Лекция 1 "введение в дисциплину"

Вид материала

Лекция

Содержание Информационные технологии Предмет информатики Интеллектуализация документооборота "Архитектура компьютера" Управление внешними устройствами компьютера Состав пэвм Технические средства Системный блок Мышь - это манипулятор, дополняющий клавиатуру и обеспечивающий удобное управление работой компьютера. Монитор Принтер - устройство, предназначенное для печати подготовленных текстовых или графических документов. Звуковые колонки Назначение и характеристики Тактовая частота

Подобный материал:

• Конспект лекций н. О. Воскресенская Москва 2008 Оглавление: Лекция Введение в дисциплину, 567.5kb.
• Текст лекций н. О. Воскресенская Оглавление Лекция 1: Введение в дисциплину. Предмет, 1185.25kb.
• Программа дисциплины «История» Введение в дисциплину «История», 288.37kb.
• Лекция Введение в дисциплину, 934.43kb.
• Содержание разделов дисциплины, объем в лекционных часах-60 часов, 48.53kb.
• Лекция Введение в дисциплину Характеристики сетей ЭВМ, 384.76kb.
• Лекция Введение в дисциплину, 100.35kb.
• Программа дисциплины «Введение в историю человечества» для направления 030600. 62 «История», 737.25kb.
• Программа дисциплины «Введение в программирование»  для направления 080700 «Бизнес-информатика», 101.22kb.
• Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов, 445.52kb.

Информационные технологии (ИТ) - это машинизирован­ные способы выработки, хранения, передачи, использо­вания информации в виде данных и знаний. Они включают два элемента - машинный и человеческий (социальный), причем последний выступает главным. Реализуются ИТ посредством автоматизированных информационных систем.


Подчеркнем, что объектом информатики выступают не сами по себе ЭВМ как программно-технические комплексы, а информационные технологии, воплощением которых служат человеко-машинные, точнее, социо-технические, системы. В отличие от производствен­ных, энергопреобразующих информационные техноло­гии относятся к социальным, знаниепреобразующим технологиям.


В будущем возникнут (и уже возникают) сложней­шие проблемы взаимодействия искусственного интел­лекта в виде сверхсложной вычислительной сети пятого поколения с такими элементами, как супер-ЭВМ, базы знаний, персональные компьютеры, новейшие телекоммуникационные системы, и сложив­шегося естественного социального интеллекта, промыш­ленных роботов массового применения и естественной рабочей силы. Это рождает сверхсложные социальные технологии.


Можно говорить и о вторичных объектах информа­тики — социальных подсистемах, появившихся задолго до ЭВМ и самой информатики. Речь идет о системах массовой информации (пресса, радио, телевидение), документооборота, библиотечного, архивного дела. Ин­форматика позволяет по-новому осмыслить функциони­рование указанных отраслей социальной жизни, обо­сновать пути их развития на базе компьютеризации.


На объектном уровне информатика не выходит за рамки сложившихся понятий, довольствуясь теми поня­тиями, которые выработаны другими науками — кибер­нетикой, теорией информации, системотехникой (теори­ей ЭВМ), семиотикой (наукой о знаковых системах). Однако по мере развития и усложнения программно-технических комплексов воз­никает потребность в новых подходах и новых поняти­ях. Это уже переход к предметному уровню.


Таким образом, информатика на рассматриваемом — объектном уровне становится научно-инженерной осно­вой, быстро растущей по масштабам и значению инду­стрии знаний, которая по мере развития уже не может довольствоваться чисто инженерным (прикладным) обеспечением, а требует создания новой теории — пере­хода от формально-технического (объектного) к содер­жательно-смысловому (предметному) уровню рассмот­рения и решения задач социальной инженерии знаний.


ПРЕДМЕТ ИНФОРМАТИКИ

Один и тот же объект может изучаться различными науками. Объект познания — некий фрагмент реально­го мира, а его предмет—выбранная для исследования методами данной науки сторона, грань, аспект объекта.

Информатизация социально-коммуникативных процессов (создание различных социальных технологий) изучается в части материально-технической базы и про­граммного обеспечения социальных технологий различ­ными науками: кибернетикой, системотехникой, теори­ей информации, а в части формирования функциональ­ных подсистем—различными общественными наука­ми — экономикой, правоведением, психологией.

В формировании социальных (информационных) технологий участвуют и науки, относящиеся к той или иной автоматизируемой области: медицина, когда речь идет о внедрении ЭВМ в здравоохранение, педагогика (компьютеризация учебного процесса), военные науки (использование ЭВМ в военном деле). Каждая из указанных наук рассматривает компьютеризацию со своей стороны, прилагает к ней свои законы и прин­ципы.

А какую же сторону рассматриваемого объекта вы­бирает информатика, делая ее своим предметом? Она выбирает содержательную, смысловую сторону созда­ния и функционирования информационных систем и технологий, связанную с их сущностью, социальной отдачей, полезностью, местом в общественных системах, историческим значением как фактора радикального про­гресса и выхода общества на качественно новые исто­рические рубежи.

Усложнение информационно-вычислительных систем, расширение масштабов их создания, пере­ход к искусственному интеллекту - все это обнажило и до крайности обострило проблемы, относящиеся ко всему технологическому циклу сбора, переработки и применения информации в планово-управленческих, познавательных и других про­цессах, выдвинуло на первый план общие проблемы содержания информационных процессов и значения ин­формационных технологий.

Информационные технологии возникают как сред­ство разрешения противоречия между накопившимися и продолжающими накапливаться ускоренными темпа­ми знаниями, с одной стороны, и возможностями и мас­штабами их социального использования - с другой. В этом их историческое значение.

Наука (новое знание) выступает как важнейший со­циальный ресурс не «сама по себе», а только в составе единого информационного потенциала общества, вклю­чая соответствующие организационные системы, формы коммуникативного процесса, всю систему материаль­ных носителей информации. Говорить о воздействии науки на что-либо вне информационного процесса бес­смысленно. Научная идея должна превратиться в ин­формацию, т. е. быть закодированной, переданной по каналу, принятой адресатом, чтобы можно было ее при­менить на практике. Чем больше потенциал знаний, тем важнее задача развития информационно-коммуникатив­ных сфер народного хозяйства. Знания должны опреде­ленным образом фиксироваться, трансформироваться, распределяться, распространяться, приниматься и пере­рабатываться. Процесс этот строго избирательный; в каждом данном «месте», в каждый данный момент нужны не «знания вообще», а определенный комплекс сведений.

Информационные технологии и выступили новым средством превращения знаний в информационный ре­сурс (ИР) общества, его новый движущий фактор, стали средством эффективного его использования. Ин­формационный ресурс стал основным ресурсом челове­чества, главной ценностью современной цивилизации. Но возникли и сложные проблемы, относящиеся к ро­ли, механизму функционирования, социальным послед­ствиям использования информационного ресурса. Для их решения и потребовалась новая наука — информа­тика.

Предметом информатики, как новой фундаменталь­ной науки, и выступает информационный ресурс - его сущность, законы функционирования, механизмы взаимодействия с другими ресурсами общества и воздей­ствия на социальный прогресс. Переход на уровень ин­формационного ресурса в его содержательной трактов­ке означает переход к изучению внутренних связей и закономерностей социальной динамики, основанной на использовании информационных технологий.


Известно положение философии о том, что если бы все связи и закономерности развития объекта были на поверхности и доступны невооруженному глазу, не было бы теоре­тической науки. Таким образом, предмет теоретической информатики - то, что можно мысленно увидеть, лишь поднявшись на более высокую ступень абстрак­ции.

Иначе говоря, создаваемые информационно-вычис­лительные системы с их машинами, сетями связи, ал­горитмами, языками, программами подобны скорлупе ореха. Чтобы увидеть его ядро, нужно отвлечься от конкретной, зримой структуры вычислительных систем, устройства ЭВМ, их физической работы, способов про­граммирования, представления данных и постараться рассмотреть, что за этим скрыто. Нужно суметь уви­деть и в структурах социального управления, учетных и отчетных показателях, документах, стандартах, регла­ментах, процедурах и т. д. элементы единого информа­ционного процесса, его неделимые части. Подобно то­му, как С. Карно, отвлекшись от устройства паровых машин, увидел «движущую силу огня в чистом виде» (и создал новую фундаментальную науку—термодина­мику), нужно увидеть «движущую силу знания в чис­том виде».


Информатика как наука о законах выработки, передачи, использования информационного ресурса в обще­ственной практике подводит теоретический фундамент под использование ЭВМ и автоматизированных систем, которые, как известно, и предназначены для усиления информационных процессов в обществе, использования информационного ресурса. Речь идет, прежде всего, о специальных информационных системах, основанных на компьютерной технике и реализующих ИТ, т. е. ин­женерную обработку знаний (Knowledge engineering). Теоретическая информатика «просматривает» все ас­пекты разработки этих систем — их проектирования, создания, использования не только с формально-техни­ческой, но и с содержательной стороны, а также комп­лекс экономического, политического, культурного воз­действия на социальную динамику. В орбиту анализа теоретической информатики попадают и традиционные системы преобразования информации и распространения знаний - средства и системы массовой информации, кино, театры, справоч­ные службы. Но теоретическая информатика рас­сматривает их с определенной стороны — с позиций вы­работки и использования информационного ресурса, форм и способов воздействия указанных систем на обще­ственный прогресс.

Таким образом, предметом информатики является информационный ресурс как «симбиоз» знания и инфор­мации. Он вы­ступает в качестве предмета новой науки и с содержа­тельной, и с формально-математической, и с технической стороны. Это новая содержательная и квантифицируемая (измеримая) категория, позволяющая занять информатике свое очень важное место в системе наук.


ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ДОКУМЕНТООБОРОТА

Социальный (кол­лективный) интеллект, как и интеллект отдельного че­ловека, проявляется в информационной форме. Интеллект отдельной личности проявляется в форме членораздельной речи или письменных текстов. Интеллект организованного кол­лектива проявляется, главным образом, в его документо­обороте, где фиксируются управленческие решения, свя­зи, планы, регламенты рассматриваемой организации.


Современное общество не может существовать без документов. Документы сопровождают нас на каждом шагу. Даже мелкая покупка товара в магазине сопровождается выдачей документа — кассового чека. Мы можем выбросить ненужный чек в урну сразу после покупки, но это не меняет дела. Все равно в магазине остается копия чека, которая еще долго будет храниться и учитываться.

Ежедневно в мире создаются миллиарды копий больших и малых документов. На производство и воспроизводство документов рас­ходуется немыслимое количество бумаги и леса, а на учет, проверку и хранение документов тратится огромное количество времени.

Возрастание значения социального управления проявляется, главным образом, в лавинообраз­ном росте документопотоков. Возникла острая потреб­ность перевести практику рационализации документо­оборота и его сокращения на строго научную основу. Такую основу и создает теоретическая информатика.

Интеллектуализация документооборота сводится к уменьшению малосодержательных и ликвидации бес­смысленных, а то и попросту вредных, деструктивных документов и процедур управления.

Одна из основных задач информатики состоит в разработке и внедрении средств и методов использования вычислительной техники для перевода документооборота из бумажной формы в электронную.

Современные сетевые технологии позволяют решить эту задачу, но пока лишь частично. Все банки мира уже связаны электронными сетями, и финансовые документы циркулируют в основном в электронном виде. Постепенно выходят из употреб­ления бумажные акции предприятий и другие ценные бумаги. Их заменяют электронные депозитарии — базы данных, в которых сведения об акционерах хранятся в виде записей.

Сравнительно недавно появились электронные деньги. Это тоже записи в базах данных. Движение электронных денег происходит по безбумажной технологии, путем переноса данных из одних записей в другие. Для персонального использования электронных денег служат пластиковые карты, содержащие сведения о владель­це электронного счета на магнитной полосе, или смарт-карты, в которых те же данные записаны на небольшой плоской микро­схеме, встроенной в карту.

По безбумажной технологии сегодня работают большинство средств массовой информации. Все этапы подготовки газеты, журнала, книги или рекламной листовки проводятся на компьюте­ре. Многозадачные операционные системы типа Windows позво­ляют одновременно готовить и редактировать тексты, создавать и обрабатывать иллюстрации, а компьютерные сети объединяют всех участников, работающих над одним проектом, в автономные рабочие группы.

Рабочая группа может обходиться без бумажных документов до

полного завершения работы над проектом. Лишь когда работа свершается, создается итоговый бумажный документ. Это может быть как макет газеты, так и полный комплект чертежей, необ­ходимый для постройки ракетного крейсера.

В тех случаях, когда исходные данные сразу имеют электронный вид, перевод документооборота на безбумажную технологию про­исходит сравнительно просто. Предположим, что писатель написал книгу в текстовом процессоре Word, а художник нарисовал к ней иллюстрации в векторном редакторе Adobe Illustrator. Предполо­жим, что фотограф подготовил необходимые снимки с помощью цифровой фотокамеры и обработал их в редакторе Adobe Photo-shop. В этом случае остается лишь собрать исходные электронные документы в один итоговый документ с помощью настольной издательской системы. Все этапы редактирования и корректуры тоже выполняют в электронном виде с помощью специальных программных средств. Работа передается с одного рабочего места на другое по компьютерной сети, и все участники работы помогают друг другу и исправляют ошибки коллег без создания бумажных документов.

Возможно, в далеком будущем, когда все документы будут сразу готовиться только в электронном виде, человечество сможет перей­ти полностью к безбумажной технологии, и остатки лесов будут спасены от полного уничтожения, а целлюлозно-бумажные ком­бинаты перестанут сбрасывать отравленные воды в реки и озера.


ЛЕКЦИЯ 3

"АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА"


Рассматриваемые вопросы:

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

СОСТАВ ПЭВМ

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ КОМПЬЮТЕРА

УПРАВЛЕНИЕ ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ КОМПЬЮТЕРА

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА


ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

Персональный компьютер - привычный атрибут офиса. Машины бизнес-класса используются для выполнения ряда стандартных офисных приложений. В настоящее время это текстовые редакторы, редакторы электронных таблиц, программы бухгалтерского и складского учета, планировщики, WWW-броузеры и почтовые программы.

Со временем компьютер станет такой же неотъемлемой частью домашнего интерьера, как телевизор, телефон или холодильник. Но персональный компьютер качественно отличается от всех других бытовых приборов, которыми мы привыкли пользоваться дома. Каждый из них выполняет какую-то одну совершенно конкретную функцию, в то время как компьютер - это своего рода "универсальный помощник" человека в его интеллектуальной деятельности.

Для чего нужен компьютер? Первое - это получение информации. Информация может быть получена через Internet, извлечена из различного рода справочников, энциклопедий и словарей, существующих в электронном виде и снабженных удобными системами поиска, что существенно облегчает нахождение нужной информации.

Другая область применения компьютера - обмен информацией. Например, вы хотите купить компьютер. Вы обращаетесь к источнику информации, который содержит перечень предлагаемых моделей с кратким описанием, причем поиск можно провести по желаемой комплектации, производительности, поставщику, цене и т.д. Вы можете обратиться к конференции, где имеются объявления непосредственно от продавцов. В этом случае здесь же можно задать вопросы продавцам и уточнить все интересующие вас детали.

Персоналки используются для хранения личных баз данных, в качестве компьютеризированного варианта записной книжки и пишущей машинки, для просмотра и прослушивания видео- и аудиодисков.

Компьютер может оказать неоценимую помощь в обучении. Интерактивное взаимодействие с компьютером, снабженного средствами мультимедиа, позволяет добиться лучшего усвоения материала, чем традиционные методы обучения. Многие разделы физики, химии, математики, русского языка, анатомии, биологии уже сейчас можно изучать с помощью компьютера, и прогресс в этой области налицо. Отдельно стоит отметить языковые компьютерные курсы. Скорость обучения в этом случае тоже высока, но особенно замечательна возможность проработки правильной фонетики (произношения).

Компьютер может помочь и в других областях: с его помощью, даже не имея большого таланта, можно создавать очень интересные рисунки, синтезировать музыку, ретушировать фотографии и монтировать видеофильмы.

Наличие цифровых фото- и видеокамер позволяет полностью отказаться от "мокрого" процесса, связанного с проявкой, закреплением и сушкой фотопленок, фотоотпечатков.

Нельзя не отметить и такую область применения, как компьютерные игры. Кое-кто назовет такое времяпровождение пустым и лишенным смысла. Отчасти это так. Но не надо забывать, что компьютерная игра - родная сестра тренажеров, и даже самая "тупая стрелялка" развивает не только ловкость пальцев, но также память и пространственное воображение. С точки зрения психологии компьютерная игра - деловая игра с многовариантным выбором.


СОСТАВ ПЭВМ

Компьютер сложное электронное устройство. Для грамотной эксплуатации необходимо знать его составные части, принципы работы и характеристики основных узлов. В настоящее время в компьютере выделяют две составные части - технические средства и программные средства. В литературе первую часть называют Hardware (англ. hard - твердый, жесткий ) ( жаргон "железо"), а вторую - Software ( англ. soft - мягкий, гибкий). Это связано с тем, что технические изделия (ware) жестко связаны с производством и для их модернизации требуются большие затраты как средств, так и времени. Программные продукты в этом отношении гибче, поэтому новые версии программ появляются, чуть ли не ежемесячно.


ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

В настоящее время существует большое количество разных типов компьютеров, различающихся составом внешних устройств, производительностью и соответственно ценой. Под базовой моделью компьютера будем понимать тот минимальный комплект узлов и устройств, при котором обеспечивается работа большинства приложений. Понятие базовой модели относительно и изменяется со временем, по мере развития техники.

Базовая модель ПЭВМ состоит из следующих частей: системного блока, монитора и клавиатуры, манипулятора типа "мышь", накопителя на жестком магнитном диске (винчестера или жарг. "винта"), дисковода для гибких магнитных дисков, дисковода для компакт-дисков (CD ROM - Compact Disk read only memory), принтера, звуковых колонок.

К дополнительным устройствам относят сканеры, модемы, микрофон, специальные игровые пульты, источники бесперебойного питания.

Системный блок содержит: микропроцессор (МП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), контроллеры внешних устройств (графическую плату, звуковую плату) и блок питания.

Все узлы соединены с процессором (основной микросхеме, являющейся "мозгом" компьютера) с помощью системной (материнской или Mother Board") платы. Плата состоит из разъемов (слотов), в которые вставляются микросхемы. Слот ( англ. slot) - гнездо. Такая конструкция позволяет легко модернизировать компьютер, заменять устаревшие платы на более современные, добавлять новые микросхемы (например, микросхемы памяти) для повышения производительности компьютера. На передней панели системного блока находятся органы управления (клавиша включения питания, кнопка перезапуска компьютера при сбоях Reset), органы индикации, лицевые части приводов дискет и компакт-дисков. Сзади - разъемы для соединения системного блока с монитором, клавиатурой и другими устройствами.

В процессе работы выполняемая программа и данные должны находиться во внутренней памяти компьютера - оперативном запоминающем устройстве.

Микропроцессор считывает очередную команду, определяет какую операцию и с какими данными необходимо выполнить, выбирает эти данные из ОЗУ, производит необходимые операции, записывает результат в ОЗУ и переходит к следующей команде. Если данные находятся на внешних носителях, микропроцессор инициирует и координирует работу внешних устройств.

Контроллер (от англ. control - управлять) - плата, управляющая работой периферийного устройства (дисководом, винчестером, монитором и т.д.). На всех современных материнских платах уже присутствуют контроллеры дисководов, винчестеров, принтера и мыши. К платам, расширяющим возможности компьютера, относятся плата модема или факс-модема, графическая, звуковая и другие платы специального назначения (например, плата для шлема виртуальной реальности). Эти платы приобретаются отдельно и вставляются в слоты (разъемы) расширения на материнской плате.

Клавиатура и монитор обеспечивают взаимодействие пользователя и компьютера (диалог или интерфейс).

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и управления им.

Мышь - это манипулятор, дополняющий клавиатуру и обеспечивающий удобное управление работой компьютера.

Монитор предназначен для отображения информации как вводимой, так и получаемой в результате решения задачи.

Дисководы служат для чтения и записи информации на внешние носители - гибкие и жесткие магнитные диски, компакт-диски.

Принтер - устройство, предназначенное для печати подготовленных текстовых или графических документов.

Звуковые колонки обеспечивают вывод речевых сообщений и музыкальных произведений.


НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ КОМПЬЮТЕРА

Процессор. Процессор выполняет арифметические и логические операции над обрабатываемыми данными. Современные процессоры представляют собой сложные изделия, состоящие из сотен тысяч деталей. Основными характеристиками процессоров являются: разрядность внутренних регистров и тактовая частота.

Разрядность показывает, какую порцию данных может обработать компьютер за один такт. Первые микропроцессоры (Intel 286) имели разрядность внутренних регистров - 8 бит=1 байт, следующее поколение (Intel 386) - 16 бит=2байта, современные (Intel 486, Pentium) - 32 разряда=4 байта. Увеличение разрядности, при прочих равных условиях, позволило в 4 раза ускорить процесс вычислений.

Тактовая частота характеризует количество элементарных операций, выполняемых микропроцессором за 1 секунду. Современные МП имеют тактовую частоту в диапазоне 166, 300, 400 МГц. Тактовая частота в 400 Мегагерц означает, что микропроцессор за одну секунду способен выполнить 400 миллионов операций.

Сейчас в лабораториях корпораций разрабатываются 64-разрядные МП с тактовой частотой 1200 МГц.