АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В основе обработки информации на современном этапе лежит использование компьютерной техники. Оговоримся сразу: речь пойдет только о цифровых электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Аналоговые вычислительные устройства в сфере обработки деловой информации не используются.

4.1.1. СОСТАВ КОМПЬЮТЕРА

В состав любого компьютера входит две составляющих: аппаратура (“железо” – hardwere) и программное обеспечение (“softwere”).

ЭВМ или компьютером называется устройство, выполняющее следующие операции: ввод информации; обработку информации по заложенным программам; вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.

Основными достоинствами компьютера являются: - запоминание и хранение огромных массивов данных; - быстрая обработка больших объемов данных; - возможность работать с текстовой, цифровой или графической информацией; - высокая скорость выполнения разнообразных и трудоемких операций; - подготовка любой текстовой и графической документации; - и многое другое.

Машинные расчеты дают особые преимущества в виде роста доходов за счет экономии времени и трудозатрат.

Компьютерная обработка информации находит применение во всех сферах человеческой деятельности: в экономике (автоматизация экономических, бухгалтерских расчетов, банковская деятельность), на транспорте (управление движением транспорта, продажа и бронирование билетов), в научных исследованиях, в инженерных расчетах, в управлении работой предприятий, в медицине и диагностике, издательской деятельности, торговле, космических исследованиях и обороне, сервисном обслуживании, индустрии развлечений.

В зависимости от классов решаемых задач, их сложности, объема обрабатываемой информации используются различные классы компьютеров. Компьютеры различаются по назначению, мощности, размерам, используемой элементной базе и т.д.

Но тем не менее любой компьютер в своем составе должен иметь следующие устройства: арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции над информацией; - устройство управления, которое организует процесс обработки информации с помощью программ; - запоминающее устройство (память) для хранения программ и данных; - внешние устройства для ввода и вывода информации.

Запоминающему устройству свойственна способность записывать или считывать элементы программ и данных в произвольное место памяти с заданным адресом. Запоминающие устройства бывают 3-х видов: - двунаправленные (разрешено и запись, и считывание данных); - полупостоянные, предназначенные для хранения редко обновляемой информации (например сведений о конфигурации компьютера); - постоянные, допускающие только считывание информации.

Управляющее устройство осуществляет координацию работы всех устройств компьютера. Оно считывает из памяти команду или данные, которые передаются в арифметическо-логическое устройство. АЛУнастраивается на выполнение действия, предписанного командой над выбранными данными. Этот процесс продолжается до тех пор, пока либо не будут исчерпаны исходные данные, либо не поступит команда на прекращение работы, либо будет выключено питание ЭВМ.

Качество ЭВМ характеризуется многими показателями. Это и скорость работы (быстродействие) центрального процессора, и количество устройств ввода-вывода, которые можно присоединить одновременно, и потребление электроэнергии, и количество воспринимаемых ЭВМ команд и т.д. Но главным является быстродействие, т.е. количество операций в единицу времени, определяемое тактовой частотой процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций-тактов процессор выполняет за 1 секунду. Понятно стремление создателей ЭВМ и пользователей к повышению быстродействия ЭВМ. Одно из направлений – создание все более быстрых и удобных в работе процессоров, запоминающих устройств, принтеров и т.д. Уже сейчас быстродействие процессоров, например для ПК, достигло 500 мгц. Но скорость работы процессоров нельзя увеличивать бесконечно по физическим законам. Поэтому, другой путь в решении проблемы быстродействия – совершенствование архитектуры ЭВМ. Появляются многопроцессорные ЭВМ, в которых несколько процессоров работают по-настоящему одновременно, и производительность компьютера равна сумме производительностей процессоров. В этом случае говорят о многопроцессорной архитектуре.

Скорость работы ЭВМ существенно зависит от скорости работы ОЗУ (оперативного запоминающего устройства), от продолжительности обращения к ОЗУ. Поэтому постоянно ведутся поиски элементов ОЗУ, которые бы требовали значительно меньшего времени для чтения-записи данных. Один из путей – построение многоуровневой памяти. Объем ОЗУ складывается из 2-3 частей: основная часть большой емкости, строится на относительно медленных (но более дешевых) элементах, а другая дополнительная часть (кеш-память) состоит из быстродействующих элементов. Те данные, к которым арифметическо-логическое устройство обращается наиболее часто, содержатся в кеш-памяти; больший же объем информации хранится в основной памяти. Скорость доступа к ОЗУ у современных ПК ниже 60 наносекунд.

Оперативная память и кеш-память (их объем) принадлежат к числу важнейших характеристик компьютера.

На быстродействие компьютера также влияет разрядность, которая показывает, сколько двоичных разрядов информации обрабатывается (или передается) за один такт, а также – сколько двоичных разрядов может использовано для адресации оперативной памяти.

Итак, составим примерную классификацию ЭВМ.

4.1.2 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЭВМ

На протяжении истории современных ЭВМ, когда полупроводники и интегральные схемы полностью вытеснили лампы, в развитии этой области техники произошло несколько важных поворотов. Все они явились, с одной стороны, следствием бурного развития технологии микропроцессоров, с другой стороны, интенсивного прогресса программного обеспечения. Оба этих процесса развиваются параллельно, подстегивая друг друга. Новые технические возможности, создание новых элементов и устройств, позволили создать более совершенные программы, что опять вызывало необходимость создания более совершенных компьютеров.

В 60-е годы ЭВМ предоставлялась в распоряжение одного человека (оператора или программиста), работавшего с одной программой. С появлением в 1971 году первого микропроцессора был сделан поворотный шаг в истории развития ЭВМ. В 1979 году на рынке появился персональный компьютер фирмы IBM, в основе которого лежал принцип открытой архитектуры. Это означает: а) возможность реализации принципа взаимозаменяемости, т.е. использования для сборки ПК узлов от разных производителей; и б) возможность доукомплектования ПК, наращивания его мощности уже в ходе эксплуатации. Это смелое и дальновидное решение дало мощный толчок всей индустрии информационных технологий. Десятки фирм включились в разработку и производство отдельных блоков, устройств и целиком компьютеров и программного обеспечения к ним. Последующие годы отмечены быстрым совершенствованием микропроцессоров, средств отображения и фиксации данных, запоминающих устройств, снижением цены компьютеров, особенно МикроЭВМ (ПК)

В конечном счете компьютеры, в первую очередь персональные, широко распространились во всех сферах человеческой деятельности.

Увеличение емкости накопителей информации и снижение стоимости хранения данных дало толчок расширению применения баз данных в составе систем управления разного назначения, возникла необходимость предоставить доступ к информационным ресурсам многим пользователям. Ответом на это стало создание локальных вычислительных сетей(ЛВС). Появление ЛВС, в свою очередь, потребовало более мощных накопителей информации и процессоров для ее переработки и представления пользователю.

Увеличение быстродействия процессоров и емкости оперативной памяти создало предпосылки для перехода к графическому интерфейсу программного обеспечения. Сначала появилась программная оболочка Windows, а затем полноценные операционные системы Windows 95 и другие.

Возродилась идея многозадачности, т.е. одновременного решения на ЭВМ нескольких задач (выполнять расчеты, печатать, принимать электронную почту и т.п. одновременно).

Функциональное совершенствование ЛВС, повышение их надежности, породило идею создания сетевых машин. У таких машин нет собственного программного обеспечения, кроме минимума, необходимого для начальной загрузки ЭВМ и установлениясвязи с центральной машиной сети. Такой компьютер есть не что иное как терминал многопультовой вычислительной установки.

По-видимому, в ближайшие годы установится динамическое равновесие между использованием МикроЭВМ (ПК) и сетевых машин в информационных системах.

Обилие ПК в офисах и на предприятиях создает впечатление об уходе больших и средних ЭВМ из сферы управления, систем обработки деловой информации. Однако это не так.

Например, в банках ПК часто используются как устройства оформления первичных операций и средства общения с клиентами, т.е. в качестве терминалов, а все проводки, проверки кредитоспособности, платежи между банками и другие аналогичные операции выполняются на больших ЭВМ. На больших предприятиях при построении автоматизированных систем управления более рентабельным является применение больших и средних ЭВМ.

Можно сказать, что наблюдаемые тенденции развития ЭВМ выражаются в следующем:

- продолжается рост вычислительной микропроцессоров. П лотность размещения элементов переходит 3 млн. на 1 кв. см, тактовая частота доходит до 500 мгц. Дальнейшее наращивание мощности становится возможным на путях новых схемных решений (уже есть пробные опытные экземпляры ПК с тактовой частотой до 1000 мгц);

- повышение мощности микропроцессоров позволяет совмещать на одном элементе больше устройств. Это дает возможность реализовать на одной микросхеме большее число функций;

- расширяется набор функций, реализуемых в одном компьютере, он становится разносторонним аппаратом. Особенно наглядно это проявляется в мультимедийном компьютере,который представляет по существу функциональный комбайн: помимо обработки алфавитно-цифровой информации, он способен работать со звуком (воспроизведение и запись); редактирование, включение и создание спецэффектов; воспроизводить видеосигнал (прием телепередач, запись кадров и их обработка); воспроизведение аналоговых и цифровых видеозаписей; работать в компьютерных сетях и многое другое.

Многообразие возможностей требует расширения компонентов и существенного повышения мощности базовых блоков компьютеров.