Лекция. Лекция №1. Пять шариков (косточек), в меньшем (небо) по два
 Скачать 2.17 Mb.
|
|
Числовая кодировка операций, адресов ячеек и обрабатываемой информации, зависимость вида программы от ее места в памяти не давали возможности следить за смыслом программы. Для преодоления этих неудобств был придуман язык ассемблер. Для записи кодов операций и обрабатываемой информации в ассемблере используются стандартные обозначения, позволяющие записывать числа и текст в общепринятой форме, а для кодов команд – принятые мнемонические обозначения. Для обозначения величин, размещаемых в памяти, можно применять любые имена, отвечающие смыслу программы. После ввода программы ассемблер сам заменяет символические имена на адреса памяти, а символические коды команд на числовые. Использование ассемблера сделало процесс написания программ более наглядным. В конце 50-х – начале 60-х годов компьютеры второго поколения стали интенсивно использоваться государственными организациями и крупными компаниями для решения различных задач. К 1965 году большая часть крупных компаний обрабатывала финансовую информацию с помощью компьютеров. Постепенно они приобретали черты современного нам компьютера. Так, в этот период были сконструированы такие устройства, как графопостроитель и принтер, носители информации на магнитной ленте и магнитных дисках и др. Расширение области применения компьютеров потребовало создания новых технологий программирования. Программное обеспечение, написанное на языке ассемблер для одного компьютера, было непригодно для работы на другом компьютере. По этой причине, в частности, не удавалось создать стандартную операционную систему – основную управляющую программу компьютера, так как каждый производитель компьютеров разрабатывал свою операционную систему на своем ассемблере. Специалисты, использующие в своей деятельности компьютеры, вскоре ощутили потребность в более естественных языках, которые бы упрощали процесс программирования, а также позволяли переносить программы с одного компьютера на другой. Подобные языки программирования получили название языков высокого уровня. Для их использования необходимо иметь компилятор (или интерпретатор), то есть программу, которая преобразует операторы языка в машинный язык данного компьютера. Одним из первых языков программирования высокого уровня стал Фортран (FORTRAN - FORmula TRANslation), который предназначался для естественного отражения математических алгоритмов и стал необычайно популярен среди ученых. Нa Фортране можно писать большие программы, разбивая задачу на несколько частей (подпрограммы), которые программируются отдельно, а затем объединять их в единое целое. Так как Фортран предназначался, в основном, для вычислений, в нем отсутствовали развитые средства работы со структурами данных. Этот недостаток был исправлен в языке Кобол (COBOL - Common Business Oriented Language). Кобол специально предназначался для обработки финансово-экономических данных. Кроме того, разработчики постарались сделать Кобол максимально похожим на естественный английский язык, что позволило писать программы на этом языке даже неспециалистам в программировании. Со вторым поколением компьютеров началось развитие индустрии программного обеспечения. В целом, данный период развития вычислительной техники характеризуется: применением для создания компьютеров транзисторов и памяти на ферритовых сердечниках, увеличением быстродействия компьютеров до нескольких сотен тысяч операций в секунду, возникновением новых технологий программирования, языкoв программирования высокого уровня, операционных систем. Компьютеры второго поколения получили широкое распространение, они использовались для научных, инженерных и финансовых расчетов, для обработки больших объемов данных на предприятиях, в банках, государственных организациях. Третье поколение компьютеров: 1964 - 1977 годы. В 1958 инженер компании Texas Instruments Джек Килби предложил идею интегральной микросхемы - кремниевого кристалла, на который монтируются миниатюрные транзисторы и другие элементы. В том же году Килби представил первый образец интегральной микросхемы, содержащий пять транзисторных элементов на кристалле германия. Микросхема Килби занимала чуть больше сантиметра площади и была несколько миллиметров толщиной. Год спустя, независимо от Килби, Нойс разработал интегральную микросхему на основе кристалла кремния. Впоследствии Роберт Нойс основал компанию «Intel» по производству интегральных микросхем. Микросхемы работали значительно быстрее транзисторов и потребляли значительно меньше энергии. Рис. 1.19. Джек Килби и первая интегральная схема, созданная им (схема мультивибратора) Первые интегральные микросхемы состояли всего из нескольких элементов. Однако, используя полупроводниковую технологию, ученые довольно быстро научились размещать на одной интегральной микросхеме сначала десятки, а затем сотни и больше транзисторных элементов. Рис. 1.19. Основатель компании Intel Роберт Нойс В 1964 году компания IBM выпустила компьютер 1MB System 360, построенный на основе интегральных микросхем. Семейство компьютеров IBM System 360 - самое многочисленное семейство компьютеров третьего поколения и одно из самых удачных в истории вычислительной техники. Выпуск этих компьютеров можно считать началом массового производства вычислительной техники. Всего было выпущено более 20 000 экземпляров System 360. Рис. 1.20. Компьютер System 360 от IBM IMB System 360 относится к классу так называемых мэйнфреймов (мейнфре́йм или мэйнфрейм, от англ. mainframe) – большой универсальный высокопроизводительный отказоустойчивый сервер со значительными ресурсами ввода- вывода, большим объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для использования в критически важных системах (англ. mission-critical) с интенсивной пакетной и оперативной транзакционной обработкой). Компания DEC (Digital Equipment Corporation) представила модель миникомпьютера PDP-8. Мини-компьютеры, или компьютеры средней производительности, характеризуются высокой надежностью и сравнительно низкой стоимостью. Низкая по сравнению со стоимостью суперкомпьютеров стоимость миникомпьютеров позволила начать применять их в небольших организациях – исследовательских лабораториях, офисах, на небольших промышленных предприятиях. Рис. 1.21. PDP-8 от компании DEC В то же время проходило совершенствование программного обеспечения. Операционные системы строились таким образом, чтобы поддерживать большее количество внешних устройств, появились первые коммерческие операционные системы и новые прикладные программы. В 1968 году на одной из конференций Дуглас Энгельбарт из Станфордского института продемонстрировал созданную им систему взаимодействия компьютера с пользователем, состоящую из клавиатуры, указателя "мышь" и графического интерфейса, а также некоторые программы, в частности, текстовый процессор и систему гипертекста. Рис. 1.22. Дуглас Энгельбарт со своим изобретением – манипулятором типа «мышь» В 1964 году появился язык программирования Бейсик (BASIC – Beginner's All-Purpose Symbolic Instruction Code), предназначенный для обучения начинающих программистов. Бейсик обеспечивал быстрый ввод и проверку программ. Бейсик не очень подходил для написания серьезных программ, однако он давал общее представление о программировании и позволял многим, далеким от компьютеров, людям быстро овладеть основными навыками программирования. В 1970 году щвейцарец Никлаус Вирт разработал язык программирования Паскаль, также предназначенный для обучения принципам программирования. Создававшийся как язык для обучения, Паскаль оказался очень удобен для решения многих прикладных задач. Он прекрасно обеспечивал применение методов структурного программирования, что стало необходимо при создании больших программных систем. Рис.1.23. Никлаус Вирт – создатель языка Паскаль Основой для компьютеров третьего поколения послужили интегральные микросхемы, что позволило значительно уменьшить стоимость и размеры компьютеров, началось массовое производство компьютеров. В данный период развития вычислительной техники продолжалось увеличение скорости обработки информации. Компьютеры третьего поколения работали со скоростью до одного миллиона операций в секунду. Появились новые внешние устройства, облегчающие взаимодействие человека с компьютером. Увеличение быстродействия компьютеров и области их применения потребовало разработки новых методов создания программного обеспечения. Появились первые коммерческие операционные системы реального времени, специально разработанные для них языки программирования высокого уровня. Область применения компьютеров третьего поколения необычайно широка: системы обработки данных, управления, проектирования, решения различных коммерческих задач. Четвертое поколение компьютеров: 1978 - 1991 годы. В 1965 году председатель совета директоров компании Intel Гордон Мур предположил, что количество элементов на интегральных микросхемах должно удваиваться каждые 18 месяцев. В дальнейшем это правило, известное как закон Мура, было применено к скорости микропроцессоров и до сих пор не нарушалось. Рис. 1.24. Гордон Эрл Мур, один из основателей компании Intel, и иллюстрация закона Мура по результатам реальных данных В 1969 году компания Intel выпустила еще одно важное для развития вычислительной техники устройство – микропроцессор. Микропроцессор представляет собой интегральную микросхему, на которой сосредоточено обрабатывающее устройство с собственной системой команд. Конструкция микропроцессора позволяет применять его для решения широкого круга задач, создавая при этом различные функциональные устройства. Использование микропроцессоров значительно упростило конструкцию компьютеров. Практически сразу микропроцессоры получили широкое применение в различных системах управления от космических аппаратов до бытовых приборов. Рис. 1.24. Первый микропроцессор Intel 4004 и его внутренняя «начинка» В течение следующих десятилетий, следуя закону Мура, продолжалось все большее увеличение скорости и интеграции микропроцессоров. Появились сверхбольшие интегральные схемы, включающие сотни тысяч и даже миллионы элементов на один кристалл. Это позволило продолжить уменьшение размеров и стоимости компьютеров и повысить их производительность и надежность. Практически одновременно с микропроцессорами появились микрокомпьютеры, или персональные компьютеры, отличительной особенностью которых стали небольшие размеры и низкая стоимость. Благодаря своим характеристикам персональные компьютеры предоставили возможность практически любому человеку познакомиться с вычислительной техникой. Компьютеры перестали быть прерогативой крупных компаний и государственных учреждений, а превратились в товар массового потребления. Рис.1.25. Стив Джобс и Стив Возняк – создатели Apple Рис. 1.26. Аpple I (1976 г.) и Apple II (1977 г.), Apple Lisa (1983 г.) и Apple Macintosh (1984 г.) Одним из пионеров в производстве персональных компьютеров была компания Apple. Ее основатели Стив Джобс и Стив Возняк собрали первую модель персонального компьютера в 1976 году и назвали ее Apple I. В 1977 году они представили свой компьютер членам компьютерного клуба в Калифорнии и на следующий день получили заказ на 50 подобных компьютеров. Стоимость первого персонального компьютера составляла всего 500 долларов. В том же 1977 году компания Apple представила следующую модель персонального компьютера – Apple II. У новой модели был изящный пластиковый корпус со встроенной клавиатурой. Впервые компьютер приобрел черты бытового прибора. Продажи персональных компьютеров резко возросли. Apple II окончательно сломал представление о компьютере, как об огромном железном монстре, у него был изящный дизайн и дружелюбный интерфейс взаимодействия с пользователем. Персональные компьютеры не привлекали крупные компании до 1979 года, когда появился первый процессор электронных таблиц - VisiCalc. Идея VisiCalc была предложена студентом Гарварда Даниэлем Брисклином, которому пришлось решать сложные финансовые задачи, требующие большого количества вычислений. Со своим другом Бобом Франкстоном они написали VisiCalc для компьютера Apple II. Программа оказалась настолько удобной для финансовых вычислений, что многие компании стали покупать Apple II с VisiCalc для своих сотрудников. Рис. 1.26. Даниэль Брисклин и Боб Франкстон В 1981 году крупнейшая компьютерная компания IBM представила свой первый персональный компьютер - IBM PC. В течение двух лет было продано более пяти миллионов этих компьютеров. В то же время компания Microsoft начинает выпуск программного обеспечения для IBM PC. Появляются клоны IBM PC, но все они, так или иначе, отражают стандарты, заложенные IBM. Появление клонов IBM PC способствовало росту промышленного производства персональных компьютеров. Рис.1.27. Первый ПК от IBM – IBM PC В 1984 году компания Apple представила компьютер «Макинтош». Операционная система «Макинтоша» включала в себя графический интерфейс пользователя, позволявший вводить команды, выбирая их с помощью указателя "мышь". Сами команды были представлены в виде небольших графических изображений – значков. Простота использования в сочетании с большим набором текстовых и графических программ сделала этот компьютер идеальным для небольших офисов, издательств, школ и даже детских садов. С появлением «Макинтоша» персональный компьютер стал еще более доступным. Для работы с ним больше не требовалось никаких специальных навыков, а тем более знания программирования. В 1984 году компания Apple показала на телевидении первый ролик, посвященный рекламе персонального компьютера. Компьютер действительно перестал быть чем-то особенным и превратился в обычный бытовой прибор. На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали символом прогресса в XX веке. По мере того как человеку понадобится обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки – компьютеры. В классическом смысле принято выделять лишь четыре поколения ЭВМ. Однако, в новейшей истории средств вычислительной техники встречаются упоминания и о 5-ом, и о 6-ом, и даже о 7-ом поколении ЭВМ. Авторы не хотят заострять внимание на современных аспектах развития ЭВМ в этой главе, считая, что историей они станут лишь спустя определенное время. 1.2. Техника безопасности при работе с ПК Вероятность негативных последствий от использования персонального компьютера такая же, как и при эксплуатации другой бытовой техники. Общеизвестно, что важно соблюдать меры безопасности с микроволновой печью, утюгом или электрочайником. Пренебрежение элементарными рекомендациями имеет серьезные последствия для их владельцев. Компьютер – это такой же потенциальный источник угроз для здоровья, имущества и даже жизни пользователя. Непрямой вред, который незаметен сразу, это ущерб здоровью: уже ни у кого не вызывает сомнений в существовании огромной негативной нагрузки на зрение, которое становится причиной его необратимого ухудшения, покраснений и синдрома «сухого глаза»; неправильная поза при работе за компьютером вызывает многочисленные заболевания суставов, грудной клетки и регулярные боли различного характера; бомба замедленного действия – чрезмерная нагрузка на психику пользователя. Необходимость постоянно концентрировать свое внимание на многочисленных деталях и смене картинок на мониторе становятся причиной переутомления. Общие правила безопасности. Техника безопасности при работе с компьютером в университете предусматривает наличие общедоступной инструкции, в которой указаны обязательные требования к обустройству рабочего места и процессу использования техники. Эти правила едины по всему вузу, их выполнение контролируется руководящими органами. Основные правила организации пространства вокруг рабочего места: при длительном и интенсивном использовании, на поверхности модулей ПК (системный блок, монитор, мышка и т.д.) возникают небольшие разряды тока. Эти частицы активизируются во время прикосновений к ним и приводят к выходу техники из строя. Нужно регулярно использовать нейтрализаторы, увлажнители воздуха, антистатики; вокруг стола не должно быть свисающих проводов, пользователь не должен контактировать с ними; важна целостность корпуса розетки и штепсельной вилки; помещение должно хорошо вентилироваться и охлаждаться в жаркую пору года. Важен своевременный отвод избыточного тепла от техники. Требования безопасности. Для студентов и работников университета в обязательном порядке проводится устный базовый инструктаж, в дальнейшем его печатный текст должен предоставляться для подробного изучения. Организация в обязательном порядке размещает информационный лист на видном месте. Инструктаж охватывает полный цикл контакта человека с компьютером. Он начинается с установки оборудования сервисной службой и заканчивается утилизацией непригодного устройства. Перед началом работы. Даже если речь идет о рабочем месте, которое используется каждый день и регулярно проверяется специалистами (как, например, в учебном заведении), нельзя терять бдительность. Перед тем, как включить компьютер, необходимо уделить пару минут следующим действиям: нужно убедиться в том, что в зоне досягаемости отсутствуют оголенные провода и различные шнуры. Они не только мешают работе, но и несут потенциальную опасность в случае короткого замыкания; нельзя начинать работу на технике с видимым повреждением. В случае обнаружения трещины на корпусе или повреждений другого рода, нужно обратиться за помощью к преподавателю или в информационно-вычислительный центр университета. Вышеуказанное относиться и к ПК с неисправным индикатором включения/выключения. Предметы на столе не должны мешать обзору, пользованию мышкой и клавиатурой. Поверхность экрана должна быть абсолютно чистой; на системном блоке не должно находиться никаких предметов, так как в результате вибраций может нарушиться работа устройства. |