Теоретические основы экономической информатики Лекция 1 LOGO

Теоретические основы экономической информатики Лекция 1 LOGO

1. 1. Информатика— это совокупность наук, связанных с поиском, обработкой, представлением и сохранением информации. Информатика современная наука, но потребность получать, сохранять и передавать информацию появилась с момента возникновения человечества.

1. 1. Термин «информатика» Термин «информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает «информационная автоматика". Informatique = information + automatique Информатика = информация + автоматика

1. 1. Представление информатики Составляющие информатики 1. Технологические средства 2. Программные средства 3. Алгоритмические средства разработка совокупность всех алгоритмов, программ, которые аппаратура изучение используются компьютеров, методов компьютерами, в англ. языке а также вся область и приёмов обозначается деятельности по их их построения словом созданию и Brainware Hardware применению (интеллект изделия) (твёрдые изделия) Software рус. акад. (мягкие изделия) А. А. Дородницин

1. 1. v Алгоритмы — это правила, приписывая выполнение последовательностей действий, приводящих к решению задачи

1. 2. Информация v "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 по любому вопросу, который нас интересует.

1. 2. Информация. Информационное сообщение v 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. Сообщение Если вы звоните другу, то во время разговора вы получаете сообщение в устной форме. Информация, которая представлена в учебнике, представлена в письменной форме. Сообщение — это данные, которые подлежат передаче.

1. 2. Виды информационных сообщений

Свойства информации 1. 2. Любая информация имеет такие свойства: Полнота Ценность Достоверность Актуальность Сжатость Властивості інформації Понятность Доступність

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

1. 2. 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.

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

1. 2. Актуальность . 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.

1. 2. . Достоверность Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Чтобы ваше сообщение о премьере было достоверным, вы должны были получить эту информацию от информированных источников, например прочитать статью о запланированной премьере от создателей фильма в специальном издании. Если же вы услышали эту информацию из обсуждения друзей в школе, вы могли получить недостоверную информацию.

1. 2. Информационные процессы Все действия, выполняемые с информацией, называют информационными процессами.

1. 2. Получение Каждую секунду мы получаем информацию: когда общаемся с друзьями, читаем книги, смотрим телевизор, смотрим на картину в музее, касаемся к холодным или горячих предметов, пробуя вкусные блюда. В этом нам помогают наши органы чувств: зрение, обоняние, слух, вкус и осязание.

1. 2. Сбор Для сбора точной информации об окружающем мире человеку приходится использовать физические приборы: термометр для измерения температуры, барометр - для измерения атмосферного давления, часы - для получения информации о точном времени, телескоп - для получения информации об объектах звездного неба, весы - чтобы получить информацию о массе или вес.

1. 2. Сохранение Даже первобытные люди должны были сохранять сведения о различных способах охоты, обработки земли, наблюдения за природой и животными. Современный человек для хранения информации использует:

1. 2. Поиск В наше время, когда объемы информации постоянно увеличиваются, важным является процесс оиска п. Именно оиск информации п позволяет знать, на у какой странице учебника находится нужный срок, в какой аудитории ледующая с пара, какой фильм сейчас показывают в кинотеатрах. . .

1. 2. Обработка В современном мире мы сохраняем сверхбольшие объемы информации. Поэтому важно не только хранение, но и обработки информации таким образом, чтобы при необходимости ее можно было быстро найти и использовать. Например: информацию можно гораздо быстрее найти, упорядочив ее по алфавиту и добавив алфавитный указатель, как это и делают во многих учебниках и справочниках.

1. 2. Обработка Обработкой информации называют процесс изменения формы или структуры определенной информации или получения новой информации путем выполнения определенных действий (логических рассуждений, математических расчетов).

1. 2. Передача До изобретения письменности для передачи информации об опасности люди разжигали большой костер, который наблюдал сигнальщик, что караулил на вершине соседнего склона. Он тоже разжигал костер и так передавал полученный сигнал об опасности далее. VIII в. - Возник Семафорный телеграф, на смену пришел электрический телеграф. XIX-XX вв. - Возникли следующие средства передачи информации: телефон, радиосвязь, телевидение и спутниковая связь.

1. 2. Передача информации от источника к получателю В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель, а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др. В обычной жизни для человека любой звук, свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку.

1. 2. Передача информации Схема передачи информации v Кодирующее устройство необходимо для преобразования информации в форму, удобную для передачи. v Декодирующее устройство преобразует информацию в форму, понятную получателю. В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех, как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука — криптография.

1. 3. Способы оценивания информации v Чем больше неопределенности, тем больше надо получить информации для уменьшения или избежания этой неопределенности. Вывод: информацию можно измерять. Количество информации I, которую содержит в себе сообщение, можно вычислить по формуле: I = N-K , где N - начальная неопределенность, K - конечная неопределенность (посл получения сообщения).

1. 3. Способы оценки количества информации Существует два подхода к определению информации Субъективный Суб’єктивний Применен для определения количества информации, полученной конкретным человеком. Эта информация должна увеличить ее знания и уменьшить их неопределенность. Объективный (алфавитный, прагматичный) Данный подход никак не связывает количество информации с содержанием сообщения.

1. 3. Бит Единица измерения количества информации, которая позволила бы узнать, какое сообщение содержит больше информации, а какое - меньше, назвали битом. Сообщения, уменьшает неопределенность знаний человека в два раза, несет 1 бит информации.

1. 3. Сообщения могут быть: Закодированными Зашифрованными Сообщение может быть закодировано, то есть информация, содержащая это сообщение, может быть подана в другой форме, что облегчит информационные процессы с ней. Иногда кодирование осуществляют с целью скрыть информацию, которую содержит сообщение. Такой вид обработки информации называют шифрованием.

1. 3. Двоичный алфавит и информационный ве Алфавит, содержащий только два символа, называют двоичным. Информационная вес символа двоичного алфавита равна 1 бит (а само слово бит образовано сокращением английских слов binary digit, что означает - двоичная цифра). С увеличением количества символов в алфавите больше их информационная вес.

1. 3. Данные Информацию, представленную в форме, удобной для обработки, хранения и передачи с помощью компьютера, называют данными. Для работы с данными компьютеры используют двоичную систему.

1. 3. Определение объёма текстового сообщения Определим информационный объем этого текстового сообщения. Для этого надо определить количество символов, из которых оно состоит, а затем умножить это количество на информационную вес одного символа алфавита (в нашем случае - на 8 бит).

1. 3. Например Пусть мы получили текстовое сообщение, в котором содержитсятекст страницыучебника. В нем 30 строк, в каждом из которых имеется 50 символов. Итак, наше текстовое сообщение содержит: 30 (строк) · 50 (символов) · 8 (информационная ес в символа) = 12000 бит информации. Даже если этот объем перевестив байты (1 байт = 8 бит, мы получим 1500 байт).

1. 3. Единицы измерения объёма информации Обозначение Название Значение 1 Кбайт килобайт 1024 байт 1 Мбайт мегабайт 1024 Кбайт 1 Гбайт гигабайт 1024 Мбайт 1 Тбайт терабайт 1024 Гбайт 1 Пбайт петабайт 1024 Тбайт

Этапы развития КТ 1. 4. § Слово "компьютер" означает устройство для вычисления. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Древние средства счета Первые вычислительные машины Первые компьютеры Принципы фон Неймана Поколения компьютеров (I-IV) Персональные компьютеры Современная цифровая техника

1. 4. Абак и его «родственники» Абак (Древний Рим) – V-VI в. Суан-пан (Китай) – VI в. Соробан (Япония) XV-XVI в. Счеты (Россия) – XVII в.

1. 4. Первые проекты счетных машин Леонардо да Винчи (XV в. ) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13 -разрядных чисел Вильгельм Шиккард (XVI в. ) – суммирующие «счетные часы» : сложение и умножение 6 -разрядных чисел (машина построена, но сгорела)

1. 4. ’ «Паскалина» (1642) Блез Паскаль (1623 - 1662) v машина построена! v зубчатые колеса v сложение и вычитание 8 -разрядных чисел v десятичная система

1. 4. Машина Лейбница (1672) Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716) • сложение, вычитание, умножение, деление! • 12 -разрядные числа • десятичная система

1. 4. Арифмометр «Феликс» (СССР, 1929 -1978) – развитие идей машины Лейбница

1. 4. Машины Чарльза Бэббиджа Разностная машина (1822) Аналитическая машина (1834) v «мельница» (автоматическое выполнение вычислений) v «склад» (хранение данных) v «контора» (управление) v ввод данных и программы с перфокарт v ввод программы «на ходу» Ада Лавлейс (1815 -1852) первая программа – вычисление чисел Бернулли (циклы, условные переходы) 1979 – язык программирования Ада

1. 4. Прогресс в науке v Основы математической логики: Джордж Буль (1815 - 1864). v Электронно-лучевая трубка (Дж. Томсон, 1897) v Вакуумные лампы – диод, триод (1906) v Триггер – устройство для хранения бита (М. А. Бонч-Бруевич, 1918). v Использование математической логики в компьютах (К. Шеннон, 1936)

1. 4. Первые компьютеры 1937 -1941. Конрад Цузе: Z 1, Z 2, Z 3, Z 4. • электромеханические реле (устройства с двумя состояниями) • двоичная система • использование булевой алгебры • ввод данных с киноленты 1939 -1942. Первый макет электронного лампового компьютера, Дж. Атанасофф • двоичная система • решение систем 29 линейных уравнений

1. 4. Марк-I (1944) Разработчик – Говард Айкен (1900 -1973) Первый компьютер в США: – длина 17 м, вес 5 тонн – 75 000 электронных ламп – 3000 механических реле – сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд

1. 4. Марк-I (1944) Хранение данных на бумажной ленте А это – программа…

1. 4. Принципы фон Неймана ( «Предварительный доклад о машине EDVAC» , 1945) v Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном виде. v Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. v Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же v Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка. памяти.

1. 4. I поколение (1945 -1955) • на электронных лампах • • быстродействие 10 -20 тыс. операций в секунду каждая машина имеет свой язык нет операционных систем ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты

1. 4. ЭНИАК (1946) Electronic Numerical Integrator And Computer Дж. Моучли и П. Эккерт Первый компьютер общего назначения на электронных лампах: • длина 26 м, вес 35 тонн • сложение – 1/5000 сек, деление – 1/300 сек • десятичная система счисления • 10 -разрядные числа

1. 4. Компьютеры С. А. Лебедева 1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина • 6 000 электронных ламп • 3 000 операций в секунду • двоичная система 1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина • 5 000 электронных ламп • 10 000 операций в секунду

1. 4. II поколение (1955 -1965) v на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли) v 10 -200 тыс. операций в секунду v первые операционные системы v первые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959) v средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски

1. 4. II поколение (1955 -1965) 1953 -1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1965 -1966. БЭСМ-6 • 60 000 транзисторов • 200 000 диодов • 1 млн. операций в секунду • память – магнитная лента, магнитный барабан • работали дл 90 -х гг.

1. 4. III поколение (1965 -1980) v на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби) v быстродействие до 1 млн. операций в секунду v оперативная памяти – сотни Кбайт v операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора v языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи) v совместимость программ

1. 4. Мэйнфреймы IBM большие универсальные компьютеры 1964. IBM/360 фирмы IBM. • кэш-память • конвейерная обработка команд • операционная система OS/360 • 1 байт = 8 бит (а не 4 или 6!) • разделение времени 1970. IBM/370 1990. IBM/390 дисковод принтер

1. 4. Компьютеры ЕС ЭВМ (СССР) 1971. ЕС-1020 • 20 тыс. оп/c • память 256 Кб 1977. ЕС-1060 • 1 млн. оп/c • память 8 Мб 1984. ЕС-1066 • 5, 5 млн. оп/с • память 16 Мб магнитные ленты принтер

1. 4. Миникомпьютеры Серия PDP фирмы DEC • меньшая цена • проще программировать • графический экран СМ ЭВМ – система малых машин (СССР) • до 3 млн. оп/c • память до 5 Мб

1. 4. IV поколение (с 1980 по …) v компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС) v суперкомпьютеры v персональные компьютеры v появление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейса v более 1 млрд. операций в секунду v оперативная памяти – до нескольких гигабайт v многопроцессорные системы v компьютерные сети v мультимедиа (графика, анимация, звук)

Суперкомпьютеры 1. 4. 1972. ILLIAC-IV (США) • 20 млн. оп/c • многопроцессорная система 1976. Cray-1 (США) • 166 млн. оп/c • память 8 Мб • векторные вычисления 1980. Эльбрус-1 (СССР) • 15 млн. оп/c • память 64 Мб 1985. Эльбрус-2 • • 8 процессоров 125 млн. оп/c память 144 Мб водяное охлаждение

Суперкомпьютеры 1. 4. 1985. Cray-2 2 млрд. оп/c 1989. Cray-3 5 млрд. оп/c 1995. GRAPE-4 (Япония) 1692 процессора 1, 08 трлн. оп/c 2002. Earth Simulator (NEC) 5120 процессоров 36 трлн. оп/c 2007. Blue. Gene/L (IBM) 212 992 процессора 596 трлн. оп/c

1. 4. Микропроцессоры 1971. Intel 4004 • 4 -битные данные • 2250 транзисторов • 60 тыс. операций в секунду. 1974. Intel 8080 • 8 -битные данные • деление чисел

Процессоры Intel 1985. Intel 80386 • 275 000 транзисторов • виртуальная память 1989. Intel 80486 • 1, 2 млн. транзисторов 1993 -1996. Pentium • частоты 50 -200 МГц 1997 -2000. Pentium-II, Celeron • 7, 5 млн. транзисторов • частоты до 500 МГц 1999 -2001. Pentium-III, Celeron • 28 млн. транзисторов • частоты до 1 ГГц 2000 -… Pentium 4 • 42 млн. транзисторов • частоты до 3, 4 ГГц 2006 -… Intel Core 2 • до 291 млн. транзисторов • частоты до 3, 4 ГГц

Процессоры AMD Advanced Micro Devices 1995 -1997. K 5, K 6 (аналог Pentium) 1999 -2000. Athlon K 7 (Pentium-III) • частота до 1 ГГц • MMX, 3 DNow! 2000. Duron (Celeron) • частота до 1, 8 ГГц 2001. Athlon XP (Pentium 4) 2003. Opteron (серверы) Athlon 64 X 2 • частота до 3 ГГц 2004. Sempron (Celeron D) • частота до 2 ГГц 2006. Turion (Intel Core) • частота до 2 ГГц

Первый микрокомпьютер 1974. Альтаир-8800 (Э. Робертс) • • комплект для сборки процессор Intel 8080 частота 2 МГц память 256 байт 1975. Б. Гейтс и П. Аллен транслятор языка Альтаир-Бейсик

Компьютеры Apple 1976. Apple-I С. Возняк и С. Джобс 1977. Apple-II - стандарт в школах США в 1980 -х • тактовая частота 1 МГц • память 48 Кб • цветная графика • звук • встроенный язык Бейсик • первые электронные таблицы Visi. Calc

Компьютеры Apple 1983. «Apple-IIe» • память 128 Кб • 2 дисковода 5, 25 дюйма с гибкими дисками 1983. «Lisa» • первый компьютер, управляемый мышью 1984. «Apple-IIc» • портативный компьютер • жидкокристаллический дисплей

Компьютеры Apple 1984. Macintosh • системный блок и монитор в одном корпусе • нет жесткого диска • дискеты 3, 5 дюйма 1985. Excel для Macintosh 1992. Power. Book Power. Mac G 3 (1997) i. Mac (1999) Power. Mac G 4 Cube (2000)

Компьютеры Apple 2006. Mac. Pro • процессор - до 8 ядер • память до 16 Гб • винчестер(ы) до 4 Тб 2006. Mac. Book • • монитор 15’’ или 17’’ Intel Core 2 Duo память до 4 Гб винчестер до 300 Гб 2007. i. Phone • • телефон музыка, фото, видео Интернет GPS

Компьютеры Apple 2008. Mac. Book Air • • процессор Intel Core 2 Duo память 2 Гб винчестер 80 Гб флэш-диск SSD 64 Гб

Компьютеры IBM PC 1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. ОЗУ 5. Карты расширения 6. Блок питания 7. Дисковод CD, DVD 8. Винчестер 9. Клавиатура 10. Мышь

Принцип открытой архитектуры Стандартизируются и публикуются: • принципы действия компьютера • способы подключения новых устройств Есть разъемы (слоты) для подключения устройств. • Компьютер собирается из отдельных частей как конструктор. • Много сторонних производителей дополнительных устройств. • Каждый пользователь может собрать компьютер, соответствующий его личным требованиям.

Компьютеры IBM 1981. IBM 5150 • • процессор Intel 8088 частота 4, 77 МГц память 64 Кб гибкие диски 5, 25 дюйма 1983. IBM PC XT • память до 640 Кб • винчестер 10 Мб 1985. IBM PC AT • процессор Intel 80286 • частота 8 МГц • винчестер 20 Мб

Мультимедиа Multi-Media – использование различных средств (текст, звук, графика, видео, анимация, интерактивность) для передачи информации 1985. Amiga-1000 • • процессор Motorolla 7 МГц память до 8 Мб дисплей до 4096 цветов мышь многозадачная ОС 4 -канальный стереозвук технология Plug and Play (autoconfig)

Microsoft Windows 1985. Windows 1. 0 многозадачность 1992. Windows 3. 1 виртуальная память 1993. Windows NT файловая система NTFS 1995. Windows 95 длинные имена файловая система FAT 32 1998. Windows 98 2000. Windows 2000, Windows Me 2001. Windows XP 2006. Windows Vista

Устройства мультимедиа Дисковод CD/DVD Видеокарта Звуковые колонки Наушники Геймпад Руль TV-тюнер Микрофон Звуковая карта Джойстик Шлемы виртуальной реальности

Современная цифровая техника Ноутбук Мультимедийный проектор КПК – карманный персональный компьютер Цифровой фотоаппарат MP 3 -плеер Цифровая видеокамера Электронная записная книжка GPS-навигатор

V поколение (проект 1980 -х, Япония) Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта • • • обработка знаний с помощью логических средств (язык Пролог) сверхбольшие базы данных использование параллельных вычислений распределенные вычисления голосовое общение с компьютером постепенная замена программных средств на аппаратные Проблемы: • • • идея саморазвития системы провалилась неверная оценка баланса программных и аппаратных средств традиционные компьютеры достигли большего ненадежность технологий израсходовано 50 млрд. йен

Проблемы и перспективы Проблемы: • приближение к физическому пределу быстродействия • сложность программного обеспечения приводит к снижению надежности Перспективы: • квантовые компьютеры ▫ эффекты квантовой механики ▫ параллельность вычислений ▫ 2006 – компьютер из 7 кубит • оптические компьютеры ( «замороженный свет» ) • биокомпьютеры на основе ДНК ▫ химическая реакция с участием ферментов ▫ 330 трлн. операций в секунду

1. 5. Типы компьютеров v 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.