Информатика, история её развития. Понятие
Информации. Файловая структура.
I. Организационный момент.
а) знакомство,
б) название курса, его назначение, отличие от школьного курса,
в) объем курса, основные темы.
И. Понятия «ИНФОРМАЦИЯ» и «ИНФОРМАТИКА» III. Краткий исторический очерк.
1. Из истории вычислительных приборов
1.1 изобретение абака, счетов;
1.2 изобретение логарифмической линейки;
1.3 суммирующая машина Б. Паскаля;
1.4 механический калькулятор Г. Лейбница;
1.5 арифмометры;
1.6 аналитическая машина Ч. Беббиджа;
1.7 статистический табулятор Г. Холлерита.
2. Развитие электронно-вычислительных машин:
2.1 первое поколение,
2.2 второе поколение,
2.3 третье поколение,
2.4 четвертое поколение. IV. Файловая структура
Человек живет не в замкнутом сосуде, а в обществе, где его окружают такие же люди, животные, где происходят различные явления и события, т.е. человек постоянно получают различную информацию.
Пр. 1. Первобытный человек слышит рев льва. Он думает и принимает
решение, выполняет его (убегает).
Пр. 2. Вы утром слушаете прогноз погоды - «Идет дождь». Принимаете
решение взять зонт, одеть плащ.
Пр. 3. Вышли на улицу в свитере. К обеду засияло солнце, Вам стало
жарко - вы сняли свитер. П- через ощущение: энергия.
Пр. 4. Вы едите на машине, встречная машина показала поворот
вправо.
Пр. 5. Разговор в магазине. Если нет покупателей - вы
ИНФОРМАЦИЯ - это любые данные об окружающем нас мире, живой и неживой природе.
Различная информация является источником, основой для принятия решений. Решения же опять реализуются через действия, или команду, через подаваемые сигналы, т.е. через информацию.
Пример С очередью. Приняли решение: а) уходите;
б) спрашивайте «Кто последний?» и сами встаете в очередь. - т.е. ставите в известность окружающих, что Вы в очереди.
Человек всегда обрабатывает информацию:
• узнать новые данные (П из газет, книг, по радио, телевидению, от учителей);
• использует известные данные (П на работе и в повседневной жизни);
• создать новую информацию (П в науке, искусстве, литературе).
Информация имеет очень большое значение в современном мире. Во всех областях человеческой деятельности приходится обрабатывать информацию.
В сельском хозяйстве, промышленности и обслуживании обработка информации не является основной деятельностью. Но есть области, где обработка информации- это основная деятельность. Это, пример, наука, управление, политика.
Больше половины людей в мире занимается обработкой информации.
Информатика - это наука, которая изучает общие законы получения, обработки, хранения и передачи информации с помощью ЭВМ.
ЭВМ - электронно - вычислительная машина или компьютер.
Компьютер это электронное устройство для обработки информации.
Появление вычислительных машин в 50 - х годах создало еще до становления информатики необходимую ей оптимальную поддержку.
Но, конечно, с информацией люди оперировали очень задолго до появления компьютера.
Краткий исторический очерк создания вычислительных машин
1.1 Во все времена людям нужно было считать. В туманном доисторическом прошлом они считали на пальцах или делали насечки на костях. Примерно 4000 лет назад, на заре человеческой цивилизации, были изобретены уже довольно сложные системы счисления, позволявшие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить другие вычисления.
1.2 Несколько тысячелетий спустя появились первые ручные вычислительные инструменты. Фундамент компьютерной революции, которая бурно происходит в наше время, закладывался медленно и далеко не гладко. Отправной точкой этого процесса можно считать изобретение счетов, сделанное более 1500 лет назад, в странах Средиземноморья. Этим нехитрым устройством, состоящим из набора костяшек, нанизанных на стержни, купцы пользовались для своих расчетов. Счеты оказались очень эффективным инструментом и вскоре распространились по всему свету, и применяются еще и по сей день.
1.3 Европейские мыслители 17 века были увлечены идеей создания счетных устройств. Одним из самых плодотворных изобретателей был шотландец Джон Непер, теолог и математик. В 1614 году были опубликованы его открытия логарифмов. Таблицы Непера, расчеты которых требовали очень много времени, были позже «встроены» в удобное устройство, чрезвычайно ускоряющее процесс вычисления -логарифмическую линейку. Она была изобретена в 1620 году. Теории логарифмов Непера суждено было найти обширные применения. И логарифмическая линейка постепенно была вытеснена другими вычислительными устройствами - в основном механического типа.
1.4 Первым изобретателем вычислительной машины стал гениальный француз Блез Паскаль. Ему было 19 лет, когда он начал работать над созданием суммирующей машины «Паскалины». Паскаль умер в 39 лет, но, несмотря на столь короткую жизнь, навечно вошел в историю как выдающийся математик, физик, писатель и философ. В его честь назван один из самых распространенных в наши дни язык программирования.
1.5 Первая машина, позволяющая кроме сложения и вычитания проводить операции умножения и деления, была изобретена в том же 17 веке в Германии. Заслуга этого изобретения принадлежит гениальному человеку, творческое воображение которого казалось неисчерпаемым - Готфриду Вильгелиму Лейбницу. В 1673 году он изготовил механический калькулятор. Лейбниц продемонстрировал свою машину в Французской академии наук и Лондонском королевством обществе. Один экземпляр машины попал к Петру 1, который подарил ее китайскому императору, желая поразить его европейскими техническими достижениями.
1.6 Из всех изобретателей прошлых столетий, внесших тот или иной вклад в развитие вычислительной техники, ближе всего к созданию компьютера в современном его понимании подошел англичанин Чарлз Беббидж, занимающий особое место в истории информатики. В 1822 году Беббидж начал конструировать вычислительные машины, опубликовал научную статью с описание машины, способной рассчитывать и печатать большие математические таблицы. Он построил пробную модель своей первой (разностной) машины, состоящей из шестеренок и валиков., вращаемых вручную при помощи специально рычага. В 1823 году Беббидж разработал проект большой машины для вычисления значений полиномов до шестой степени и с точностью до 18-го десятичного знака и приступи к ее созданию, рассчитывая закончить работу за три года. Однако в 1833 г. из-за финансовых сложностей Бэббидж (израсходовав 17 тыс. фунтов стерлингов правительственных средств и 13 тыс. собственных), был готов отказаться от своих планов по разработке машины, хотя Королевское общество сочло его работу «в высшей степени достаточной общественной поддержки».
В процессе создания машины, с 1834 по 1848 год, у Беббиджа постоянно возникали новые идеи о создании универсальной вычислительной машины, названной им впоследствии аналитической. Машина предусматривала такие компоненты как «мельница» и «склад» (по современной терминологии - арифметическое устройство и память). Память машины вмещала до 100 сорокоразрядных чисел. Инструкции, или команды, вводились в аналитическую машину с помощью перфокарт.
Однако аналитическая машина так и не была построена. Все что дошло до наших дней, - это ворох чертежей и рисунков, а также небольшая часть арифметического устройства и печатное устройство сконструированное сыном Бэббиджа. Но если в наше время сделать по чертежам детали машин Бэббиджа и собрать ее то она будет работать, правда, очень медленно по сравнению с ЭВМ. Хотя Королевское общество сочло его работу "в высшей степени достойной общественной поддержки".
1.7 Лишь через 19 лет после смерти Бэббиджа один из принципов, лежащих в основе идеи Аналитической машины, - использование перфокарт - нашел воплощение действующем устройстве. Это был статистический табулятор, построенный американцем Германом Холлеритом с целью ускорить обработку результатов переписи в 1890 году.
При испытании в бюро переписи, статистический табулятор вышел победителем. Машина Холлерита оказалась настолько быстродействующей, что предварительные подсчеты по переписи населения были завершены за 6 недель, что составило втрое меньше времени по сравнению с предыдущей переписью. Холлерит был удостоен нескольких премий и званий профессора в Колумбийском университете. Он организовал фирму по производству табуляционных машин и продавал их учреждениям. Машины Холлерита закупила царская Россия, решив провести перепись населения на современном уровне.
С годами предприятие Холлерита претерпело ряд изменений, слияний и переименований. Последнее такое изменение произошло в 1924 году, за 5 лет до смерти Холлерита, когда он создал фирму 1п1егпа1юпа1 Вшшезз МасЫпе» Согрогайоп - 1ВМ, которая в настоящее время является крупнейшим в мире производителем компьютеров.
2. Идеи создания электронных вычислительных машин возникли в конце 30-х - начале 40-х годов независимо друг от друга в четырех странах: США, Великобритании, Германии и СССР. Технические предпосылки для этого уже были созданы: развивалась электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. Был изобретен первый ламповый диод, первый триод. До середины 30-х годов электронные лампы уже стояли во всех радиотехнических устройствах. Был изобретен ламповый триггер. Триггерные схемы постепенно стали широко применяться в электронике. Ученые уже вели работы по созданию ЭВМ, но вторая мировая война заставила отложить эти разработки.
2.1 Первый электронный компьютер был создан в США в 1945 году (рассекречен в 1946 году) в Пенсильванском университете. Эта ЭВМ называлась ЭНИАК (ЕМ1АС - электронный цифровой интегратор и компьютер). В ее создании участвовало более 200 ученых под руководством Дж. Моучли и Дж. Эккерта. ЭНИАК была очень большой, ее нельзя было даже перевезти в другое место, машина весила 30 тонн, содержала 18000 электронных ламп и могла выполнить 5000 операций в секунду.
В 1946 году Джон фон Нейман на основе критического анализа конструкции ЭНИАК предложил идею хранения программ в запоминающем устройстве (в ЭНИАК программа задавалась штеккерным методом). В результате реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящего времени.
Первая ЭВМ с хранимой программой была создана в Великобритании в 1949 году (машина ЭДСАК, конструктор Н.В. Уилкс).
С 1951 года в США начался серийный выпуск (48 экземпляров) ЭВМ «Унивак». В 1953 году началось серийное производство ЭВМ в Великобритании, в 1956 году - в Японии, в 1958 году - в ФРГ.
Несмотря на то, что исследования в области электронной вычислительной техники в СССР были начаты на несколько лет позже, чем в США и Великобритании, в сжатые сроки был выполнен ряд проектов цифровых ЭВМ. Первые проекты были предложены в 1948 году С.А. Лебедевым и Б.И. Рамеевым. В 1951 году машина (МЭСМ) была уже введена в эксплуатацию. С ее помощью был решен ряд важных задач, в том числе расчет устойчивости магистральной линии электропередачи Куйбышев-Москва (1951 год).
В 1952 году вступила в строй вторая машина - БЭСМ, первоначально она выполняла 1000 операций в секунду, а к 1955 году ее производительность возросла до 8000.
В конце 1952 года была введена в действие еще одна машина М-2 (2000 операций в секунду).
Серийное производство ЭВМ в нашей стране началось в 1953 году.
Всего во всех странах было произведено около 5000 ламповых машин, в основном в 1951- 60 г.г. В СССР их производство было прекращено в 1964 году.
ЭНИАК и все другие ЭВМ, в которых использовались электронные лампы, - это ЭВМ первого поколения (1940-1955 г.). Их можно назвать дедушками (или бабушками) современных ЭВМ. Если же вспомнить машину Бэббиджа, то ее можно назвать прадедушкой современных ЭВМ.
2.2 С 7955 года появилось следующее, второе поколение ЭВМ. Вместо электронных ламп в них использовались полупроводники-транзисторы. ЭВМ стали меньше по размеру, им нужно было меньше электроэнергии, а скорость у них была больше - несколько десятков тысяч операций в секунду.
В это же время стали использовать языки программирования.
Первые серийные универсальные ЭВМ, выполненные на транзисторах, выпущены в 1958 году в США, Японии и ФРГ, в 1959 году -в Великобритании, в 1960 году - во Франции, в!961 году - в СССР («Раздан-2» - главный конструктор Е.Я. Брусиловский).
В 7957 году начался выпуск машин с памятью на дисках.
Период машин второго поколения - наиболее короткий в истории ЭВМ. Всего в мире было изготовлено около 30000 транзисторных ЭВМ. причем произошел крупный сдвиг в области их применения. Если в начале 50-х ЭВМ использовались преимущественно для научно-технических расчетов, то в 60-е годы первое место стала занимать обработка символьной информации, в основном экономической.
2.3 С 1965 года электронная промышленность стала изготавливать интегральные схемы. Интегральные схемы - это небольшие кристаллы полупроводников, которые содержат несколько сотен и даже тысяч транзисторов. ЭВМ на интегральных схемах - ЭВМ третьего поколения. Эти ЭВМ обладают большой памятью и высокой скоростью - до нескольких млн. операций в секунду.
