лекции. лекции по итпд. Конспект лекций по дисциплине Информационные технологии в профессиональной деятельности Автор Добышева Ксения Олеговна
 Скачать 1.6 Mb.
|
Лекция 3Тема 1.3. Средства информационных и коммуникационных технологийЦель: Знакомство с развитием и классификацией технических средств и информационных ресурсов. План лекции: Этапы развития технических средств и информационных ресурсов Классификация средств обработки информации. Классификация персональных компьютеров. Одной из важных сторон практической деятельности человека всегда были вычисления. Они могут быть выполнены устно, письменно, в инструментальной форме и прошли долгий путь развития: от счёта на пальцах до современных компьютеров. Древние приспособления для счёта Много тысяч лет назад древние люди производили счёт с помощью зарубок на деревянных поверхностях и верёвочных узелков. Самые ранние упоминания о вычислительных устройствах встречаются в древнегреческих рукописях. Первое вычислительное устройство - древнегреческий абак или «саламинская доска» представлял собой посыпанную морским песком дощечку с камешками. В Древнем Риме абак назывался calculi или abaculi и изготавливался из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. Слово calculus означает «галька», «голыш». Позднее появились счёты. Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделённой на верхние и нижние секции. На Руси с XV века получил распространение «дощаный счет», который представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки. Механические вычислительные устройства Первые, дошедшие до нас чертежи суммирующей машины, принадлежат немецкому учёному Вильгельму Шикарду. Её называли «часы для счёта». В 1642 году, 19-ти летний Блез Паскаль предложил конструкцию арифмометра, который умел только складывать и вычитать числа. Поводом для изобретения арифмометра было участие Паскаля в утомительных финансовых расчётах, которые по поручению правительства выполнял его отец. В арифмометре Паскаля число кодировалось положением колёсика с 10 зубцами. Колёсико единиц было связано с колёсиком десятков, колёсико десятков с колёсиком сотен и т.д. Это устройство обрабатывало шестизначные числа. Через 52 года немецкий учёный Вильгельм фон Лейбниц продемонстрировал механический умножитель, имитирующий механический школьный алгоритм «умножение в столбик», который уже мог выполнять и деление. Счётная машина на паровом двигателе В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж, декан кафедры математики Кембриджского университета, разработал проект вычислительной машины, в основе которого лежал принцип программного управления и назвал её «Аналитической машиной». Она должна была приводиться в действие силой пара. В то время французские учёные применили любопытный метод вычислений, давший неплохие результаты. Большая задача разбивалась на небольшие части, состоящие лишь из простых операций, и поручалась большому количеству людей, ничего не знающих в математике, кроме арифметических операций. Бэббидж решил для таких операций приспособить машины. В 1822 году он опубликовал статью с описанием машины для вычисления и печати таблиц математических функций и в том же году построил рабочую модель, заслужившую восторженный приём Лондонского Королевского Общества. В проекте Бэббиджа были предусмотрены все основные элементы, присущие современным компьютерам: склад для хранения чисел (память); фабрика для их обработки (арифметическое устройство); контора для управления обработкой (процессор). Электромеханические вычислительные машины Начало компьютерной революции дают первые ЭВМ, созданные в 30-е годы независимо друг от друга американским физиком Дж. Атанасовым и немецким инженером К. Цузе. ЭВМ К. Цузе была создана для шифровки и дешифровки секретных военных сообщений и работала уже в конце 30-х годов и продолжала работать до 1953 года. Машина Дж. Атанасова служила для решения физических задач. Электромеханические машины Атанасова и Цузе можно отнести к машинам «нулевого» поколения. Их главным компонентом было электромеханическое реле. Развитие электронных вычислительных машин можно условно разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ), которые имеют свои характерные особенности. Первый этап (ЭВМ первого поколения) – до конца 50-х годов XX века. Точкой отсчета эры ЭВМ считают 1946 год, когда был создан первый электронный компьютер ЭНИАК (ElectronicNumericalIntegratorandComputer). Вычислительные машины этого поколения строились на электронных лампах. Второй этап (ЭВМ второго поколения) – до середины 60-х годов XX века. Развитие электроники привело к изобретению в 1948 г. нового полупроводникового устройства – транзистора, который заменил лампы. Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также к увеличению надежности и производительности Третий этап (ЭВМ третьего поколения) – до начала 70-х годов XX века. Элементной базой в ЭВМ третьего поколения являются интегральные схемы. Машины третьего поколения – это семейство машин с единой архитектурой, т.е. программно-совместимых. Они имеют развитые операционные системы, обладают возможностями мультипрограммирования. Четвертый этап (ЭВМ четвертого поколения). Этот этап условно делят на два периода: первый – до конца 70-х годов и второй – с начала 80-х годов по настоящее время. В первый период успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов. В 1971 г. был изготовлен первый микропроцессор – большая интегральная схема, в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. Благодаря ОС, обеспечивающей простоту общения с этой ЭВМ, большой библиотеки прикладных программ по различным отраслям человеческой деятельности. С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Для этого периода характерно широкое применение систем управления базами данных, компьютерных сетей, систем распределенной обработки данных. Классификация средств обработки информации Существуют различные системы классификации электронных средств обработки информации: по архитектуре, по производительности, по условиям эксплуатации, по количеству процессоров, по потребительским свойствам и т. д. Один из наиболее ранних методов классификации – классификация по производительности и характеру использования компьютеров. В соответствии с этой классификацией компьютерные средства обработки можно условно разделить на следующие классы: микрокомпьютеры; мэйнфреймы; суперкомпьютеры. Микрокомпьютеры. Первоначально определяющим признаком микрокомпьютера служило наличие в нем микропроцессора, т. е. центрального процессора, выполненного в виде одной микросхемы. Современные модели микрокомпьютеров обладают несколькими микропроцессорами. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др. Мэйнфреймы. Предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест. Несколько мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи. Суперкомпьютеры. Это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 МФЛОПС (МФЛОПС – сто миллионов операций в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Создать такие высокопроизводительные ЭВМ по современной технологии на одном микропроцессоре не представляется возможным. Поэтому суперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем. Персональные компьютеры (ПК) – это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные вычислительные машины – от дешевых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем емкостью в десятки гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами. Классификация персональных компьютеров. Персональные компьютеры по конструктивным особенностямподразделяются: на стационарные (настольные); переносные - портативные (Laptop), блокноты (Notebook), карманные (Palmtop). Причин использования персональных компьютеров (ПК) в профессиональной деятельности может быть множество, и в зависимости от целей и решаемых задач для автоматизации рабочего места специалиста выбирается определенный тип компьютера. Если вы бухгалтер, то желание автоматизировать трудоемкий бухгалтерский учет может быть причиной приобретения настольного ПК. Менеджеру, работа которого связана с разъездами, подойдет ноутбук для качественного оформления договоров и облегчения работы с клиентской базой данных. Желание автоматизировать учет товаропотоков приведет коммерсанта к мысли о приобретении мобильного карманного компьютера. Все компьютеры можно разделить на несколько категорий: базовые настольные ПК — универсальные настольные ПК; мобильные компьютеры — карманные (ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК (ноутбуки), а также носимые (надеваемые) компьютеры и телефоны-компьютеры; специализированные ПК — сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня; суперкомпьютерные системы. Каждой категории компьютеров соответствует своя специфичная программно-аппаратная инфраструктура. Контрольные вопросы к лекции: Какую роль играла и играет информатизация в развитии общества? Какие новые информационные возможности открыли перед обществом средства связи? Как это повлияло на экономическое развитие общества? Практические задания для самостоятельной работы: Нарисовать схему расположения компьютеров в кабинете. Подберите материал для выполнения «Плакат-схема. История развития информационного общества». Иллюстрации подберите в Интернете. Выполнить реферат «Развитие электронных вычислительных машин». Остановились Лекция 4Тема 1.4. Основные информационные процессы и их реализация.Цель: Знакомство с основными принципами обработки информации План лекции: Принципы обработки информации. Арифметические и логические основы работы компьютера. Алгоритмы и способы их описания. Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор). Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или». Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B). Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А& В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей: Обозначим 0 – ложь, 1 – истина
Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец. В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличии от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации. Алгоритм обладает следующими свойствами. Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке. Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае. Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения. Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ. Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде). Способы описания алгоритмов словесный (на естественном языке); графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы); программный (с помощью языков программирования)  Контрольные вопросы к лекции: Основные понятия алгебры логики? Свойства алгоритма? Основные элементы блок-схем? Практические задания для самостоятельной работы: Выполнить задания с использованием таблиц истинности. Составить блок-схему алгоритма. |