Аннотация. Информация и информационные системы

Информация и информационные системы. Аппаратные средства ПК

Аннотация

Общие понятия об информации. Принципы хранения информации. Понятие информационной системы. Общая структура и базовый состав информационной системы. Архитектура и принципы построения вычислительной системы;
Общая структура персонального компьютера. Понятие конфигурации. Устройства персонального компьютера. Классификация памяти персонального компьютера. Тенденции развития современных средств хранения информации. Базовые технические характеристики персонального компьютера. Совместимость и модернизация ПК.

Термин "информация" как научное понятие возникло довольно недавно. Полвека назад начали появляться первые научные работы, которые создали фундамент теории информации. Теория информации ярко высветила и усилила то, что люди понимали всегда: большую полезность знаний, осведомленности. Информация делает наши действия целенаправленными, экономит труд и время при достижении цели. "Информировать" с древности означало "сообщать" какие-либо сведения. Но не любые сведения дают информационный эффект. Информация всегда несет в себе элемент неизвестного.

Информация - это сведения, которые уменьшают начальную неопределенность (неполноту знаний) с любого вопроса, который нас интересует.

Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметры, свойства и состояние, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, машины, управляющих и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.
Чем больше эта неопределенность, тем больше надо получить информации для уменьшения или избежания этой неопределенности. Вывод: информацию можно измерять.
Если мы научимся как-либо измерять неопределенность, количество информации I, которую содержит в себе сообщение, можно вычислить по формуле:

I = N-K,

где N - начальная неопределенность, K - конечная неопределенность (после получения сообщения).

Единица измерения информации называется бит.

Бит - это количество информации, которую можно получить в результате совершения одного из выходов двовихиднои события

Бит в теории информации - количество информации, необходимое для различения двух ривноимовирних сообщений.

Широко используются также еще более крупные производные единицы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

Свойства информации:

достоверность;

полнота;

ценность;

своевременность;

понятность;

доступность;

краткость;

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Информация полная, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и чрезмерная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и ее задержка.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информатика - это наука, изучающая законы и методы накопления, обработки и представления информации

Обработка информации - получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов.

Информационные ресурсы - это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, что позволяет их воспроизведения.

Информационная технология - это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации.

Информатику представляют такой, состоящий из двух частей:

• технические средства;

• программные средства.

Технические средства, т.е. аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".

А для программных средств выбрано (а точнее, создан) очень удачное слово Software (буквально - "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность программного обеспечения и самой машины и вместе с тем подчеркивает способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться, развиваться.

Программное обеспечение - это совокупность всех программ, используемых компьютерами, а также вся область деятельности по их созданию и применению.

Кроме этих двух общепринятых ветвей информатики выделяют еще одну существенную ветвь - алгоритмические средства. Для нее российский академик А.А. Дородницын предложил название Brainware (англ. brain - интеллект). Эта ветвь связана с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения.

Алгоритмы - это правила, приписывая выполнение последовательностей действий, приводящих к решению задачи.

Этапы развития КТ.

Слово "компьютер" означает устройство для вычисления. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Издавна для счета использовали счетные палочки, камешки и т.д. Более 1500 лет назад для вычислений стали использовать счеты.

В 1642 г. Б. Паскаль изобрел устройство для механического сложения чисел.

В 1673 г. Г. Лейбниц сконструировал арифмометр, который позволял механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкого использования. Существовала и специальная профессия - счетовод.

В первой половине ХIХ в. английский математик Ч. Бэббидж попытался создать универсальное устройство - аналитическую машину для выполнения вычисления без участия человека. Машина должна была уметь исполнять программы, вводимые с перфокарт. Но эта машина так и не была реализована на практике. Лишь через 19 лет (в 1890 г.) после смерти Ч. Бэббиджа одну из его идей были воплощены в действующем устройстве. Это был статистический табуляторы американца Г. Холерита, который создал его с целью ускорения обработки результатов переписи населения США.

Ч. Бэббидж не смог довести до конца свою работу по созданию аналитической машины - она была слишком сложной для техники того времени. Но он разработал все основные идеи, и в 1943 г. американец Г. Эйкен на основе электромеханических реле - создал такую машину под названием "МАРК-1". И только в 1945 г. уже на основе электронных ламп был построен подобную машину. Эта машина называлась "ЭНИАКе" и работала в 1000 раз быстрее.

Первые электронные машины были очень большими по своим размерам. Первый шаг к их уменьшению стал возможным после изобретения в 1948 г. транзистора. Во второй половине 50-х годов появились компьютеры, основанные на транзисторах. Следующий шаг в деле миниатюризации компьютеров был подготовлен изобретением интегральных микросхем в конце 60-х годов. Элементная база компьютеров постоянно совершенствовалась.

В своем развитии ЭВМ прошли ряд этапов, которые называют поколениями. Чтобы определить, к какому поколению принадлежит ЭВМ, достаточно просто изучить, по каким деталей она состоит.

Поколение ЭВМ.

Появлению 60 лет назад первых компьютеров предшествовала долгая и медленная эволюция механических вычислительных устройств.

На протяжении последних трех столетий, вплоть до середины двадцатого века, для выполнения базовых операций сложения, вычитания, умножения и деления изобретались все более сложные механизмы, состоящие из колес, рычагов и блоков.

Для автоматического управления последовательностью вычислений обычно используются перфорированные карты, расположение отверстий в которых определялось механическим путем.

Во время второй мировой войны были сконструированы компьютеры, основанные на электромеханических реле, подобных тем, которые использовались в ранних телефонных коммутаторах. Тогда же в Университете штата Пенсильвания был разработан и первый электронный компьютер, основанный на технологии вакуумных ламп, использовавшихся в то время в радиоприемниках и военных радарах. Вакуумные лампы применялись для выполнения логических операций и хранения данных. Эта технология положила начало новой эре электронных цифровых компьютеров.
Все созданные за это время компьютеры зависимости от технологий можно отнести к одному из четырех поколений: первое - с 1945 по 1955 год, второе - с 1955 по 1965, третье - с 1965 по 1975, а четвертое с 1975 года по сегодняшние.

Первое поколение

Первый этап (1944-1955 гг.) ЭВМ первого поколения имели большие габаритные размеры, низкую надежность и большую стоимость. Так, первая ЭВМ (ЭНИАКе), которая была создана в США под руководством Дж. фон Неймана, содержала в себе 20000 ламп и занимала площадь 300 м2. Ежемесячно 2000 ламп выходило из строя. Машину обслуживал большой штат технического персонала.

Такая важная для компьютеров концепция программ, хранящихся, была введена Джоном фон Нейманом. Согласно этой концепции, программы и их данные, как и сейчас, располагались в одной и той же области памяти. Для написания программ использовалась язык ассемблера, который затем транслировался в машинный язык для исполнения.
Для реализации логических функций применялась технология вакуумных ламп, обеспечивающей выполнение базовых арифметических операций за несколько миллисекунд. В компьютерах первого поколения сначала использовалась память на основе линий задержки, а функции ввода-вывода выполнялись устройствами, похожими на печатные машинки. Затем появилась память на магнитных сердечниках и устройства хранения на магнитных лентах.

Второе поколение

Второй этап (1955-1964 гг.) Машины второго поколения строились на основе дискретных полупроводниковых приборов - транзисторов и диодов, которые гораздо меньше по размерам и стоимости и имеют значительно большее быстродействие (примерно в 500 раз большую, чем ламповые аналоги) и более высокую надежность.

Первые транзисторы были разработаны сотрудниками AT & T Bell Laboratories в начале 1940-х годов. Применение транзисторов, которые очень быстро заменили вакуумные лампы, ознаменовало появление компьютеров второго поколения. В этих компьютерах использовались память на магнитных сердечниках и накопители на магнитных барабанах. Появились языки высокого уровня, и в частности FORTRAN, значительно облегчили разработку прикладного программного обеспечения. В это же время были созданы и процессоры ввода-вывода, функционирующих параллельно с центральным процессором, выполнявший программы, за счет чего увеличивалась общая производительность компьютера. В этот период ведущим производителем компьютерной техники стала компания IBM.

Третье поколение

Третий этап (1964-1971 гг.) ЭВМ третьего поколения строились на основе ИМС малого и средней степени интеграции. Различные типы программно-совместимых машин этого поколения и образуют начало семьи ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ)

С появлением технологии объединения множества транзисторов на одном кремниевом чипе, названной технологии интегральных схем, стало возможным создание недорогих, но быстрых процессоров и элементов памяти. Интегральные схемы памяти заменили память на магнитных сердечниках. В этот период было создано множество программных технологий, широко используемых до настоящего времени: микропрограммирование, параллелизм, конвейерная обработка. Программное обеспечение операционных систем позволило совместно использовать ресурсы компьютера несколькими пользовательскими программами. Были разработаны кэш и виртуальная память. Кэш-память представляет основную память процессора быстрее, а виртуальная память - намного больше, чем она есть в действительности. Доминирующими коммерческими продуктами третьего поколения стали мэйнфреймы System 360 от IBM

Четвертое поколение

Четвертый этап (1971 - 1975 гг.) ЭВМ четвертого поколения имели своей основой микросхемы средней степени интеграции БИС.

В начале 1970-х годов развитие технологии производства интегральных схем достиг того этапа, когда стало возможным интегрировать в одном чипе все компоненты процессора и большие фрагменты основной памяти малых компьютеров. Речь идет о технологии производства чипов, содержащих десятки тысяч транзисторов, получила название VLSI (Very Large Scale Integration - очень крупномасштабная интеграция. VLSI позволяет создавать процессоры, состоящие из единственного чипа. Их также называют микропроцессорами. Лидерами этой технологии стали компании Intel, National Semiconductor, Motorola, Texas Instruments и Advanced Micro Devices.

В производстве современных компьютерных систем используются такие архитектурные концепции, как параллельная обработка, конвейерная обработка, кэширование и виртуальная память. Портативные компьютеры, настольные персональные компьютеры и рабочие станции, соединенные локальными и глобальными сетями, а также Интернет стали основными средствами решения различных вычислительных задач. Мейнфреймы теперь применяются для централизованных вычислений преимущественно в бизнес-приложениях крупных компаний.
После четвертого поколения

Иногда самые современные, управляемые с помощью приложений компьютеры называют компьютерами следующего поколения. В последние годы появилась тенденция при именовании каждой новой компьютерной технологии использовать уже не номер поколения, а название, определяющее ее функции. Например: системы с элементами искусственного интеллекта, машины с высокой степенью параллелизма, сильно распределенные системы. Пожалуй, наиболее важной особенностью развития современной компьютерной индустрии является увеличение мощности и доступности настольных компьютеров и широчайшее использование информационных ресурсов Интернета.
В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC был официально показан публике и очень быстро приобрел широкую популярность у пользователей. Принцип открытой архитектуры, который дал возможность постоянно совершенствовать отдельные части компьютера, обеспечил большой успех компьютеру IBM PC.

Типы компьютеров.

Согласно простой интерпретации термина, современным компьютером есть электронный вычислительный устройство, которое принимает дискретную входную информацию, выполняет обработку ее согласно списку команд, хранящихся внутри нее, и генерирует результирующую исходную информацию.

Упомянутый список команд называется компьютерной программой, а место, где он хранится, памятью компьютера.

Наиболее распространенным типом компьютеров есть персональные компьютеры.
Настольные компьютеры - наиболее популярная форма персональных компьютеров. В настольного компьютера являются устройства для обработки и хранения данных, дисплей и звуковые выходные устройства, а также клавиатура, расположенная на рабочем столе. Устройствами для хранения данных являются жесткие диски, CD-ROM и дискеты.

Портативным компьютером (ноутбуком) называется компактная версия персонального компьютера, в которой все компоненты размещаются в одном блоке, который имеет размер небольшого тонкого портфеля.

Рабочие станции с графическими входными и выходными устройствами, характеризующиеся высоким разрешением и имеющих размер настольных компьютеров, обладают значительно большей вычислительной мощностью. Они используются при выполнении инженерных расчетов, в первую очередь для решения задач автоматизированного проектирования.

Вместе с рабочими станциями существует еще целый спектр больших и очень мощных компьютерных систем - от корпоративных серверов и серверов, находящихся в нижней части этого спектра, до суперкомпьютеров, которые относятся к его вершине.
Корпоративные серверы и мейнфреймы используются для обработки деловых данных в средних и крупных корпорациях, которым необходимы значительно большая вычислительная мощность и емкость запоминающих устройств, чем могут обеспечить рабочие станции. Серверы содержащие устройства для хранения баз данных и могут обрабатывать большое количество запросов. Запросы к серверам и их ответы часто транспортируются посредством коммуникационных средств Интернета.

Суперкомпьютеры предназначены для проведения крупномасштабных числовых вычислений, необходимых таким применением, как, скажем, метеорологические системы или системы для конструирования самолетов и имитационного моделирования. Функциональные блоки (в частности процессорные комплексы) корпоративных систем, серверов и суперкомпьютеров могут состоять из множества отдельных и часто очень больших устройств.

На самостоятельное изучение:

Информационные технологии в сфере экономической информации. Назначение и общие возможности средств вычислительной техники. Классификация средств вычислительной техники.
Устройства ввода информации. Устройства вывода информации и их технические характеристики. Обмен данными между ПК: обмен данными через последовательный и параллельный интерфейсы; модемы. Базовые технические характеристики персонального компьютера. Классификация программного обеспечения. Системное программное обеспечение. Инструментальное ПО. Прикладное программное обеспечение: системы общего назначения; проблемозориентоване программное обеспечение; интегрированные программные средства; офисные программные средства; мультимедийные программные средства.