Трайнев В.А. Информационные коммуникационные педагогические технологии (обобщения и рекомендации)

Подождите немного. Документ загружается.

1.4.

Компьютерные средства

—

основная база

дальнейшего развития современных типов

ИТ

1.4.1.

Компьютерные средства и их влияние на

развитие ИТ

Разные типы современных компьютерных инфор-

мационных технологий основаны обычно на использо-

вании:

• комплекса технических средств, базирующего на

компьютерах;

• системы программных средств, обеспечивающих

функционирование комплекса технических

средств;

• системы организационно-методического обеспе-

чения, увязывающей использование технических

средств и деятельность управленческого персона-

ла в единый технологический процесс реализации

конкретной функции информационного обеспече-

ния управленческой деятельности.

Современные средства компьютерной техники

можно классифицировать как:

• персональные компьютеры;

• корпоративные компьютеры;

• суперкомпьютеры.

Персональные компьютеры - это вычислительные

системы с ресурсами, полностью направленными на об-

еспечение деятельности одного управленческого работ-

ника. Это наиболее многочисленный класс вычисли-

тельной техники, в составе которого можно выделить

персональные компьютеры IBM PC и совместимые с

ними компьютеры, а также персональные компьютеры

Macintosh фирмы Apple. Интенсивное развитие совре-

менных информационных технологий обусловлено как

раз широким распространением с начала 1980-х гг.

персональных компьютеров, сочетающих в себе такие

качества, как относительная дешевизна и достаточно

широкие для непрофессионального пользователя фун-

кциональные возможности.

Корпоративные компьютеры (иногда называемые

мини-ЭВМ или main frame) представляют собой вычис-

лительные системы, обеспечивающие совместную дея-

тельность большого количества интеллектуальных ра-

ботников в какой-либо организации, проекте при ис-

пользовании единых информационно-вычислитель-

ных ресурсов. Это многопользовательские вычисли-

тельные системы, имеющие центральный блок боль-

шой вычислительной мощности и со значительными

информационными ресурсами, к которому подсоедине-

но большое количество рабочих мест с минимальной

оснащенностью (обычно это клавиатура, устройства по-

зиционирования типа «мышь» и, возможно, устрой-

ство печати). В качестве рабочих мест, подсоединяе-

мых к центральному блоку корпоративного компьюте-

ра,

могут выступать и персональные компьютеры. Сфе-

ра использования корпоративных компьютеров - обес-

печение управленческой деятельности в крупных фи-

нансовых и производственных организациях. Органи-

зация различных информационных систем для обслу-

живания большого количества пользователей в рамках

одной функции (биржевые и банковские системы, бро-

нирование и продажа билетов населению и

т.п.).

Суперкомпьютеры представляют собой вычисли-

тельные системы с предельными характеристиками

вычислительной мощности и информационных ресур-

сов и используются в военной и космической областях,

в фундаментальных научных исследованиях, глобаль-

ном прогнозировании погоды. Данная классификация

довольно условленна, так как интенсивное развитие

технологий электронных компонентов и совершенство-

вание архитектуры компьютеров, а также наиболее

важных их элементов приводят к размыванию границ

между средствами вычислительной техники.

Помимо этого рассмотренная классификация учи-

тывает только автономное использование вычисли-

тельных систем. В настоящее же время налицо тенден-

ция к объединению разных вычислительных систем в

вычислительные сети большого масштаба, что позво-

ляет интегрировать информационно-вычислительные

ресурсы для наиболее эффективной реализации инфор-

мационных технологий.

Программные средства современных информаци-

онных технологий подразделяются на системные и

прикладные.

Системные программные средства необходимы для

обеспечения деятельности компьютерных систем как

таковых. В их состав входят:

• тестовые и диагностические программы;

• антивирусные программы;

• операционные системы;

• командно-файловые процессоры (оболочки) и др.

Тестовые и диагностические программы нужны для

определения работоспособности отдельных узлов ком-

пьютера и компонентов программно-файловых систем,

а также, возможно, для устранения выявленных неис-

правностей.

С помощью антивирусных программ выявляются и

устраняются вирусные программы, нарушающие нор-

мальную работу вычислительной системы.

Операционные системы - это основные системные

программные комплексы, обеспечивающие:

• тестирование работоспособности вычислительной

системы и ее настройку при включении;

• синхронное и эффективное воздействие всех аппа-

ратных и программных компонентов вычисли-

тельной системы при ее функционировании;

• эффективное взаимодействие пользователя с вы-

числительной системой.

Операционные системы бывают:

• однопользовательские однозначные (MS-DOS,

DR-DOS);

• однопользовательские многозначные (OS/2,

Windows 98);

• многопользовательские (семейства UNIX).

Командно-файловые процессоры (оболочки) орга-

низуют взаимодействие пользователя с вычислитель-

ной системой на принципах, отличных от реализуемых

операционной системой, с целью облегчения работы

пользователя или предоставления ему дополнитель-

ных возможностей (например, Norton Commander или

Windows версий).

1.4.2.

Исторические этапы и перспективы развития

компьютерной техники [7]

В конце 30-х - начале 40-х гг. XX столетия к созда-

нию многофункциональной вычислительной машины

приступили одновременно в США, Великобритании,

Германии и СССР - то были модели первого поколения

ЭВМ. Технической базой той техники служили лампо-

вый диод - созданный в 1904 г. Дж. Флемингом (Вели-

кобритания), триод - предложенный в 1906 г. Ли де

Форестом (США), и ламповый триггер - изобретенный

в 1918 г. Бонч-Бруевичем (СССР).

Стремительное развитие и совершенствование ЭВМ

пошло по двум направлениям: электромеханическо-

му - на основе использования реле, и цифровому - с

применением электронных схем.

Идею автоматической цифровой ЭВМ использует в

1937 г. доцент Дж. Атанасов (США) и в 1939 г. создает

свой настольный (персональный) компьютер.

Но реализацией и внедрением этой идеи ученые

Дж. Фон Нейман, Г. Гольдстейн и Беркс занялись толь-

ко в 1946 г.

В нашей стране в конце 1930-х гг. разработкой ЭВМ

в Институте электротехники АН СССР занимался

С.А. Лебедев.

Работа над вычислительными машинами была пре-

рвана на время второй мировой войны и возобновлена

только в конце 1942 г. К концу войны во всех вышепе-

речисленных странах в обстановке строгой секретности

уже функционировали свои ЭВМ: ЭНИАК (США), Ма-

шина Тьюринга, «Колосс», «Колосс Марк-2» (Великоб-

ритания), МЭСМ (СССР).

Однако они были все еще механическими устрой-

ствами. Первые ЭВМ с программой были выполнены в

1946 г. и назывались ЭДСАК. У них была пятиблочная

структура (структура фон Неймена): входное устрой-

ство - для ввода данных, выходное устройство - для

выдачи результатов решения задачи и операций над

данными, запоминающее устройство - для хранения

информации, устройство управления - для организа-

ции управления и взаимодействия узлов ЭВМ, и ариф-

метическое устройство - для основных арифметичес-

ких действий, логических операций, присущих алгеб-

ре логики.

Итак, чтобы общаться с компьютером, пришлось

написать программы на машинном языке - автокоде,

или языке Ассемблера. Однако написание программ на

том языке было очень трудоемко, поэтому были разра-

ботаны другие языки, так называемые языки програм-

мирования высокого уровня, из них большое распрос-

транение получили Си, Си++, Паскаль, Бейсик, Лого,

Фортран, Лисп, Пролог и др.

Производство ЭВМ развивалось стремительно, ис-

пользовались для этого все новые и новые достижения

науки в области полупроводниковой техники.

Второе поколение ЭВМ функционировало в период

с 1965 г. до конца 1970-х гг. Машины этого поколения

имели расширенную и усовершенствованную архитек-

туру, качественное программное обеспечение, интер-

фейс для общения человека с ЭВМ.

Третье поколение компьютерной техники пред-

ставляют машины серии IBM-360, IBM-370 (США) и

М-10 (СССР), основанные на интегральных микросхе-

мах с высоким быстродействием (скорость обработки

информации) и совместимостью машинных языков.

Четвертое поколение ЭВМ базируется уже на боль-

ших интегральных микросхемах (БИС) (оперативная и

постоянная память) с применением микропроцессоров

(устройств, содержащих в одном кремниевом кристал-

ле до 2 250 транзисторов) - середина 1970-х - конец

1980-х гг.

ЭВМ пятого поколения разрабатываются с начала

1990-х гг. до настоящего времени и используют опера-

ционную систему, удобный для пользователя интер-

фейс на естественном языке, объемное программное

обеспечение, включающее в себя разнообразные базы

данных.

Разработка последующих поколений компьютеров

ведется с использованием больших интегральных схем

повышенной степени интеграции, возможности оптоэ-

лектроники (лазеров, голографии).

Решаются совершенно другие задачи, нежели при

разработке прежних ЭВМ. Если перед разработчиками

ЭВМ с I по IV поколений стояли задачи увеличения про-

изводительности в области числовых расчетов, дости-

жения большей памяти, то основной задачей разработ-

чиков ЭВМ V поколения является уже создание иску-

сственного интеллекта (возможность делать логичес-

кие выводы из представленных фактов), развитие «ин-

теллектуализации» компьютеров - устранения барье-

ра воспринимать информацию с рукописного или пе-

чатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узна-

вать пользователя по голосу, осуществлять перевод с

одного языка на другой. Это даст возможность общать-

ся с ЭВМ даже тем, кто не обладает специальными зна-

ниями в этой области. ЭВМ станет помощником челове-

ка во всех областях деятельности.

Ниже приведены основные этапы развития ЭВМ [7].

VI в. до н.э. - Пифагор ввел понятие числа как осно-

вы всего сущего на земле.

V в. до н.э. - остров Саламин - первый прибор для

счета «абак».

IV в. до н.э. - Аристотель разработал дедуктивную

логику.

III в. до н.э. - Диофант Александрийский написал

«Арифметику» в 13 книгах.

IX в. - Аль-Хорезми обобщил достижения арабской

математики и ввел понятие алгебры.

XV в. - Леонардо до Винчи разработал проект счет-

ной машины для выполнения действий над 12-разряд-

ными числами.

XVI в. - изобретены русские счеты с десятичной

системой счисления.

XVII в. - Англия - логарифмические линейки.

1642 г. - Паскаль разработал модель вычислитель-

ной машины для выполнения арифметических де-

йствий (построена в 1845г. и имела название «Паскале-

во колесо»).

1801-1804 гг. - Жаккар использовал перфокарты

для управления ткацким станком.

1820 г. - Карл Томас изобрел арифмометр.

1823 г. - Чарлз Бэбидж разработал проект вычисли-

тельной машины из трех частей (программно-управля-

емая машина): склад (хранение чисел), фабрика (вы-

полнение операций над числами), устройство управле-

ния с помощью перфокарт.

1826 г. - введено понятие о полупроводниках.

1834 г. - впервые использован термин «кибернети-

ка» для обозначения макета управления государством.

30-40-е гг. XIX в. - Морзе изобрел систему кодиро-

вания информации.

1864 г. - Максвелл - теория электромагнитного

поля.

1885 г. - Берроуз разработал машину, печатающую

исходные данные и результат.

1886 г. - Холлерн (США) изобрел табулятор на пер-

фокартах (начало существования фирмы «1ВМ»).

1928 г. - теория фон Неймена.

1929 г. - Волков изобрел цветное телевидение.

1931 г. - использование в вычислительных маши-

нах двоичной системы счисления.

1940 г. - Нейман создает новый компьютер

MANIAC ».

1945 г. - Нейман изобрел машину, где числа и про-

граммы хранились в памяти.

1946 г. - первая ЭВМ в США (сложение за 0,2 с).

1948 г. - изобретение транзистора.

1951 г.-в СССР изобретена МЭСМ.

1952-1953 гг. - в СССР изобретена БЭСМ.

1952 г. - Англия - Даммер выдвинул идею интег-

ральных схем.

1953 г. - операторный метод программирования.

Разработаны и изготовлены ЭВМ «УРАЛ», «МИНСК»,

«КИЕВ».

1957 г. - разработаны языки Фортран и Алгол.

1960 г. - языки Кобол, Лого.

1970 г. - язык Паскаль.

1971 г. - выпущен первый микропроцессор (США).

1976 г. - изготовлен синтезатор речи для ЭВМ.

1981 г. - первый персональный компьютер фирмы

«1ВМ», проект ЭВМ пятого поколения в Японии.

1981-1987 гг. - IBM PC XT; PC AT.

1993 г. - первый процессор класса Pentium.

На сегодня общество использует для разработки

различных массивов информации весьма немалое ко-

личество разнообразных вычислительных машин. Что-

бы лучше ориентироваться, целесообразно пользовать-

ся нижеприведенной классификацией этих вычисли-

тельных устройств.

• По поколениям (этапам) развития, рассмотрен-

ным выше.

• По параметрам ПК:

1) суперЭВМ: производительность - 1000-100000

MIPS (MIPS - миллион операций в секунду над числа-

ми с фиксированной запятой), оперативная память -

2000-10000 Мб, разрядность 128 бит;

2) большие ЭВМ: производительность - 2000-10000

MIPS,

оперативная память - 256-10000 Мб, разряд-

ность 32-64 бит;

3) мини-ЭВМ: производительность - 1-100 MIPS,

оперативная память - 16-512 Мб, разрядность - 16-64

бит;

4) микро-ЭВМ: производительность - 1-100 MIPS,

оперативная память -

4-256

Мб, разрядность - 16-64

бит

• По архитектуре (логической структуре, указыва-

ющей на состав устройств компьютера и их взаимоде-

йствие),

количеству и типу процессоров:

1) ЭВМ классической архитектуры (архитектура

фон Неймана);

2) многопроцессорная архитектура представляет

собой несколько параллельно соединенных микропро-