета доминируют в бухучете, оптимизации, планировании.

Структура экономической информации

Структура экономической информации определяется ее строением, выделением некоторых элементов, которые называются информационными единицами. Такие элементы образуют сложные составные иерархические уровни структурного строения информации чаще всего между информационными единицами устанавливается иерархическая зависимость: от простых к сложным сверху вниз. Наиболее крупными ИЕ принято считать также единицы, которые относятся к понятию объекта управления. В качестве подобного объекта в сфере экономики рассматриваются народное хозяйство в целом и его звенья.

Например, отрасль н/х, отрасль промышленности, промышленные объединения, предприятия и структурные подразделения предприятий. С позиций предприятия вся совокупность его информации является единицей высшего ранга. Такой же единицей высшего ранга служит совокупность единицы информации любого иного управления. Подобная единица называется информационной базойсоответствующего объекта.

Информационная база составляет основу и является частью информационной системы любого объекта. Информационные системы, помимо информационной базы, включают ее организацию в реальных условиях ее функционирования. Информационная база присуща любому объекту независимо от уровня управленческой техники. Понятие "база данных" связана только с организацией данных на принципах АБД и естественно, с использованием ЭВМ. ИБ в применении к использованию вычислительной техники может быть построена как единая база данных или как совокупность нескольких таких баз.

С точки зрения видов управления информационного предприятия подразделяется на информационные базы организационно-экономического управления, социального, технологического с позиций структурного подразделения предприятия и используемых ресурсов выделяется ИБ его цехов, участков, бригад по предметам труда, по средствам труда и т.д.

Исходя из функций управления выделяется ИБ прогнозирования, планирования, бух. учета, АХД и т.д.

Отсюда вытекает, что понятие ИБ соотносится с некоторым реальным объектом. Такой объект называется предметной областью ИБ. Совокупность информации подсистем ИБ подразделяется на массивы. Под массивами понимается структурная ЕИ, представляющая набор данных одной формы со всеми их значениями, либо сочетание таких наборов данных, относящихся к одной задаче подсистемы. В последнем случае массив называется укрупненным.

Примером массива служит совокупность данных об учете материальных ценностей на складах предприятия, а примером укрупненного - движение этих материальных ценностей. Массив, в свою очередь, состоит из более мелких информационных единиц, обычно из показателей, в некоторых случаях только из реквизитов одного вида. Показатель представляет собой структурную единицу какой либо деталью с количественной или качественной сторон. Поэтому показатель не имеет названия, раскрывающего его форму и значения, добавляющие к форме количественные и качественные ее характеристики.

Показатель с конкретными его значениями называется экземпляром данных. Показатель образуется из структурных единиц самого низшего ранга, реквизитов, представляющих неделимую информационную единицу.

Реквизиты бывают 2 видов:

· реквизиты-основания,

· реквизиты-признаки.

Показатель можно представить как синтез результатов величины и реквизитов признаков. С целью формализованного описания данных создаются модели данных. Для этого разработан аппарат моделирования данных на иерархическом, сетевом, реляционном и других принципах.

Измерение объемов экономической информации и ее видов

Эк. информация оценивается количественно, когда изменяются ее объемы и качественно, когда нужно определить ее ценность. Это необходимо для грамотного расчета потребности ресурсов АСУ, расчета потребности в кадровой обеспеченности и принятие управленческого решения. Методика расчета объемов информации и установление ее ценности зависят в первую очередь от подхода к понятию ЭИ.

Существует несколько различных методических положений количественной и качественной оценки информации, принципиальное различие между которыми состоит в толковании сущности эк. информации.

С кибернетической позиции ЭИ - это мера, соотношение между данными и их получателем. Этой мерой является приобретение новых знаний, данных, то есть степень новизны и полезности. Только полезные данные являются информацией. В кибернетике это связано с устранением неопределенности, поскольку информация вносит ясность. Поэтому информация считается мерой определенности организованности. А раз это мера, ее можно измерять количественно. Этим занимается теория вероятностей.

При кибернетическом подходе количественная информация рассматривается в следующем виде: единицей количества информации явл. объем, содержащийся в соотношении поступления двух равновероятных событий. Такая информация конкретизируется в зависимости от выбранного основания логарифмов, поскольку ее определение выводится путем суммирования вероятностей и событий.

Например, предположим, что поступлений денежных средств на счет в обусловленное время или их не поступление равновероятны. Соотношение наступления одного из событий несет одну единицу информации, либо да, либо нет.

Если логарифмирование вероятностей ведется по двоичному основанию, то такая единица называетсябитом. Здесь бит непосредственно связан с формулой:

Знак (-) имеет место потому, что рассчитываем энтропию, а информация= -энтропия. Таким образом, количественное измерение объемов информации с кибернетических позиций требует предварительного определения вероятности каждого события и последующего логарифмирования.

При таком подходе сообщение о наступлении непременного события информация отсутствует, и наоборот. Чем значительнее изменяется величина с наступлением события по сравнению с ожидавшейся ее величиной, тем сообщение содержит большее количество информации. Например, вероятность своевременного получения от покупателей средств различна, для первого - 1/8, для второго -15/16. Сообщение об оплате несет в себе следующее количество информации:

I - 

II - 



Определение ценности ЭИ при кибернетическом подходе строится аналогично на основе математической вероятности. Рассматривается какая-либо задача. Предположим набор некоторых исходных данных:

P1=S при этом вероятность:

P0=j.

Путем сопоставления изменение величины логарифм вероятности этих вариантов можно посчитать относительную ценность информационной совокупности.

Здесь ценность данных составляет 1 бит, отражая приращение вероятности, достигает цели при использовании этого набора данных. Для решения задачи величину ценности других данных можно определить в битах. Для этого необходимо их вероятности сопоставить с вероятностью первой информационной совокупности. Таким образом, устанавливается ценность вариантов.

Измерение объемов экономической информации и измерение ее ценности при отождествлении информации

Объем экономической информации в этом случае рассчитывается с помощью трех измерителей - знаков, реквизитов, показателей. Наиболее универсальным является измерение объема в знаках. При этом числовая или алфавитная информация измеряется либо отдельно, либо в совокупности, поскольку заменяется кодами. Это позволяет использовать двоичные знаки при применении ЭВМ в качестве всеобщей единицы измерения объема любой информации.

Количественная оценка информации осуществляется в битах и производных от них величинах. Объем информации рассчитывается по количеству показателей. Для этой цели используются реквизиты или показатели производной формы, либо эталонные. Объем информации находится также по количеству:

· документов,

· перфокарт,

· магнитных дисков,

· или по количеству структурных элементов позиций,

· набора дисков.

Здесь также возможно применение любых и эталонных носителей и спец. коэффициентов перевода. Более точно получается расчет объемов информации по конкретным формам реквизитов, показателей, документов и так далее. Он связан с однородной информацией определенного содержания. Ценность эк. информации определяется по 2 основным направлениям - семантическому и прагматическому.

Семантический подход нацеливается на содержательную оценку информации, устанавливает ее смысловое содержание в самом общем плане. Прагматический подход заключается в такой же оценке информации с более конкретной позиции получателя информации. Прагматическая оценка имеет цель установить полезность, ценность тех или иных единиц информации, поэтому она субъективна. Это приводит к тому, что одни и те же данные с высокой содержательностью могут иметь различную ценность для разных пользователей. Семантической определение заключается в преимущественно качественной оценке ее структурных единиц. Такая оценка позволяет выявить степень содержательности документов. Она рассчитывается как количество знаков и количество показателей.

Прагматическое направление связано с определением степени полноты, своевременности, точности. Для этого устанавливается перечень факторов с весовыми значениями.



Лекция 1 " Предмет и основные понятия информатики"

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин "Computer Science" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.

Предмет информатики как науки составляют:

· аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

· программное обеспечение средств вычислительной техники;

· средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

· средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.

Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения :

· архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

· интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

· программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач); преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

· защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

· автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

· стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом есть эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени. В информатике всю жестко ориентированное на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основным есть вопрос как совершить данную операцию эффективно.

В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии. 

Информация

Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы. 

Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п.. 

Важнейшие свойства информации:

· объективность и субъективность;

· полнота;

· достоверность;

· адекватность;

· доступность;

· актуальность.

Данные являются составной частью информации, представляющие собой зарегистрированные сигналы.

Во время информационного процесса данные преобразовываются из одного вида в другого с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. Основными операциями есть:

· сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;

· формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;

· фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;

· сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;

· архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;

· защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;

· транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принят называть сервером, а потребителя - клиентом;

· преобразование данных - преобразование данных с одной формы в другую, или с одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информационная система

В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.

В работе информационной системы можно выделить слудующие этапы:

1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п..

2. Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.

3. Обработка данных - процессы, вследствии которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обраббатывать, получая более обобщенные сведения.

4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на так называемых твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением в "машинном виде" или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщения массового характера большей частью имеют "машинный вид". Аппаратура, которая используется при этом, имеет название средства регистрации первичной информации.

Потребности второго и третьего этапов удовлетворяются в современных информационных системах в основном средствами вычислительной техники. Средства, которые обеспечивают доступность информации для человека, то есть средства отображения данных, являются компонентами вычислительной техники.

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают: диалоговую подсистему ввода-вывода, подсистему, которая реализует логику диалога, подсистему прикладной логики обработки данных, подсистему логики управления данными. Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи. Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

Информационные технологии

В широком смысле слово технология - это способ освоения человеком материального мира с помощью социально организованной деятельности, которая включает три компоненты: информационную (научные принципы и обоснование), материальную (орудие работы) и социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки). Эта триада составляет сущность современного понимания понятия технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. К сожалению, это понятие настолько общее и всеохватывающее, что до сих пор специалисты не пришли к четкой, формализованной формулироваке. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая грунтується на использовании вычислительной техники. Эта технология быстро развивается, охватывая все виды общественной деятельности: производство, управление, науку, образование, финансово-банковские операции, медицину, быт и др.

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

Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, форм, методов. Одно из наиболее общих определений такое.

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

Часто возникает путаница понятий “информатика” и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

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. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика развивается сама по себе и, хотя достаточно активно использует достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, т.к. строит различные модели управления объектами.



Структура информатики

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации.

Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей.

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. 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. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

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 использовании 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. Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция к большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.

Технические средства информатики.

ЭВМ -- основное техническое средство обработки информации.

Компьютеры могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по принципу действия, назначению, способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:

· универсальные (общего назначения) -- предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных), разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной памяти, развитая организация ввода-вывода информации;

· проблемно-ориентированные -- предназначены для решение более узкого круга задач, связанных обычно с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных (управляющие вычислительные комплексы);

специализированные -- для решения узкого круга задач, чтобы снизить сложность и стоимость этих ЭВМ, сохраняя высокую производительность и надежность работы (программируемые микропроцессоры специального назначения, контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами).

Классификация ЭВМ по принципу действия

По принципу действия (критерием деления вычислительных машин является форма представления информации, с которой они работают):

· аналоговые вычислительные машины (АВМ) -- вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной форме, т.е. виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения); в этом случае величина напряжения является аналогом значения некоторой измеряемой переменной. Например, ввод числа 19.42 при масштабе 0.1 эквивалентен подаче на вход напряжения в 1.942 В;

· цифровые вычислительные машины (ЦВМ) -- вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой, форме -- в виде нескольких различных напряжений, эквивалентных числу единиц в представляемом значении переменной;

· гибридные вычислительные машины (ГВМ) -- вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.

АВМ просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них нетрудоемкое, скорость решения изменяется по желанию оператора (больше, чем у ЦВМ), но точность решения очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ решают математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не содержащие сложной логики.

ЦВМ получили наиболее широкое распространение, именно их подразумевают, когда говорят про ЭВМ.

ГВМ целесообразно использовать для управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

Классификация ЭВМ по поколениям

Поколение	Годы	Элементная база	Быстродействие	Память	Примеры
1	1940 -1955	электронные вакуумные лампы	десятки тысяч операций в секунду	2 - 8 Кб	ENIAC (США), Mark I (Великобритания), МЭСМ (Киев)
2	1955 - 1964	транзисторы	сотни тысяч операций в секунду	100 Кб	NEC - 1101 (Япония), IBM - 709 (США), Минск, БЭСМ (СССР)
3	1964 - 1977	полупроводниковые интегральные схемы (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе)	сотни миллионов операций в секунду	до десятков Мб	IBM System 360 (США), ЭВМ ЕС и СМ (СЭВ)
4	1977 - 1991	большие и сверхбольшие интегральные схемы- микропроцессоры (десятки тысяч- миллионы транзисторов в одном кристалле)	более миллиарда операций в секунду	до нескольких Гб	IBM PC AT/XT (США), Macintosh (Apple, США), ДВК “Искра” (СССР), MSX Yamaha (Япония)
5	1991 - 1995	сверхсложные микропроцессоры с параллельно-векторной структурой	сотни миллиардов операций в секунду
6	с 1995	сеть большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем

1 поколение.

В 1946г. была опубликована идея использования двоичной арифметики (Джон фон Нейман, А.Бернс) и принципа хранимой программы, активно использующиеся в ЭВМ 1 поколения.

ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.

Дополнительные черты:

· устройства ввода-вывода: бумажная перфолента, перфокарты, магнитная лента, и печатающие устройства;

· внешняя память: магнитный барабан, перфоленты, перфокарты;

· пультовая работа программиста;

· программирование в машинных кодах.

ENIAC(Electronic Numerical Integrator and calculator)

Эта первая универсальная машина разработана в 1940г. в Пенсильванском университете, закончена к 1946г. Назначение: для военных баллистических расчетов, однако после завершения активно использовалась в научных целях.

Руководители проекта: Джон Моучли, инженер Дж.Эккерт

Занимала комнату 10*15 кв.м, 18000 эл. ламп, 1500 реле, мощность 150Квт. За секунду выполняла 5000 сложений или 300 умножений.

МЭСМ (Малая Электронно - Счетная Машина )

МЭСМ- 1947-51гг., Киев, руководитель проекта - академик Сергей Алексеевич Лебедев. Работала с 20-ти разрядными числами, со скоростью 50 операций в секунду. Объем памяти - 100 ячеек. Превосходила по своим характеристикам многие зарубежные образцы.

Задачи решались в основном вычислительного характера, содержащие сложные расчеты, необходимые для прогноза погоды, решения задач атомной энергетики, управления летательной техникой и других стратегических задач.

2 поколение.

1 июля 1948г. Bell Telefon Laboratory объявила о создании первого транзистора (первая демонстрация была еще раньше -- в 1947г). Его разработали американские физики У. Браттейн, Бардин, У.Шокли.

По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения улучшились все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки, предприняты первые попытки автоматического программирования.

Дополнительные черты:

· Внешняя память: магнитный барабан, перфоленты, перфокарты

· Пультовая или пакетная работа программиста

· Появление мониторов и первых операционных систем

· Программирование в машинных кодах и на первых языках программирования(FORTRAN, ALGOL).

3-е поколение.

Особенностью ЭВМ 3 поколения считается применение в их конструкции интегральных схем, а в управлении работой компьютера -- операционных систем. Появились возможности мультипрограммирования, управления памятью, устройствами ввода-вывода. Восстановление после сбоев взяла на себя операционная система.

Дополнительные черты:

· мощные операционные системы

· развитые системы программного обеспечения для числовых и текстовых приложений

· возможность ограниченного диалога с программистом

· возможность удаленного, коллективного доступа

IBM SYSTEM 360(IBM CORP) -- знаменитое семейство машин, программно совместимых снизу вверх. Машины примерно одинаковой архитектуры, но самых разных рабочих и стоимостных характеристик. До конца 70-х годов этот этап связывается с распространением ЭВМ серии IBM/360. Проблема этого этапа -- отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств.

ЭВМ ЕС (Единой серии), выпускаемые бывшими странами СЭВ, семейство малых машин СМ ЭВМ.

С середины 60-х до середины 70-х годов важным видом информационных услуг стали базы данных, содержащие разные виды информации по всевозможным отраслям знаний.

Впервые возникает информационная технология поддержки принятия решений. Это совсем новый способ взаимодействия человека и компьютера.

4-е поколение

Основные черты этого поколения ЭВМ -- наличие запоминающих устройств, запуск ЭВМ с помощью системы самозагрузки из ПЗУ, разнообразие архитектур, мощные ОС, объединение ЭВМ в сети.

Начиная с середины 70-х годов с созданием национальных и глобальных сетей передачи данных ведущим видом информационных услуг стал диалоговый поиск информации в удаленных от пользователя базах данных.

5 поколение

ЭВМ со многими десятками параллельно работающих процессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельной векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы.

6 поколение

Оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой -- с сетью из большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям

Большие ЭВМ

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до ИС со сверх высокой степенью интеграции. Однако их производительность оказалась недостаточной для моделирования экологических систем, задач генной инженерии, управления сложными оборонными комплексами и др.

Большие ЭВМ часто называют за рубежом MAINFRAME и слухи об их смерти сильно преувеличены.

Как правило они имеют:

· производительность не менее 10 MIPS (миллионов операций с плавающей точкой в секунду)

· основную память от 64 до 10000 МВ

· внешнюю память не менее 50 ГВ

· многопользовательский режим работы

Основные направления использования -- это решение научно-технических задач, работа с большими БД, управление вычислительными сетями и их ресурсами в качестве серверов.

Примеры:

Семейство mainframe: IBM ES/9000 ( Enterprise System), включает более 18 моделей, реализованных на основе архитектуры IBM390.

Малые ЭВМ

Малые (мини) ЭВМ -- надежные, недорогие и удобные в эксплуатации, обладают несколько более низкими, по сравнению с большими ЭВМ возможностями.

Супер-мини ЭВМ имеют:

· емкость основной памяти -- 4-512 МВ

· емкость дисковой памяти -- 2 - 100 ГВ

· число поддерживаемых пользователей - 16-512.

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в системах несложного моделирования, в АСУП, для управления технологическими процессами.

Родоначальник современных мини-ЭВМ -- PDP-11,(programm driven processor -программно-управляемый процессор) фирмы DEC (США).

Супер ЭВМ

Это мощные многопроцессорные ЭВМ с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.

Достичь такую производительность на одном микропроцессоре по современным технологиям невозможно, в виду конечного значения скорости распространения электромагнитных волн (300000 км/сек), ибо время распространения сигнала на расстояние в несколько миллиметров (размер стороны МП) становится соизмеримым с временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создают в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ, начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, SX-X фирмы NEC, VP2000 фирмы Fujitsu (Япония), VPP 500 фирмы Siemens (Германия).

Микро ЭВМ или персональный компьютер

ПК должен иметь характеристики, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности:

· малую стоимость

· автономность эксплуатации

· гибкость архитектуры, дающую возможность адаптироваться в сфере образования, науки, управления, в быту;

· дружественность операционной системы;

· высокую надежность (более 5000 часов наработки на отказ);

По конструктивным особенностям можно классифицировать ПК так:

1. Стационарные (настольные)

2. Переносимые:

o портативные

o блокноты

o карманные

o электронные секретари

o электронные записные книжки

Большинство из них имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться к сети.

Более подробно ПК рассматривается в п. 2.5.

Специальные ЭВМ

Специальные ЭВМ ориентированы на решение специальных вычислительных задач или задач управления. В качестве специальной ЭВМ можно рассматривать также электронные микрокалькуляторы. Программа, которую выполняет процессор находится в ПЗУ или в ОП. Т.к. машина решает, как правило, одну задачу, то меняются только данные. Это удобно (программу хранить в ПЗУ), в этом случае повышается надежность и быстродействие ЭВМ. Такой подход часто используется в бортовых ЭВМ; управлении режимом работы фотоаппарата, кинокамеры, в спортивных тренажерах. История развития вычислительной техники С увеличением объёма вычислений появился первый счётный переносной инструмент - “Счёты”. В начале 17 века возникла необходимость в сложных вычислениях.

Потребовались счётные устройства, способные выполнять большой объём вычислений с высокой точностью. В 1642 г. французский математик Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину - “Паскалину”. В 1830 г. английский учёный Бэбидж предложил идею первой программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”). Она должна была приводиться в действие силой пара, а программы кодировались на перфокарты. Реализовать эту идею не удалось, так как было не возможно сделать некоторые детали машины. Первый реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрёл машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчётов. В 1930 г. американский учёный Буш изобрел дифференциальный анализатор - первый в мире компьютер. Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война. Военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” - первый в мире цифровой компьютер, изобретённый в 1944 г. профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов.

Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с. В 1946 г. группой инженеров по заказу военного ведомства США был создан первый электронный компьютер - “Эниак”. Быстродействие: 5000 операций сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп. Первая машина с хронимой программой - ”Эдсак” - была создана в 1949 г., а в 1951 г. создали машину “Юнивак” - первый серийный компьютер с хронимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации. 1.Аналоговые вычислительные машины (АВМ). В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений. Достоинства АВМ: 1. высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала;

Простота конструкции АВМ;

Лёгкость подготовки задачи к решению; 4. наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования.

Недостатки АВМ:

малая точность получаемых результатов (до 10%);

алгоритмическая ограниченность решаемых задач;

ручной ввод решаемой задачи в машину; 8. большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи. 2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ). В отличие от предыдущих машин в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины. ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения. Достоинства ЭВМ:

высокая точность вычислений;

универсальность;

автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи;

разнообразие задач, решаемых ЭВМ;

независимость количества оборудования от сложности задачи. Недостатки ЭВМ: 14. сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования); 15. недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов;

сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание; 17. требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры. 3.Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ). АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов. В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования). 4.Поколения ЭВМ. Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ.

Поколения: I. ЭВМ на эл. лампах, быстродействие порядка 20000 операций в секунду, для каждой машины существует свой язык программирования. (“БЭСМ”,”Стрела”). II. В 1960 г. в ЭВМ были применены транзисторы, изобретённые в 1948 г., они были более надёжны, долговечны, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен заменить ~40 эл. ламп и работает с большей скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14). III. В 1964 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение. ИС - это кристалл, площадь которого 10 мм2. 1 ИС способна заменить 1000 транзисторов. 1 кристалл - 30-ти тонный “Эниак”. Появилась возможность обрабатывать параллельно несколько программ. IV. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма. (“Иллиак”,”Эльбрус”). V. Синтезаторы, звуки, способность вести диалог, выполнять команды, подаваемые голосом или прикосновением. ЭВМ V поколения. ЭВМ IV поколения не получили широкого распространения из-за своей специфики. Это явилось стимулом для разработки ЭВМ V поколения, при разработки которых ставились совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ I - IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основными задачами разработчиков ЭВМ V поколения являлось создание искусственного интеллектамашины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), возможность ввода информации в ЭВМ при помощи голоса, различных изображений. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях. Проект семейства ЭВМ V поколения объединяет 16 процессоров. Это позволит достичь быстродействия в 160(106 операций в секунду.

Все началось с идеи научить машину считать или хотя бы складывать многоразрядные целые числа. Еще около 1500 г. великий деятель эпохи Просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось первой дошедшей до нас попыткой решить указанную задачу. Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 г. Блез Паскаль - знаменитый французский физик, математик, инженер. Его 8-разрядная машина сохранилась до наших дней.

От замечательного курьеза, каким восприняли современники машину Паскаля, до создания практически полезного и широко используемого агрегата - арифмометра (механического вычислительного устройства, способного выполнять 4 арифметических действия) - прошло почти 250 лет. Уже в начале XIX века уровень развития ряда наук и областей практической деятельности (математики, механики, астрономии, инженерных наук, навигации и др.) был столь высок, что они настоятельнейшим образом требовали выполнения огромного объема вычислений, выходящих за пределы возможностей человека, не вооруженного соответствующей техникой. Над ее созданием и совершенствованием работали как выдающиеся ученые с мировой известностью, так и сотни людей, имена многих из которых до нас не дошли, посвятивших свою жизнь конструированию механических вычислительных устройств.

Еще в 70-х годах нашего века на полках магазинов стояли механические арифмометры и их “ближайшие родственники”, снабженные электрическим приводом - электромеханические клавишные вычислительные машины. Как это часто бывает, они довольно долго удивительным образом соседствовали с техникой совершенно иного уровня - автоматическими цифровыми вычислительными машинами (АЦВМ), которые в просторечии чаще называют ЭВМ (хотя, строго говоря, эти понятия не совсем совпадают). История АЦВМ восходит еще к первой половине прошлого века и связана с именем замечательного английского математика и инженера Чарльза Бэббиджа. Им в 1822 г. была спроектирована и почти 30 лет строилась и совершенствовалась машина, названная вначале “разностной”, а затем, после многочисленных усовершенствований проекта, “аналитической”. В “аналитическую” машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники.



Автоматическое выполнение операций

Для выполнения расчетов большого объема существенно не только то, как-быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между операциями не было “зазоров”, требующих непосредственного человеческого вмешательства. Например, большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро. Необходимо, чтобы операции следовали одна за другой безостановочно.

Работа по вводимой “на ходу” программе

Для автоматического выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций. Бэббидж предложил использовать для предварительной записи программ и ввода их в машину перфокарты, которые к тому времени применялись для управления ткацкими станками.

Необходимость специального устройства - памяти - для хранения данных (Бэббидж назвал его “складом”).

Эти революционные идеи натолкнулись на невозможность их реализации на основе механической техники, ведь до появления первого электромотора оставалось почти полвека, а первой электронной радиолампы - почти век! Они настолько опередили свое время, что были в значительной мере забыты и переоткрыты в следующем столетии.

Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XX века. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле. Работы над релейными машинами начались в 30-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в 1944 г. под руководством Говарда Айкена - американского математика и физика - на фирме IBM (International Business Machines) не была запущена машина “Марк-1”, впервые реализовавшая идеи Бэббиджа (хотя разработчики, по-видимому, не были с ними знакомы). Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления -электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале 50-х годов построена в СССР под руководством Н.И.Бессонова; она выполняла до 20 умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.