Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского» ф изико-технический институт информатика © Полетаев Дмитрий Александрович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиофизики и электроники физико-технического института Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского руководитель студенческого конструкторского бюро, младший научный сотрудник научно-образовательного центра ноосферологии и устойчивого развития Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского, руководитель студенческого конструкторского бюро физико-технического института ee -mail: poletaevda@cfuv. ru https: //vk. com/dmltry

Список рекомендуемой литературы: Симонович С. В. Информатика. Базовый курс. // С. В. Симонович. – – СПб. : 2011. – – 640 с. Нортон П. Программно-аппаратная организация IBM-PC. // П. Нортон. –– М. : Радио и связь, 1992. –– 336 с. Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК. // С. Мюллер. –– М. : Вильямс , , 2011. –– 1072 с. wwwwww , , но не википедия

50 -е гг XX в : дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации; 60 -е гг XX в: калька с французского « informatique » — наука о компьютерах и их применении, « computer sience » 70 -е гг XX в : название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации Информатика

Задачи информатики Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными.

Понятие об информации Под информацией понимаются сведения об окружающем мире, событиях, фактах человеческой деятельности. Форма представления информации – сообщение.

При работе с информацией всегда есть источник информации и ее потребитель. Источник информации Потребитель информации Информационные коммуникации

您您您

здравствуйте !!!

Понятие об информации Информация -это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов , что подразумевает Динамический характер информации Требование адекватности методов. ? в этой печатной машинке только три кнопки, но на ней можно печатать все букв ы Как так? ? ?

Свойства информации Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.

Свойства информации Достоверность информации – это степень соответстви я объективной реальности окружающему миру. Адекватность информации — это степень соответствия реальному объективному состоянию дела.

Свойства информации Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию. Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Основные способы передачи информации Сигналы — свет — звук , — жесты Знаки — текст — азбука Морзе Наполнение знаков и сигналов смыслом делает их СИМВОЛАМИ

СИГНАЛЫ Аналоговые (непрерывные) Непрерывно изменяются по амплитуде и во времени телефон, радио, телевидение чаще встречается в жизни Дискретные (цифровые) Принимают конечное число значений текстовая, символьная информация легко обрабатывать

параметры сигналов ! разработка неэлектрической вычислительной машины!!!

Система счисления – совокупность правил наименования и изображения чисел с помощью набора символов алфавит системы счисления — множество (знаков) цифр используемых в ней основание системы счисления — это количество знаков, используемых для изображения цифр в данной системы счисления Базис системы счисления – это последовательность чисел, каждое из которых задает значение цифры по её месту в записи числа, т. е. «вес» каждого разряда. базисы некоторых систем счисления. Десятичная система: …, 0, 001, 0, 01, 1, 102, 103, 104, . . . , 10 n, . . . Двоичная система: …, 1/4, 1/2, 1, 2, 23, 24, . . . , 2 n, . . . Восьмеричная система: … 1/64, 1/8, 1, 8, 82, 83, 84, . . . , 8 n, . . .

позиционная система — величина числа зависит от позиции цифры в числе 7 7 7 10 = 7 *10 2 + 7 *10 1 + 7 *10 0 101 2 = 1*2 2 + 1*2 1 + 1*2 0 непозиционная система — величина не зависит от позиции знака ||| =

двоичная система счисления ОСНОВАНИЕ: 2 АЛФАВИТ: 0 ,

римский абак (500 г. ) суаньпань (600 г. ) соробан (1500) ? какая тут система счисления? ? ?

устройство счета Леонардо да Винчи (1700) логарифмическая линейка Уатта (1779) машина Паскаля (1645) машина Лейбница (1673)

«программируемая» самоходная телега Леонардо да Винчи (ок 1700) ? Каким образом она приводилась в движение? ? ? как «программировалась» ? ? ?

арифмометры (начало 20 века) детский «калькулятор» устройство арифмометра

устройство счета Леонардо да Винчи (1700) логарифмическая линейка Уатта (1779) машина Паскаля (1645) машина Лейбница (1673)

Жозеф Жаккар построил ткацкий станок, управляемый перфокартами (1 8 02 год)

В 1795 г. французский математик Гаспар Прони разработал технологическую схему вычислений 26 этапы: 1. Определение методов численных вычислений. 2. Задание последовательности арифметических действий и определение исходных данных 3. Выполнение составленной «программы» .

аналитическая машина Бэббиджа (1 834 год)

28 новшества аналитической машины 1. Принцип программного управления вычислительным процессом. 2. Использование перфокарт для управления работой вычислительной машины. 3. Введение команды условного перехода. 4. Принцип разделения информации на команды и данные. графиня Лавлейс предложила использовать циклы и подпрограммы, а также двоичный код.

29 изготовленное электромагнитное реле радиоприемник Попова (7 мая 1895 года доклад на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества)

30 аналитичес кая машина Ч. Бебиджа двоичная система Г. Лейбница логика Дж. Буля Табулятор Г. Холлерита реле

31 В 1896 г. Г. Холлерит создал компанию «Tabulating Machine Company» (TMC). Табулятор фирмы IBM В Москве создается специальный завод счетно-аналитических машин (САМ) (1931 г. )

32 К. Шеннон опубликовал работу «Математическая теория связи» (1948 ) и ввел понятие бита Конрад Цузе в 1934 придумал модель автоматического калькулятора. В 1945 году разработал алгоритмический язык Plankalkul ( «исчисление планов» ) ! разработка русского языка программирования!!! электромеханическая схема суммирования Дж. Стибица (1937). Затем он предложил использовать телетайп для ввода данных

33 вычислительная машина на реле mark-1 (1939) разработчик Г. Эйкен масса 5 тонн

34 открытие в 1884 Т. Эдисоном термоэлектронной эмиссии в 1897 г. Г. Браун изобрел электронно-лучевую трубку. в 1918 г. М. Бонч- Бруевич изобрел ламповый триггер

35 Машина Дж. Атанасова

36 работа по математической логике А. Тьюринга (1936) машина А. Тьюринга – принципы работы современного процессора Основные устройства машины Тьюринга: 1) контрольный модуль; 2) читающая и пишущая го- ловки (устройства ввода/вывода) ленты, разделенной на клетки.

Аналоговая вычислительная машина ! разработка гибридной аналого-цифровой вычислительной машины!!!

38 Основные признаки деления ЭВМ на поколения: 1. Элементная база. 2. Быстродействие. 3. Емкость памяти. 4. Способы управления и переработки информации и др.

39 первая ЭВМ (Эниак – Е NI АС — Electronic Numerical Integrator and Calculator ) была разработана в 1942 г. Дж. Моучли и Дж. Эккертом.

40 в 1949 Морис Уилкс разработал эвм эдсак ( ЕDSAC – Еlectronic Delay Storage Automatic Calculator )

41 1949 год Дж. фон Нейман описывает формальную, логическую организацию компьютера.

42 Принципы фон Неймана: 1. Принцип двоичного кодирования. 2. Принцип программного управления работой электронно- вычислительной машины. 3. Принцип однородности памяти или принцип хранимой программы. 4. Принцип адресности. 5. Принцип иерархичности запоминающих устройств. 6. Принцип параллельный организации вычислительного процесса: операции над словами производятся одновременно во всех разрядах слова. в 1948 г. появляется проект автоматической цифровой вычислительной машины И. С. Брука и Б. И. Рамеева

43 ЭВМ МЭСМ (1949)

44 в 1953 г. вводится в эксплуатацию ЭВМ БЭСМ — большая электронная счетная машина БЭСМ имела 4 тыс. электронных вакуумных ламп и около 5 тыс. полупроводниковых диодов, потребляемая ею мощность – 80 к. Вт. Она обеспечивала быстродействие порядка 10 тыс. операций в секунду, имела оперативную память на электронно-лучевых трубках объемом 2048 чисел.

46 изобретение Дж. Бардином, У. Брайттеном и У. Шокли транзистора в 1948 появляется втрое поколение ЭВМ

Вычислительная машина с троичной системой счисления (1959)

второе поколение ЭВМ: 1. Элементная база: транзисторы. 2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж. 3. Быстродействие: возросла производительность. Лам- повые вычислительные машины имели быстродействие несколько тысяч операций в секунду, то ЭВМ на транзисторах – десятки и сотни тысяч. 4. Объем оперативной памяти: в ЭВМ второго поколения объем памяти увеличился в 100 раз

третье поколение ЭВМ – эвм на микросхемах работы Алферова по гетеропереходам (1936) 49 ЭВМ серии IBM/

50 семейство ЕС ЭВМ — совместимы с ЭВМ серии IBM/

51 У ЭВМ третьего поколения выделяются следующие особенности: 1. Элементная база: интегральные схемы малой (10– 100 компонентов на кристалле) и средней (100– 1000 компонентов на кристалле) степени интеграции. 2. Быстродействие: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду. 3. Объем оперативной памяти – от 16 до 8192 Кб. 4. Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с ЭВМ 2 поколения

52 четвертое поколение ЭВМ В 1971 г. компания Intel выпустила важное для развития вычислительной техники устройство микропроцессор Intel-4004 частота — 108 к. Гц 2250 транзисторов, разрядность шины — 4 бита, память команд — 4 Кбайт, объем адресуемой памяти 640 байт. ? зачем при 4 разрядах 16 выводов? ? ?

53 особенности четвертого поколения эвм: 1. большие и сверхбольшие интегральные схемы (от десятков до сотен тысяч компонентов на кристалле). 2. быстродействие: от десятков до сотен миллионов операций в секунду. 3. небольшие габариты. 4. программное обеспечение: появление объективно ориентированные языки программирования. 5. совместимость программного обеспечения снизу доверху – принцип открытой архитектуры, предусматривающий возможность дополнения имеющихся аппаратных средств без смены старых или их модификация без замены всего компьютера.

54 четвертое поколение компьютеров включает типы: персональные компьютеры. серверы микроэвм миниэвм; суперкомпьютеры; большие эвм (мэйнфреймы); ? к какому типу компьютеров относится роутер? ? ?

55 в 1974 г. компания Intel выпустила новинку – процессор 8080 разрядность шины — 8 бит, объем адресуемой памяти — 64 кб. первый персональный компьютер Altair

56 в 1975 году компания z ilog выпустила микропроцессор z 80 8500 транзисторов частота 2, 5 МГц разрядность шины — 8 бит, объем адресуемой памяти — 64 кб. ZX Spectrum

57 в 197 6 году компания apple выпустила apple l по цене $

58 в 1978 году компания intel выпустила микропроцессор 8086 29 000 транзисторов частота 5 МГц разрядность шины — 16 бит, объем адресуемой памяти – 1 мб.

59 в 198 1 году компания ibm выпустила свой первый ibm pc 5150 частота 4, 7 МГц 64 кб оперативной памяти дисковод 5 ” на 160 кб монохромный открытая архитектура операционная система: ms dos цена : $

60 1985 год персональный компьютер электроника бк-

61 в 1999 г. разработан международный сертификационный стандарт – спецификация РС 99 (и ее дальнейшие вариации, например РС 2001), регламентирующий принципы классификации персональных компьютеров и оговаривает минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Consumer PC (массовый пк). Office PC (деловой пк). Mobile PC (портативный пк). Обязательным является наличие средств компьютерной связи; Workstation PC (рабочая станция). Повышены требования к устройствам хранения данных; Server (сервер). Это многопользовательские мощные микро. ЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети; Entertainmemt PC (развлекательный пк) повышены требования к средствам воспроизведения графики и звука.

62 персональные компьютеры также делятся на: стационарные мобильные промышленные 1981 г. ноутбук за 1795 $ масса 11 кг, частота процессора 4 МГц 5 -дюймовый дисплей, оперативная память — 64 Кб. 2 флоппи-дисковода для 5 -дюймовых дискет батарея

63 миниэвм появились в начале 1970 -х гг. Их традиционное использование : луправления технологическими процессами, . Мини-ЭВМ используются, в частности, для управления станками с ЧПУ. микроэвм предназначены для управления отдельной частью технологического устройства.

64 К классу суперкомпьютеров относят компьютеры, которые имеют максимальную на время их выпуска производительность. Первые суперкомпьютеры уже во втором поколении: larc от « univac » , эвм «эльбрус» . Производительность около 20 Мфлопс. 1 млопс – миллион операций с плавающей запятой в секунду. ? если взять два процессора по 1 ГГц, то будет ли их общая частота 2 ГГц? ? ?

65 47 рейтинг суперкомпьютеров (июнь 2016 г. ) Rank Site System Cores Rmax (TFlop/s) Rpeak (TFlop/s) Power (k. W) 1 National Super computing Cent er in Wuxi China Sunway Taihu. Light — Sunway MPP, Sunw ay SW 26010 260 C 1. 4 5 GHz, Sunway NRCPC 10, 649, 6 00 93, 014. 6 125, 435. 9 15, 371 2 National Super Computer Cent er in Guangzho u China Tianhe-2 (Milky. Way- 2) — TH-IVB-FEP Cluster , Intel Xeon E 5 -2692 12 C 2. 200 GHz, TH Expr ess-2, Intel Xeon Phi 3, 120, 00 0 33, 862. 7 54, 902. 4 17, 808 3 DOE/SC/Oak Rid ge National La boratory United States Titan — Cray XK 7 , Optero n 6274 16 C 2. 200 GHz, Cray Gemini interco nnect, NVIDIA K 20 x Cray Inc. 560, 640 17, 590. 0 27, 112. 5 8,

66 маинфреймы – большие эвм К ним относят большие компьютеры с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей. характеристики: высокая надежность устойчивость

67 Серверы — мощные компьютеры, которые являются центральными узлами в компьютерных сетях. Они обеспечивают обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети. характеристики: высокая надежность устойчивость

68 в 1982 г. в Японии был учрежден комитет по разработке компьютеров новых поколений (ICOT), который разработал план создания компьютера пятого поколения. Комитет определил следующие основные требования к компьютерам пятого поколения: 1) распознавание речи; 2) логическое программирование; 3) новые технологии в производстве сверхбольших интегральных схем; 4) создание архитектур компьютеров и вычислительных комплексов с новыми возможностями:

69 Молекулярный компьютер — это устройство, в котором вместо кремниевых элементов работают молекулы и молекулярные ансамбли. На них воздействуют не только электрическим током, но и светом, теплом. Нейрокомпьютеры –компьютеры, которые состоят из большого числа параллельно работающих простых вычислительных элементов (нейронов). Элементы связаны между собой, образуя нейронную сеть. Они выполняют единообразные вычислительные действия и не требуют внешнего управления. Большое число параллельно работающих вычислительных элементов обеспечивают высокое быстродействие ! разработка программного обеспечения для нейропроцессоров!!!процессор 1879 ВМ 5 Я частота 320 МГц

70 Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое путем выполнения квантовых алгоритмов использует при работе квантово-механические эффекты. ! разработка программного обеспечения для квантовых компьютеров!!!

спасибо за внимание!!! вопросы? ? ?