Лекция № 1. Основы информатики.

План:

1. Информатика и информация. Свойства информации. Формы представления информации.

2. История развития вычислительной техники.

3. Базовая аппаратная конфигурация.

4. Дополнительные устройства персонального компьютера.

5. Классификация компьютеров.

1. Информатика и информация.

Слово «информатика» происходит от французского слова, образованного из слов «информация» и «автоматика», что выражает ее суть, как науки об автоматической обработке информации. Источником информатики являются две науки: документалистика и кибернетика.

Документалистика (конец 19 в.) – изучает рациональные средства и методы повышения эффективности документооборота. Кибернетика (термин ввел Ампер в первой половине 19 в.) – дает математическую и логическую базу. Основы кибернетики были заложены трудами по математической логике Н. Винером (1948 г.).

Информатика – техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Основная задача информатики – систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Особая математическая дисциплина – теория информации, рассматривает понятие информация как первичное, и определяет его как продукт взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

Свойства информации

1. Объективность и субъективность – объективность является относительной, т.к. методы получения или обработки являются субъективными.

2. Полнота – характеризует качество информации и определяет достаточность для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.

3. Достоверность – обычно полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума».

4. Адекватность – степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация – результат неполных или недостаточных данных, или применения неадекватных методов.

5. Доступность – мера возможности получить информацию.

6. Актуальность – степень соответствия информации текущему моменту времени.

Операции с данными

Сбор – накопление с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений.

Формализация – приведение информации из разных источников к одинаковой форме (для повышения доступности).

Фильтрация – отсеивание «лишней» информации.

Сортировка – упорядочение информации по заданному признаку.

Архивация – организация хранения информации в удобной и легкодоступной форме.

Защита – предотвращение утраты, воспроизведения и модификации.

Преобразование – перевод из одной формы в другую (например, модем).

Формы представления информации

В информатике рассматривают два вида информации – аналоговый (непрерывный) – использует непрерывно и плавно изменяющийся информационный сигнал; цифровой (дискретный) – использует скачкообразный информационный сигнал, принимающий конечное число значений.

Аналоговый (непрерывный)

вид информации

– телефон;

– проигрыватель грампластинок;

– магнитная и оптическая запись звука.

Графически аналоговый сигнал выглядит в виде синусоиды разной амплитуды.

Цифровой (дискретный)

вид информации

– монитор;

– музыкальный проигрыватель лазерных компакт-дисков;

– плеер.

Графически цифровой сигнал выглядит в виде столбиков разной амплитуды (гистограмма).

Для обработки в компьютере информация должна быть преобразована в числовую (закодирована). Такое преобразование осуществляют специальные программы. Современные компьютеры кодируют информацию с помощью двух состояний –

есть сигнал (1);

нет сигнала (0).

Поэтому вся информация должна быть закодирована наборами двух знаков 0 и 1. Отсюда название – двоичная система счисления.

Цифра двоичной системы счисления называется – битом.

Бит – это наименьшая единица информации, которая выражается логическим значением Да или Нет и обозначается числом 1 или 0.

8 бит = 1 байт

1 Кбайт =1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 1024 Мбайт

1 Тбайт = 1024 Гбайт

2. История развития вычислительной техники

История персонального компьютера насчитывает чуть более 20 лет. Вычислительные же устройства появились значительно раньше. История компьютера связана с именами многих великих ученых разных стран, увлеченных идеей автоматизации вычислений.

1623 г. Вильгельм Шикард – автоустройство для выполнения сложения на базе механических часов;

1642 г. Блез Паскаль – «паскалина»;

1673 г. Г.В.Лейбниц – арифмометр, выполняющий четыре арифметических действия; он первый предложил возможность представления любых чисел двоичными цифрами;

1834 г. Ч.Беббедж – разработал идею создания Аналитической машины, имеющей память и управляющейся с помощью программ, посредством перфокарт;

1842 г. А.Лавлейс – сформулировала основы программирования для аналитической машины Беббиджа;

1853 г. П.Г.Шютц – разностная машина.

1890 г. табулятор Холлерита.

1924 г. IBM (International Business Machines).

Математическую основу будущего компьютера составила логика Дж. Буля, т.е. логика с двумя возможными состояниями – истиной и ложью, которая хорошо применима для описания электротехнических переключательных систем. В 40-е годы 20 в. Были созданы компьютеры на электро-механических реле.

В 1946 г. Джон Фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования компьютера, которые используются до сих пор.

ü АЛУ - арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

ü УУ – устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

ü ЗУ – запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

ü внешние и внутренние устройства для ввода-вывода информации.

Поколения ЭВМ

Конец 40-х – первая машина на принципах Неймана, на ламповых схемах (1-е поколение);

Конец 50-х – вычислительные машины на полупроводниковых схемах (2-е поколение);

60-е г.г. – вычислительные машины на малых интегральных схемах (чипах – Роберт Нойс) 3-е поколение;

70-е г.г. – вычислительные машины на центральных микропроцессорах (Маршан Эдвард Хофф, фирма Intel) и появились ПК (4-е поколение).

Стандартом для 90% производимых ПК стал IBM PC, появившийся в августе 1981 г. в его конструкции использовался принцип «открытой архитектуры». Возможность модернизации комплектующих, подключение дополнительных блоков и программного обеспечения, сделанного посторонними программистами, называется принципом открытой архитектуры.

3. Базовая аппаратная конфигурация

Базовая конфигурация персонального компьютера состоит из четырёх элементов:

v системный блок;

v монитор;

v клавиатура;

v мышь.

Системный блок содержит все основные устройства ПК, к нему так же подключаются все дополнительные внешние (периферийные) устройства.

Главная часть системного блока – системная материнская плата – набор электронных схем, управляющих работой ПК, к которой подключены все комплектующие (микропроцессор, оперативная память, другие виды памяти, видео и звуковая карта, системная магистраль данных).

Микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и управляющая работой остальных элементов персонального компьютера (АЛУ и УУ).

Основные характеристики микропроцессора –

а)тактовая частота(скорость работы) – количество элементарных операций, выполняемых за единицу времени (секунду), измеряется в МГц;

б)модель(производители – AMD, Intel, Sun, IBM);

в)ядерность(1, 2, 4, 8, 16, 32, 64).

Оперативная память (ОЗУ) – запоминающее устройство, временно хранящее информацию.

Основные характеристики ОЗУ –

а) объём (в Мб) до 2 ГБ в одном модуле;

б) рабочая частота (время доступа к памяти).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – обеспечивает надёжное хранение и выдачу информации. Содержание ПЗУ не может быть изменено, в нём хранится наиболее важная и всегда используемая информация.

КЭШ-память – память небольшого объема, расположена между микропроцессором и опе-ративной памятью, хранит наиболее часто используемые участки оперативной памяти, повышает скорость работы ОЗУ.

Системная магистраль данных (шина)– предназначена для передачи сигналов между устройствами системного блока. Различают – командную, адресную и информационную шины.

Основная характеристика шины –

разрядность – количество одновременно передаваемых сигналов (8; 16; 32; 64; 128; 256; 1024).

Накопители информации –