Информатика Лекция 1 Информация и компьютер Информация

Информатика Лекция 1 Информация и компьютер

Информация и компьютер Информация и информационные процессы

Информатика – это дисциплина, которая изучает структуру и общие свойства информации, а также методы и средства ее создания, преобразования, хранения, передачи и использования с помощью компьютера в разных областях человеческой деятельности. Информация происходит от латинского слова «informatio» - разъяснение, сведения. Самое слово «informatio» состоит из префикса «in-» ( «в-, на-, при-» ) и глагола «formо» ( «предоставляю форму, создаю» ), связанного с существительным «forma» ( «форма» ).

В зависимости от области использования термин «информация» может приобретать разные информация значения. В информатике информация - это данные и сведения, представленные в разных формах. С понятием «информация» связывают имена таких больших ученых, как Клод Шеннон, который создал теорию информации, Норберт Винер – основатель кибернетики (науки об общих принципах управления в разных системах: технических, биологических, социальных и др. ) и его последователь украинский ученый академик Виктор Михайлович Глушков. Клод Шеннон Норберт Винер Виктор Михайлович Глушков

В определении информатики встречается также термин «компьютер» . В англоязычных странах вместо термина «информатика» используются термин “computer science” - компьютерные науки. Большинство из вас уже знакомые с ним и имеют интуитивное представление о компьютере, его назначении и возможностях. Компьютер – это электронное цифровое программированное устройство (электронная вычислительная машина), предназначенное для проведения вычислений, а также приема, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определенному алгоритму.

Применение компьютера: накопление, хранение и обработка больших объемов информации, быстрый поиск нужных данных; выполнение научных, экономических и конструкторских расчетов; делопроизводство (составление писем и оформление документов); обучение, приобретение профессиональных навыков; издательское дело (подготовка к печати цветных и черно-белых газет, научной и художественной литературы); создание чертежей, диаграмм, создание рисунков и картин, мультфильмов и видеоклипов; общение людей, которые находятся в разных городах и странах; имитация работы человека-эксперта из определенной предметной области; игры и развлечения и т. п.

Процессы создания, собирания, хранения, обработки, отображения, передачи, распространения и использования информации называются информационными процессами (Information processes). Информатика изучает реализацию этих процессов с помощью компьютера.

Для создания и собора информации нужно ввести ее в компьютер с помощью клавиатуры, сканера или других устройств и сохранить в памяти или на каком-либо носителе информации. Для обработки информации и ее использования нужны специальные программы, которые позволят решать разнообразные задачи поиска нужной информации, выявления зависимостей, и т. п. Для отображения информации и результатов ее обработки нужны такие устройства, как монитор, принтер и прочие. Передача и распространение информации предусматривает наличие компьютерной сети. Каждый из этих процессов нуждается в специальных устройствах и программном обеспечении. Разъяснению этих и других понятий информатики и посвященная наша дисциплина.

Предметом информатики является определение общих закономерностей и разработка методов и средств создания, передача и использование информации.

Информация и компьютер Представление информации в компьютере

Информация может быть представлена в разных формах, например, в форме устного или письменного сообщения, аудио- или видеозаписи. Поскольку компьютер - это электронное устройство, он работает с электрическими сигналами, т. е. важная информация в любой форме должна быть преобразована в электрический сигнал. Электрический сигнал, который получен, например, со звукового при записи разговора через микрофон, представляет собой непрерывную волну, которая характеризуется бесконечным множеством сколько угодно близких значений

Такой сигнал называют аналоговым или непрерывным. Он отображает самые тонкие изменения тембра голоса. При записи такого сигнала на магнитофонную ленту он записывается полностью, как есть. К сожалению, не все устройства позволяют записывать бесконечное множество значений сигнала. Скажем, разность между аналоговой и цифровой фотокамерой в том, что в аналоговом аппарате изображение записывается на пленку как есть, и потому имеет высочайшее качество, так как отображает все оттенки. В цифровом же аппарате изображение записывается в карту памяти, которая может сохранять только конечное множество значений, поэтому качество цифровых фотографий ниже и существенно зависит от того, сколько именно значений будет вмещаться в этой памяти. С помощью процедуры оцифровки аналогового сигнала, бесконечное множество значений разбивается на несколько интервалов и все значения внутри одного интервала считаются одинаковыми и таким образом превращается в конечное множество значений его цифрового представления. Полученный сигнал называют цифровым или дискретным. Именно он и сохраняется в памяти цифрового прибора.

Компьютер - это цифровое устройство, информация в нем сохраняется в цифровом представлении. В компьютере используется только два уровня, по которым распределяются электрические сигналы. Если сигнал принадлежит к первому (низшего) уровню, такой сигнал кодируется цифрой 0 (считается, что сигнала нет), если ко второму (высшего) уровню - цифрой 1 (считается, что сигнал есть). Информация в компьютере сохраняется только с помощью только двух значений - 0 и 1. Для этого используется ячейка памяти, которая называется битом. Поскольку бит может сохранять только два значения - 0 или 1, его также называют двоичным разрядом или двоичной цифрой.

Для того, чтобы сохранить в компьютере, который может работать только с битами, разнообразную информацию, скажем, текстовое сообщение или множество значений цифрового сигнала, нужен механизм преобразования информации в последовательность битов – кодирование информации. Любую информацию можно закодировать с помощью десятичных чисел. Мы уже рассмотрели, как кодируется звуковой или другой аналоговый сигнал с помощью чисел. Текстовая информация также может быть преобразована в числа. Для этого используются специальные таблицы кодирования, которые каждому символу ставят в соответствие определенное число – код этого символа. Для того, чтобы одно и то же текстовое сообщение не было закодировано произвольным способом, в мире принятые стандарты кодирования символов. К ним принадлежит ASCII таблица (American Standard Code for Information Interchange), которая разрешает закодировать только 28 = 256 символов, или Unicode (Universal code) , которая разрешает закодировать уже 216 =65 536 символов, включая даже греческие буквы, китайские иероглифы и т. п.

Для представления информации в компьютере нужно уметь превращать любые десятичные числа на двоичные. С помощью одного бита можно закодировать только два десятичных числа - 0 и 1. Для кодирования десятичных чисел, больших единицы, одного бита уже недостаточно. Так, с помощью двух битов можно закодировать уже четыре десятичных числа, а трех бит - восемь десятичных чисел: 0 -0, 1 -1 0 -00, 1 -01, 2 -10, 3 -11, 0 -000, 1 -001, 2 -010, 3 -011, 4 -10, . . . Чем большее десятичное число, тем больше битов нужно для его представления в компьютере.

Для удобства определения объема памяти, нужной для хранения определенной информации в компьютере, существуют следующие единицы измерения 1 байт = 8 бит 1 килобайт (KB, Кбайт) =210=1024 байта 1 мегабайт (MB, Мбайт) = 1024 Кбайта = 220 байта 1 гигабайт (GB, Гбайт) = 1024 Мбайта = 230 байта 1 терабайт (TB, Тбайт) = 1024 Гбайта = 240 байта 1 петабайт (PB, Пбайт) = 1024 Тбайта = 250 байт 1 эксабайт (EB, Эбайт) = 1024 Пбайт = 260 байт 1 зеттабайт (ZB, Збайт) = 1024 Эбайт = 270 байт 1 йоттабайт (YB, Йбайт) = 1024 Збайт = 280 байт

Информация и компьютер История компьютера

Во все времена людям нужно было считать. В туманном доисторическом прошлом они считали на пальцах или делали насечки на костях. Примерно около 4000 лет назад, на заре человеческой цивилизации, были изобретены уже довольно сложные системы счисления, позволявшие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить другие вычисления. Несколько тысячелетий спустя появились первые ручные вычислительные инструменты. А в наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество других операций, казалось бы, не связанных с числами, решаются при помощи “электронного мозга” —компьютера. Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40 -х годах прошлого века, когда технической базой ВТ стала электроника, затем микроэлектроника, а основой для развития архитектуры компьютеров (электронных вычислительных машин ЭВМ) - достижения в области искусственного интеллекта.

До этого времени в течение почти 500 лет цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за 5 столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления. Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи. Он был сделан в одном из его дневников (ученый начал вести дневник еще до открытия Америки в 1492 г. ).

В 1623 г. через 100 с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение той же задачи на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. Оба изобретения были обнаружены только в наше время и оба остались только на бумаге.

Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля - 6 -ти (или 8 -ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел (1642 г. ). Современные счетчики работают по принципу машины Паскаля, в которой числа вводились с помощью соответствующего поворота колесиков, на которые нанесено 10 черточек, вспомогательных цифрами от 0 до 9. После одного полного обращения колесико сдвигало соседнее колесико на 1 позицию.

Через 30 лет после "Паскалины" в 1673 г. появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление, для чего, в дополнение к зубчатым колесам использовался ступенчатый валик. "Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно" с гордостью писал Лейбниц своему другу. О машине Лейбница было известно в большинстве стран Европы. В цифровых электронных вычислительных машинах, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметикологическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров.

Английский математик Чарльз Беббидж в 1823 г. , предложил идею устройства для обработки числовой информации (Рис. 4. 2). В его машине, которую он назвал аналитической, было предусмотрено специальное устройство для хранения обрабатываемых чисел. В 1890 г. , американский ученый Герман Холлерит создал электромеханическую счетную машину. В конце 30 -х — в начале 40 -х гг. XXст. немецкий инженер Конрад Цузе построил несколько машин для сложных инженерных расчетов.

В 1936 г. Цузе уволился из технической фирмы, где работал, и отдал все свое время разработке компьютера. Получив немного денег от друзей, он устроил “мастерскую” на маленьком столе в углу гостинной в доме родителей. Когда машина стала приобретать форму и разростаться в размерах, ему пришлось придвинуть еще несколько столов, а затем переместиться со своим детищем в середину комнаты. Через 2 года он завершил постройку машины, которая занимала около 4 м 2 и представляла собой хитросплетение реле и проводов. Машина Z 1 имела клавиатуру с которой вводились в нее условия задач. По завершении вычислений результат высвечивался на панели с множеством маленьких лампочек. В общем Цузе был доволен своим аппаратом, сомнения вызывала только клавиатура, которая, на его взгляд, была неудобной и слишком медленно действовала. Перебрав в уме другие варианты, он придумал очень остроумное и дешевое устройство ввода: Цузе стал кодировать инструкции для машины, пробивая отверстия в использованной 35 миллиметровой фотопленке. Машина, работавшая с перфорированной лентой, получила название Z 2.

Начало компьютерной эры Когда говорят об истории развития компьютеров, выделяют компьютеры первого, второго, третьего или четвертого и даже пятого поколений. Поколения делятся преимущественно за типом элементов, которые обеспечивают роботу центрального процессора.

Первое поколение Компьютеры первого поколения в роли главного рабочего элемента имели электронные лампы. Эти лампы были большими по размерам - 8 -10 см длиной и 3 см в диаметре, потребляли много электроэнергии, часто выходили из строя. Компьютеры на лампах занимали много места, для их обслуживания требовались бригады инженеров. Быстродействие таких компьютеров было низкой и представляла десятки тысяч операций в секунду. Эти компьютеры назначались, прежде всего, для математических вычислений. Программы для них составляли квалифицированные математики. Писались программы в двоичных кодах. Из-за этого они были очень длинными и неудобными для работы. Компьютеры первого поколения появились в средине 40 -х гг. ХХ ст. и использовались до начала 60 -х гг. Представителями этого поколения были БЭСМ-1, Минск-1, Урал-1, Стрела, Эниак и др.

Первое поколение 1943 г. - ENIAC (Electrical Numerical Integrator And Calculator) - первый ламповый компьютер, созданный в Гарвардском университете под руководством амер. ученых Д. Модгии и Д. Эккерта 1946 г. - В США завершено создание первой вычислительной машины ENIAC 1948 г. - В г. Манчестер создан компьютер Baby - первое в мире программируемое электронно-вычислительное устройство. Объем памяти составлял всего 1024 бит. Данные хранились в виде заряженных точек на катоднолучевой трубке. Электронный луч, сканируя экран, записывал на него двоичные нули и единицы, которые впоследствии можно было считывать. Впоследствии Baby был доработан и продавался под названием Mark 1

Второе поколение В начале 50 -х гг. XX ст. были созданы компьютеры второго поколения. Основными рабочими элементами в этих компьютерах были полупроводниковые транзисторы. Их размеры не превышали 2 см 3. Использование полупроводниковых элементов дало возможность увеличить емкость оперативной памяти компьютеров, их надежность и быстродействие — до миллиона операций в секунду. Уменьшились размеры компьютеров и количество потребленной электроэнергии. Для хранения информации начали использовать магнитные накопители, для ввода информации - телетайпы, для вывода печатающие устройства. Изменилось программное обеспечение. Появились языки программирования высокого уровня, предназначенные для решения задач определенных типов. Вследствие развития программного обеспечения существенно расширилась сфера применения компьютеров. Их начали использовать для решения экономических задач, для управления производственными процессами, в системах передачи информации. Компьютеры второго поколения активно использовались до начала 70 -х гг. XX ст. К таким компьютерам принадлежат Урал-14, Урал-16, Минск 32, БЭСМ-6, М-222, МИР-2, Наири, PDP-1

Второе поколение 1951 г. - МЭСМ Лебедева на полупроводниках 1951 г. - ISO издал стандарт на расширяемый язык разметки текста SGML 1952 г. - Компании Remington Rand и IBM выпускают мэйнфреймы, предназначенные для решения деловых задач 1958 г. - Джон Маккарти создает язык программирования Lisp, задавший точку отсчета эволюции декларативных языков программирования; язык имеет необычный синтаксис (скобочная префиксная запись) 1959 г. - Завершилась разработка уникальной троичной ЭВМ "Сетунь", заложившей основы RISC-архитектуры (гл. конструктор - Николай Петрович Брусенцов, МГУ им. М. В. Ломоносова) 1961 г. - Первая ОС реального времени - Compatible Time-Sharing System 1962 г. - Компания Росса Перо Electronic Data Systems предоставляет услуги обработки данных компаниям, которые не могут себе позволить приобрести мэйнфрейм 1966 г. - язык программирования Simula (Кристен Нигаард и Оле-Йохан Даль) 1966 г. - Принят стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange), используемый ныне производителями компьютеров и коммуникационного оборудования во всем мире 1966 г. - В Bell Lbs разработаны запоминающие устройства на магнитных носителях

Третье поколение В третьем поколении компьютеров как основной элемент были использованы интегральные микросхемы, которые появились в начале 70 -х гг. XX ст. Интегральная микросхема - это пластинка, на которой находятся миниатюризированные полупроводниковые транзисторы. Каждая микросхема способна выполнить определенную функциональную задачу. Микросхемы собираются в блоки, которые являются составными частями компьютера. Увеличился объем оперативной памяти, повысились надежность и быстродействие - до нескольких миллионов операций в секунду. Размеры компьютеров стали еще меньшими. В компьютерах третьего поколения начали использоваться дисплеи на основе электронно-лучевых трубок, усовершенствовались накопители и другие устройства ввода/вывода. Компьютеры использовали буквенно-цифровую информацию. Среди программного обеспечения появились операционные системы и первые пакеты прикладных программ: базы данных, системы автоматизированного управления и т. п. Некоторые компьютеры могли решать несколько задач одновременно, т. е. работать в многопоточном режиме. К третьему поколению принадлежат все компьютеры Единой Системы: ЕС-1010, . . . , ЕС-1066, компьютеры серии Электроника, СМ-3, СМ-4, IBM-360, PDP-8 и др.

Третье поколение 1967 г. - Изобретение в Texas Instrumentis электронного карманного калькулятора 1967 г. - Выпуск Texas Instrumentis первого термопринтера 1971 г. - язык программирования Smalltalk, созданный Аланом Кейем Начало 1970 -х гг. - Появление флоппи диска 8" 5 сентября 1975 г. - Официальный день рождения компании Microsoft 1976 г. - Создана компания Apple Computer (Стивен Джобс и Стефан Возняк) 1977 г. - Лоуренс Эллисон основал корпорацию Oracle 1977 г. - Компания Digital Equipment выпустила VAX 11/780 - первая 32 -разрядная машина с виртуальным расширением адресного пространства (VAX - Virtual Address e. Xtension); выпускалась целая линейка совместимых между собой компьютеров - от рабочих станций до самых мощных разновидностей, используемых в качестве мэйнфреймов; все они могли работать с одной и тойже ОС VMS и связывались между собой по сети с помощью комплекта протоколов Decnet; компьютеры серии VAX сохраняли свою популярность до середины 80 -х гг. , когда им пришли на смену компьютеры, работающие под управлением ОС Unix 1977 г. - Завершилась разработка первого в мире многопроцессорного комплекса "Эльбрус-1" (15 млн операций в секунду), идеологом архитектуры которого был Борис Арташесович Бабаян 1977 г. - Язык описания текстовых фильтров AWK (Альфред Ахо, AT&T Bell Labs) 1978 г. - Cullinet Software первой из компаний, занимающихся разработкой ПО, включена в реестр Нью-Йоркской фондовой биржи

Четвертое поколение компьютеров появилось в начале 80 -х гг. вместе с созданием больших интегральных схем (БИС). БИС — это смонтированный в корпусе кремниевый кристалл размером 5 мм х 5 мм, в котором размещены миллионы полупроводниковых транзисторов. Весь ЦП компьютера удалось вместить в один кристалл. Такой ЦП назвали микропроцессором. Использование микропроцессоров дало возможность уменьшить размеры транзисторов настолько, что были созданы компьютеры индивидуального пользования — персональные. Первые компьютеры четвертого поколения - это вычислительный комплекс Эльбрус, персональные компьютеры Искра, ЕС-1840, ЕС-1841, IBM PC XT/AT, PDP-11 и др.

Четвертое поколение На обложке январского выпуска журнала Popular Electronics за 1975 г. красовалась фотография машины, подпись к которой гласила: ”Первый в мире мини-компьютерный комплект, который может соперничать с промышленными образцами”. Сообщалась цена набора: $379. В собранном виде компьютер продавался по цене $498. “На наш взгляд, это как раз то, что нужно нашим читателям, —писал редактор журнала, —современный мини-компьютер, который по возможностям не уступает существующим машинам, но стоит значительно дешевле”. Эта машина, получившая название “Альтаир-8800”, была построена на основе микропроцессора “Intel-8080”. С самого начала машина принесла огромный успех фирмам, производившим персональные компьютеры, предвещая им многомиллионные прибыли. По компьютерным меркам “Альтаир” произошел “ниоткуда”: его построил в Альбукерке офицер ВВС США с дипломом инженера- электронщика. Энтузиазм, с которым общественность встретила продукцию фирмы МИТС, был особенно удивительным, если учесть, что “Альтаир” страдал весьма существенными недостатками, а возможности его были довольно ограничены. Из соображений экономии многие покупатели приобретали компьютер в виде набора деталей, а затем собирали его собственными силами. Чтобы собранный таким образом компьютер работал как надо, от его владельца требовались немалые познания и практические навыки в электронике. Но, даже если опытным любителям удавалось правильно собрать компьютер и запустить его в работу, на нем мало что можно было сделать. “Альтаир” имел очень небольшую оперативную память— всего 256 байт. Более того, машина не имела ни клавиатуры, ни экрана. Пользователи вводили программы и данные в двоичной форме, щелкая набором маленьких ключей, которые могли занимать два положения—вверх и вниз; результаты считывались также в двоичных кодах—по светящимся и темным лампочкам.

Четвертое поколение Конец 1978 г. - Объем продаж компании Microsoft достиг $1 млн 1979 г. - Скриптовый (сценарный) язык Rexx (IBM UK Laboratories) 1979 г. - Дональд Кнут (Stanford University) разработал систему для верстки текстов Te. X; к настоящему времени Te. X адаптирован для всех распространенных ОС (UNIX, DOS, Windows и др. ) 1985 г. - Выпущен многопроцессорный компьютер "Эльбрус-2", работающий со скоростью 125 млн операций в секунду

Пятое и Шестое поколения В этот же период в Японии был начат широкомасштабный проект по созданию компьютеров пятого поколения, построенных на базе супермощной техники и использующих для своей работы принципы искусственного интеллекта решение задач на основе моделирования принципов деятельности мозга человека. Предполагалось, что устройства ввода смогут понимать человеческий голос, разбирать почерк, ощущать прикосновенье, и т. п. Некоторые из этих возможностей реализованы в современных компьютерах, но в целом этот проект не был доведен до конца по причинам как технического так и теоретического характера. Современная эпоха характеризуется бурным развитием новых технологий, что приводит к возникновению идей создания компьютеров следующих поколений. Так, например, компьютеры шестого поколения предусматривают использование технологий нейронных сетей, которые моделируют поведение биологических систем.

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира. В вычислительной технике существует своеобразная периодизация развития электронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии их изготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, так как в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов; для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто. Поколения компьютеров - это нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и в последнее время - программных средств. Утверждение понятия принадлежности компьютеров к тому или иному поколению относится к 1964 г. когда фирма IBM выпустила серию компьютеров IBM /360 на гибридных микросхемах, назвав эту серию компьютерами третьего поколения. Соответственно предыдущие компьютеры - на транзисторах и электронных лампах - компьютерами второго и третьего поколений. В дальнейшем эта классификация, вошедшая в употребление, была расширена и появились компьютеры четвёртого и пятого поколений.

Классификация современных компьютеров Суперкомпьютеры — это мощные многопроцессорные вычислительные системы. Наличие большого количества процессоров, которые работают параллельно, дает возможность существенно ускорить решение самых сложных задач современной науки. Используются такие компьютеры для моделирования взрывов, ядерных испытаний, оценивания запасов нефти и газа на Земле, и т. п. Интересно отметить, что слово «БАЙТ» появилось при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 для именования набора битов, которые одновременно передаются в устройствах ввода/вывода. Большие компьютеры, которые еще называют мейнфреймами (mainframe), в первую очередь предназначены для работы в многопользовательском режиме, одновременно решая задачи сотен и тысяч пользователей. Эти возможности разрешают использовать их для моделирования экологических систем, задач генной инженерии, управления сложными оборонительными комплексами.

Классификация современных компьютеров Малые компьютеры «менее быстрые» сравнительно с мейнфреймами и одновременно обслуживают меньше пользователей. Основное их назначение - управление разными производственными и технологическими процессами. Изобретение микропроцессоров привело к появлению микрокомпьютеров, среди которых наиболее распространенными являются персональные компьютеры (сокращенно ПК или англ. РС — от Personal Computer). Возможности персональных компьютеров не такие большие, как в приведенных выше, но они также используются для решения широкого спектра задач: моделирование процессов и систем, обработка текстовой и графической информации, создание баз данных, систем мультимедиа, и т. п. Среди персональных компьютеров можно выделить настольные (стационарные) и переносные. Среди переносных самыми популярными являются портативные компьютеры, блокноты, карманные компьютеры, электронные записные книжки

Информация и компьютер Архитектура компьютера

Как и архитектура дома, архитектура компьютера определяет его структуру и принципы взаимодействия устройств, которые входят в его состав. Весь набор устройств компьютера составляет его аппаратную часть (hardware). Общую схему построения современного компьютера предложил выдающийся математик Джон фон Нейман в 1945 г. В этой схеме реализован принцип совместного хранения данных и программы в памяти компьютера.

Схема фон Неймана 1. 2. 3. оперативная память, которая предназначена для хранения информации в двоичных кодах центральный процессор, предназначенный для выполнения действий с информацией за определенной программой (набором команд), устройства ввода и вывода информации, которые предназначены для обеспечения взаимодействия пользователя с компьютером.

Оперативная память представляет собой последовательность ячеек емкостью в один байт, в которых хранится двоичная информация. В современных компьютерах память имеет довольно большой объем, который достигает гигабайтов. Физически оперативная память – это специальная микросхема, которая устанавливается на материнский плате

Материнская плата

Процессор На этой же материнский плате расположен и центральный процессор, который выполняет команды определенной программы, которые находятся в оперативной памяти. Важной характеристикой центрального процессору является скорость выполнения команд – быстродействие, которое определяется тактовой частотой, что измеряется в герцах. У современных компьютеров тактовая частота достигает нескольких гигагерц.

Системная шина Взаимодействие между центральным процессором и памятью осуществляется с помощью специального устройства, также расположенного на материнской плате, – системной шины Для ввода и вывод информации используются периферийные устройства. К типичным устройствам ввода информации относятся клавиатура, манипулятор мышь или трекбол, сканер, джойстик. К типичным устройствам вывода информации относятся монитор (дисплей), колонки/наушники, принтер, плоттер. Эти устройства взаимодействуют с центральным процессором и оперативной памятью также через системную шину.

Хранение информации Оперативная память сохраняет информацию только во время работы компьютера, т. е. она является энергозависимой. Для долгосрочного хранения информации предназначены специальные устройства энергонезависимой памяти. К таким устройствам относятся разные накопители информации. По обыкновению накопитель состоит из привода и носителя. Привод используется для записи или чтения информации с носителя. Современными устройствами хранения информации являются накопители на жестких дисках, дискетах, компакт-дисках, флешь-память, а также стримеры. Такие устройства называют внешней памятью в отличие от оперативной памяти, которую называют внутренней.

Адаптеры На материнской плате расположенные также разъемы для подключения адаптеров периферийных устройств. Для преобразования изображения, которое находится в памяти компьютера в видеосигналы монитора, нужно устройство, которое называется видеокартой (видеоадаптером)

Адаптеры Для работы со звуком компьютеру необходимо устройство – звуковая карта (звуковой адаптер) Для работы компьютера в сети нужно установить сетевую плату (сетевой адаптер)

Адаптеры и порты С одной стороны адаптер взаимодействует с компьютером через разъемы материнской платы, на которой он установлен, а со второй стороны - с соответствующим периферийным устройством - монитором, звуковыми колонками, сетевым оборудованием, который подключается к адаптеру через специальный разъем, который называется портом. Через порты к компьютеру подключаются также и другие устройства ввода и вывода информации, например, клавиатура, принтер, сканер.

Порт USB Современные компьютеры имеют универсальный порт - USB (universal serial bus), который обеспечивает подключение к компьютеру большинства современных периферийных устройств, включая не только стандартные, но и дополнительные, как флешь-память мобильный телефон, цифровые фото- и видео камеры, устройство Blue. Tooth, и прочие. Флешь-память позволяет быстро и удобно сохранить и перенести большие объемы информации. С помощью устройства Blue. Tooth легко организовать беспроводной обмен информацией между компьютером и другими устройствами (компьютеры, мобильные телефоны, и т. п. ) на небольшом расстоянии.

Модем Еще одним устройством, которое может понадобиться компьютеру для обеспечения работы в сети, является модем (сокращение от модулятордемодулятор)/ Это устройство чаще всего используется, если компьютеры соединяются в сеть с помощью телефонных проводов. Его основное назначение - превращать аналоговые сигналы из телефонных линий в цифровые сигналы, которые воспринимаются компьютером, и наоборот. Модемы, как и некоторые другие устройства, могут располагаться внутри компьютера, или извне, и подключаться через соответствующий порт.