Технічні засоби виробництва
1. Інформація і дані
Будь-яка діяльність людини
базується на інформації. У контексті
автоматизованої обробки
Інформація невіддільна від процесу інформування користувачів, тому відомості стають інформативними, тобто перетворюються на інформацію, лише у разі їх новизни й достовірності, коли вони зменшують невизначеність з того чи іншого питання. На шляху від джерела до користувача інформація зазнає перетворень, в яких змістові аспекти повідомлень відходять на другий план. Інформація — це не будь-які відомості, вона несе щось нове, що зменшує наявну невизначеність. Інформація стає повідомленням, виражається певною мовою у вигляді знаків і може бути записана на матеріальному носії (повідомлення є формою передачі інформації). Інформація передається в канали суспільної комунікації.
Інформація — це відомості про навколишній світ (об'єкти, явища, події, процеси тощо), які зменшують міру наявної невизначеності, неповноти знань, відчужені від їх творця та які стали повідомленнями (вираженими певною мовою у вигляді знаків, у тому числі й записаними на матеріальному носії). Їх можна відтворювати шляхом передачі людьми усним, письмовим або іншими способами (за допомогою умовних сигналів, технічних та обчислювальних засобів та ін.).
Обов'язкові атрибути інформації: наявність носія, джерела і приймача, а також каналів зв'язку між ними (рис. 1,1).
Рис. 1.1. Атрибути інформації
Процес насичення виробництва й усіх сфер життя і діяльності людини інформацією називається інформатизацією.
Наука, що вивчає властивості інформації, питання її збирання, зберігання, пошуку, опрацювання, перетворення, поширення і використання у різних сферах діяльності людини, називається інформатикою.
Говорячи про інформацію, мають на увазі її властивості, а саме:
1) інформація достовірна, якщо вона
відображає істинний стан
2) інформація повна, якщо її достатньо для розуміння і прийняття рішень;
3) інформація чітка й зрозуміла,
якщо вона виражена мовою,
4) цінність, якість інформації —
це міра розширення, розвитку
тезауруса (систематизованого
5) адекватність інформації —
це певний рівень
Таким чином інформація, має бути достовірною, переконливою, повною, точною, корисною, новою, оперативною та актуальною.
Інформація класифікується за видами:
Наукова інформація найбільш повно відображає об'єктивні закономірності природи, суспільства, мислення. За галузями одержання або користування її поділяють на політичну, технічну, біологічну, фізичну тощо, за призначенням — на масову і спеціальну.
У системах організованого управління виокремлюють економічну інформацію, пов'язану з управлінням людьми.
Економічна інформація відображає процеси виробництва, розподілу, обміну і споживання матеріальних благ і послуг У зв'язку з тим, що економічна інформація пов'язана переважно із суспільним виробництвом, її часто називають виробничою інформацією.
Економічна інформація характеризується великим обсягом, багаторазовим використанням, оновленням і перетворенням, великою кількістю логічних операцій і відносно нескладних математичних розрахунків для отримання багатьох видів результативної інформації.
Дані — це інформація, подана у формалізованому вигляді, прийнятому для опрацювання автоматичними засобами за можливої участі людини (вхідні, вихідні дані, база даних тощо).
Виходячи з наведених
Рис. 1.2. Співвідношення інформації та даних
Дані та команди.
«Дані» - важлива, але не єдина частина будь-якої інформації. Вони виявляють її змістовність. Слід, який залишив метеорит, - це дані для дослідників. Фотографія цього сліду – теж дані. Результат, показаний спортсменом на стометрівці, - це дані, які можуть бути використані при виявленні переможця. Шкільний конспект – це дані, за допомогою яких школярі закріплюють знання про навколишнє середовище. Цінники в магазинах – це теж дані, на основі яких приймаються рішення про придбання будь-чого, або відмови від нього. Зміст підручників, газет, журналів, програм телепередач – все це дані.
Про те, що інформація складається не тільки з даних, ми дізнаємося з наступного прикладу.
Приклад1. Під час уроку пролунав дзвінок, але ніхто з учнів роботу не припинив – всі продовжували писати контрольну. Через п'ять хвилин, коли вчитель сказав, що урок закінчено, учні здали зошити й вийшли на перерву.
Спробуємо відповісти на три питання.
- Чи передав вчитель інформацію?
- Чи є ця інформація для учнів новою?
- Що ж нове вчитель повідомив учням?
З першим питанням все
просто. Так вчитель передав сигнал,
який був почутий та сприйнятий.
Значить він передав
Значно складніше з другим питанням – тут виникає парадокс. Очевидно, що ніяких нових даних вчитель не повідомив, адже про те, що урок закінчився, учні і так знали, завдяки іншому сигналу (дзвінку). Але не менш очевидно і те, що вчитель все ж таки, щось нове повідомив, адже за дзвінком учні не залиши клас, а після слів вчителя зробили це.
Цей парадокс вирішується, якщо припустити, що інформація складається не тільки із даних, а іще з чогось. Так що ж несла в собі інформація, отримана від вчителя?
Напевно ви здогадалися, що в словах вчителя була скрита команда. Отримавши її учні:
- Опрацювали раніше отримані дані (дзвінок) …
- …і прийняли рішення здавати зошити.
Цей приклад наглядно показує нам, що інформація може містити в собі не тільки дані, але й команди. Розділення інформації на дані і команди є дуже важливим. Це лежить в основі роботи всієї сучасної обчислювальної техніки.
2. Інформаційний процес.
Інформація не існує сама по собі, так як вона має на увазі на явлення об'єкту (джерела), відбиваючого інформацію, та суб'єкт (споживач),який її сприймає. Будь яка подія, будь яке явище є джерелом інформації.
Процес передачі інформації від джерела до споживача називається – інформаційним процесом.
При телефонній передачі джерело повідомлення – той який говорить. Кодуючий пристрій, який змінює звуки слів в електричні імпульси, - це мікрофон. Канал, по якому передається інформація – телефонний провід. Та частина слухавки, яку ми підносимо до вуха, є декорацією.
Тут електричні сигнали знову перетворяться в звуки. Потім інформація поступає в «приймаючий пристрій» - вухо людини на іншому кінці проводу.
2.1 Кількість інформації.
Інформація – довільна послідовність символів, тобто будь-яке слово, кожний новий символ збільшує кількість інформації. Як же виміряти кількість інформації? Для цього, так як і для виміру довжини, маси і т.д. потрібен еталон. Яке ж слово потрібно взяти за еталон? Перед тим як вибрати це слово необхідно вибрати абетку – матеріал, з якого буде створено це слово. Зазвичай алфавіт беруть двосимвольний. Наприклад, він може складатися з цифр 1 і 0. Еталоном, вважається слово, яке складається з одного символу такої абетки. Кількість інформації, яка міститься в цьому слові, приймають за одиницю, називають бітом. Маючи еталон кількості інформації можна порівняти будь яке слово з еталоном. Легше порівняти ті слова, які теж записані в двосимвольній абетці.
2.2 Цінність інформації.
Кількість інформації в двох повідомленнях може бути абсолютно однаковим, а зміст абсолютно різним. Два слова, наприклад «Мир» та «Рим», містять однакову кількість інформації, складаються з одних і тих самих букв, але зміст слів різний.
В побутовому житті як правило, оцінюються отриманні відомості зі змістової сторони: нові відомості сприймаємо не як певну кількість інформації , а як новий зміст.
Пасажири їдуть в автобусі. Водій повідомляє про зупинку. Деякі люди виходять, решта не звертають увагу на слова водія - передану їм інформацію. Чому? Тому що інформація, в даному випадку, має різну цінність для одержувачів, в ролі яких в цьому прикладі виступають пасажири. Вийшов той, для кого інформація була цінна. Тож, цінність можна визначити як властивість інформації, яка впливає на поведінку її одержувача.
2.3 Обробка інформації.
Поняття обробки інформації є достатньо широким. Ведучи мову про обробку інформації, слід дати поняття інваріантна обробка. Зазвичай ним є зміст повідомлення (зміст інформації, укладеної в повідомлені). При автоматизованої обробці інформації об'єктом обробки служить повідомлення, і тут важливо провести обробку таким чином, щоб інваріанти перетворень повідомлення відповідали інваріантам перетворень інформації.
Ціль обробки інформації в цілому визначається цілю функціонування деякої системи, з якою пов'язаний розглянутий інформаційний процес. Однак для досягнення цілі завжди доводиться вирішувати ряд взаємопов'язаних задач.
До прикладу, початкова стадія інформаційного процесу – рецепція. В різних інформаційних системах рецепція відображається в таких конкретних процесах, як відбір інформації ( в системах навчально-технічної інформації),
перетворення фізичних величин в вимірювальний сигнал ( в інформаційно-вимірювальних системах), роздратованість та відчуття (в біологічних системах) і т.д.
Процес рецепції починається на кордоні, який відділяє інформаційну систему від навколишнього світу. Тут, на межі, сигнал навколишнього світу перетворюється в форму, зручну для подальшої обробки. Для біологічних систем і багатьох технічних систем, наприклад читаючих автоматів, ця межа більш менш чітко відображена. В інших випадках вона в значній мірі умовна. Що торкається внутрішньої межі процесу рецепції, то вона практично завжди умовна і вибирається в кожному конкретному випадку виходячи зручності дослідження інформаційного процесу.
3. Які елементи входять в загальну схему ЕОМ.
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) це універсальні електричні пристрої обробки та накопичення інформації.
пам'ять |
Який би із сучасних комп'ютерів ми не розглядали, всі вони, за деяким винятком, мають загальну принципову схему, або, як кажуть, архітектуру (мал.1)
Процесор |
↔
↕
Пристрій введення - виведення |
Ця схема була запропонована в 1946 році одним з геніальних створювачів перших ЕОМ американцем Джоном Фон Непманом.
Процесор – це своєрідний «мозок» ЕОМ. Він керує спільною працею всіх пристроїв
Пристрій введення та виведення забезпечує ввід інформації в пам’ять ЕОМ та видачу її назовні, тобто обмін інформації з зовнішнім світом.
Розрізняють зовнішню
3.1 Архітектура ЕОМ
Зараз найбільш широке використання отримали персональні ЕОМ (ПЕОМ), направленні для персональної роботи.
Персональні ЕОМ - це обчислювальна машина, яка може бути встановлена на будь-якому робочому місці (наприклад, на письмовому столі).
В склад професійних персональних ЕОМ входять:
- Пристрій відображення інформації
- Клавіатура з системним блоком.
- Пристрій запису інформації.
- Пристрій друку.
- «миш».
В якості пристрою який відображає інформацію в персональних ЕОМ використовують спеціальний дисплей, або їх називають монітори. В цих пристроях інформація виводиться на екран електронно-проміневою трубкою в вигляді двокольорових або багатокольорових зображеннях: текстів, схем, малюнків та ін.
Клавіатура призначена для передачі інформації від людини до ЕОМ та схожа на клавіатуру звичайної друкарської машинки.
В системний блок входять програмований пристрій керування ( процесор) та внутрішня пам’ять ( ОЗУ та ПЗУ).
В якості пристрою запису інформації використовують зовнішні магнітні носії: магнітофони, спеціальні накопичувачі, які називаються дисководами (Накопичувачі на гнучких магнітних дисках – НГМД, та накопичувачі на жорстких магнітних дисках, їх по іншому називають «вінчестерами», програвачі лазерних компакт-дисків – CDROM.
Пристрій друкування або принтер – його призначення повністю вказане в його назві – швидко та точно роздрукувати інформацію на папері.
«Миш» - це пристрій для передачі інформації від людини до ЕОМ. « Миш» представляє собою невелику коробочку з кулькою на дні, яку людина може пересувати по поверхні столу і при цьому переміщенні посилає сигнал до ЕОМ. За допомогою цього пристрою можливо вводити в ЕОМ малюнки. Для цього достатньо покласти малюнок на стіл і обвести його «мишкою».
Окрім цього, ЕОМ може містити пристрої вводу та виводу для отримання інформації від різних датчиків і подачі сигналів керування різним маніпуляторам, працям та ін. виконавцям.
3.2 Внутрішня архітектура ЕОМ
Зв’язок та обмін інформацією між компонентами ЕОМ здійснюється з допомогою магістралі.
Магістраль – це загальна лінія провід, до якої паралельно підключають всі компоненти ЕОМ. Посилаючи по магістралі електричні сигнали, будь-який компонент ЕОМ може передавати інформацію іншим компонентам (або іншій машині по каналу).
Під компонентами ми розуміємо різноманітні пристрої. Підключаючи до магістралі різні набори модулів, можливо отримувати різні ЕОМ. Такий магістрально – модульний принцип побудови ЕОМ отримав зараз широке розповсюдження, так як має особливі властивості:
- Процесор керує нашими пристроями за допомогою тих же команд, якими він працює з пам’яттю.
- Можливо підключати до магістралі нові зовнішні пристрої. При цьому не потребує ніяких змін в вже існуючих пристроях, процесорі, пам’яті.
- З готових модулів можна легко складати ЕОМ різної потужності та призначення. Склад ЕОМ можна легко змінювати в процесі експлуатації.
4 Яке призначення процесора.
Процесор – це своєрідний «мозок» ЕОМ. Він керує спільною працею всіх пристроїв. Процесор насамперед здійснює всі можливі операції над числами – операції складання, віднімання, помноження та ділення над цілими та речовими числами. За цією причиною ЕОМ і називають обчислювальною машиною. Крім того, процесор може виконувати різні перетворення символів і пересилати їх по лініям зв’язку з одних пристроїв введення-виведення на інші.
В пам’яті комп’ютера зберігаються програми і та інформація яка опрацьовується для поточного та майбутнього використання. Пам’ять зберігає інформацію, передає її на обробку процесору і приймає від нього отриману в результаті обробки нову інформацію. Вся пам’ять ЕОМ за особливостями поділяється організації та використання поділяється на внутрішню та зовнішню.
В пам'яті комп'ютера зберігаються програми і та інформація яка обробляється для поточного та майбутнього використання. Пам'ять зберігає інформацію, передає її на обробку процесору і приймає від нього отриману в результаті обробки нову інформацію. Вся пам'ять ЕОМ за особливостями організації та використання ділиться на внутрішню та зовнішню.
Основну частину внутрішньої пам'яті створюють оперативний запам'ятовуючий пристрій ( ОЗУ) та постійно запам’ятовуючий пристрій (ПЗУ).
ОЗУ служить
для зберігання інформації під
час її безпосередньої обробки.
Основне достоїнство ПЗУ полягає в тому, що інформація яка в ньому зберігається не знищується при відключенні комп’ютера. Однак ця властивість тягне за собою і великий недолік: її не можна змінювати. Інформація заноситься в ПЗУ тільки один раз – при його виготовлені. Процесор лише читає її з високою швидкістю, однак змінювати та доповнювати не може. В зв’язку з цим ПЗУ порівнюють зі складом, з якого можна тільки отримувати що-небудь. Зазвичай в ПЗУ заносять інструкції по запуску комп’ютера.
Зовнішня
пам’ять використовується в
5.Охарактреризуйте
покоління ЕОМ та зв’яжіть
його з інформаційною
Історію розвитку ЕОМ варто описувати, використовуючи знання про покоління обчислювальних машин. Кожне покоління ЕОМ характеризується своїми конструктивними особливостями і можливостями. Зробимо опис кожного з поколінь, однак пам'ятатимемо, що розподіл ЕОМ на покоління є умовним, оскільки водночас випускалися машини різного рівня.
5.1 Перше покоління
Різкий стрибок у розвитку обчислювальної техніки відбувся в 40-х роках, після Другої світової війни, і пов'язаний він був із появою якісно нових електронних пристроїв - електронно-вакуумних ламп.
Електричні схеми, побудовані на цих лампах, працювали значно швидше, ніж схеми на електромеханічних реле. Зросла швидкодія обчислювальних машин, і релейні машини були усунуті продуктивнішими і надійнішими електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Застосування ЕОМ значно розширило коло розв'язуваних завдань. Доступними стали завдання, які раніше просто не ставилися: розрахунки інженерних споруд, розрахунки руху планет, балістичні розрахунки тощо.
Перша ЕОМ створювалася в 1943 - 1946 pp. у США і називалася ЕНІАК (ENIAC-Electronic Numerical Integrator and Calculator - електронно-числовий інтегратор і обчислювач). Ця машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, багато електромеханічних реле, причому щомісяця виходило з ладу близько 2 тисяч ламп. У машини ЕНІАК, а також в інших перших ЕОМ був серйозний недолік -програма, що виконувалася і зберігалася не в пам'яті машини, а набиралася складним способом за допомогою зовнішніх перемичок. У 1945 р. відомий математик і фізик-теоретик фон Нейман сформулював загальні принципи роботи універсальних обчислювальних пристроїв.
За фон Нейманом, обчислювальна машина повинна керуватися програмою з послідовним виконанням команд, а сама програма — зберігатися в пам'яті машини. Перша подібна ЕОМ була побудована в Англії в 1949 р.
У 1951 році в СРСР була створена «МЗСМ»
(малая злектронно-счетная
ЕОМ постійно вдосконалювалися, завдяки чому до середини 50-х років їх швидкодію вдалося підвищити від кількох сотень до кількох десятків тисяч операцій за секунду. Однак при цьому електронна лампа залишалася най-ненадійнішим елементом ЕОМ. Використання ламп почало гальмувати подальший прогрес обчислювальної техніки.
Згодом на зміну лампам прийшли напівпровідникові прилади. Так завершився перший етап розвитку ЕОМ. Обчислювальні машини цього етапу прийнято називати ЕОМ першого покоління.
Характерними рисами ЕОМ першого покоління є застосування електронних ламп у цифрових схемах, великі габарити, а також трудомісткий процес програмування.
Насправді, ЕОМ першого
покоління розміщувалися у
5.2 Друге покоління
Розробники ЕОМ завжди прямували за прогресом в електронній техніці. Коли в середині 50-х років на зміну електронним лампам прийшли напівпровідникові прилади, почалося переведення ЕОМ на напівпровідники.
Напівпровідникові прилади (транзистори, діоди) були, по-перше, значно компактнішими, ніж їхні лампові попередники. По-друге, вони мали триваліший термін служби. По-третє, споживання енергії в ЕОМ на напівпровідниках було істотно нижчим. З упровадженням цифрових елементів на напівпровідникових приладах почалося створення ЕОМ другого покоління.
ЕОМ другого покоління відрізняються застосуванням напівпровідникових елементів і використанням алгоритмічних мов програмування.
Завдяки застосуванню більш досконалої елементної бази почали створюватися невеликі ЕОМ, сталося розподілення обчислювальних машин на великі, середні й малі. В Україні першою малою ЕОМ стала машина «Днепр-1», серійне виробництво якої було налагоджено на заводі «Арсенал» (м. Київ). ЕОМ «Днепр-1» передувала унікальній за своєю архітектурою машині «Мир-1», розробленій в 1965 р. в Інституті кібернетики (керівник В.М. Глушков). Машина «Мир-1» та її наступна модифікація «Мир-2» передбачались для інженерних розрахунків, які виконував на ЕОМ сам користувач без допомоги оператора.
У СРСР були розроблені і широко використовувалися також малі ЕОМ «Раздан» і «Наїрі». До середніх ЕОМ належали машини серій «Урал», «М-20» і «Минск». Але рекордною серед вітчизняних машин другого покоління і однією з найкращих у світі була «БЗСМ-6», створена колективом на чолі з академіком CO. Лебедєвим. Ця машина виконувала понад 1 млн. операцій за секунду.За кордоном найпоширенішими машинами другого покоління були «Елліот» (Англія), «Сіменс» (ФРН), «Стретч» (США).
5.3Третє покоління
Чергова зміна поколінь ЕОМ відбулася наприкінці 60-х років при переході від напівпровідникових приладів у пристроях ЕОМ до інтегральних схем. Інтегральна схема (мікросхема) - це невелика пластинка кристалу кремнію, на якій розміщуються сотні і тисячі елементів: діодів, транзисторів, конденсаторів, резисторів тощо.
Застосування інтегральних схем надало можливість збільшити кількість електронних елементів в ЕОМ без зміни їхніх реальних розмірів. Швидкодія ЕОМ зросла до 10 мільйонів операцій за секунду. Крім того, складати програми для ЕОМ стало під силу простим користувачам, а не тільки фахівцям у галузі електроніки.
Характерними рисами ЕОМ третього покоління є застосування інтегральних схем і можливість використання розвинутих мов програмування (мов високого рівня).
У третьому поколінні з'явилися великі серії ЕОМ, що розрізняються за своєю продуктивністю і призначенням. Це родина великих і середніх машин IBM 360/370, розроблених у США. У Радянському Союзі й у країнах РЕВ були створені аналогічні серії машин: ЄС ЕОМ (Єдина Система ЕОМ, машини великі і середні), CM ЕОМ (Система Малих ЕОМ) і «Електроніка» (система мікро-ЕОМ).
5.4 Четверте покоління
У процесі вдосконалення мікросхем збільшувалася їхня надійність і щільність розміщених в них елементів. З'явилися великі інтегральні схеми (ВІС), у яких на один квадратний сантиметр припадає декілька десятків тисяч елементів. На основі ВІС були розроблені ЕОМ наступного четвертого покоління.
Завдяки ВІС на одному невеличкому кристалі кремнію стало можливим розмістити таку велику електронну схему, як процесор ЕОМ (про процесори йтиметься пізніше). Однокристальні процесори згодом почали називати мікропроцесорами. Перший мікропроцесор був створений компанією Intel (США) у 1971 р. Це був 4-розрядний Intel 4004, що містив 2250 транзисторів і виконував 60 тис. операцій за секунду.
Мікропроцесори стали основою міні-ЕОМ, а потім і персональних комп'ютерів, тобто ЕОМ, орієнтованих на одного користувача. Почалася епоха персональних комп'ютерів (ПК), що триває і досі. Однак четверте покоління ЕОМ - це не тільки покоління ПК. Крім персональних комп'ютерів, існують й інші, значно потужніші комп'ютерні системи.
ЕОМ четвертого покоління характеризуються застосуванням мікропроцесорів, побудованих на великих інтегральних схемах.
Вплив персональних комп'ютерів на уявлення людей про обчислювальну техніку виявився настільки великим, що поступово з ужитку зник термін «ЕОМ», а його місце зайняло слово «комп'ютер».
5.6 П'яте покоління
Починаючи із середини 90-х років, у потужних комп'ютерах застосовуються супермаштабні ВІС, які вміщують сотні тисяч елементів на квадратний сантиметр. Багато фахівців почали говорити про комп'ютери п'ятого покоління.
Характерною рисою комп'ютерів п'ятого покоління повинно бути використання штучного інтелекту і природних мов спілкування.