Информатика. Учебник. Каймин В.А.

В пособии излагаются теоретические основы информатики, а также техника работы на персональных компьютерах и передачи информации в сети Интернет. Рассмотрены принципы работы систем искусственного интеллекта и методы обработки данных на ЭВМ. Приведено большое число задач с примерами решения.
Рекомендован Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений. Может использоваться для подготовки к экзаменам по информатике в вузах и школах, а также в системах и учреждениях открытого и дополнительного образования.

Информатика. Учебник. Каймин В.А.

Информатика. Учебник.

Компьютеры видны повсюду вокруг нас, во всех сферах жизни. Может быть, это область образования и исследований, путешествий и туризма, прогнозирования погоды, социальных сетей, электронной коммерции или любой другой, компьютеры теперь стали неотъемлемой частью нашей жизни. Способ, которым компьютеры произвели революцию в нашей жизни из-за их точности и скорости выполнения работы, действительно замечателен. Сегодня ни одна организация не может функционировать без компьютера. На самом деле различные организации пытаются стать свободными от бумаги благодаря преимуществам компьютеров. Но современные компьютеры эволюционировали на протяжении многих лет от простого вычислительного устройства до портативных высокоскоростных компьютеров, которые мы видим сегодня.
Эволюция компьютеров
Рост компьютерной индустрии начался с необходимости выполнения быстрых вычислений. Ручной метод вычислений был медленным и склонным к ошибкам. Поэтому были предприняты попытки разработать более быстрые вычислительные устройства. Путешествие, которое началось с первого вычислительного устройства, т. е. счеты, привело нас сегодня к чрезвычайно высокоскоростным вычислительным устройствам. Давайте сначала посмотрим на некоторые ранние вычислительные устройства, а затем мы рассмотрим различные поколения компьютеров.
Счеты
Абак был открыт Месопотамцами примерно в 3000 году до нашей эры. Счеты состояли из бусин на подвижных стержнях, разделенных на две части. (Рис. 1) сложение и умножение чисел производилось с использованием значения места цифр чисел и положения шариков в счетах.

Китайцы еще больше усовершенствовали счеты, чтобы легче было производить расчеты. Даже сегодня счеты считаются подходящим инструментом для маленьких детей, чтобы сделать расчеты. В счетах каждый ряд мыслится как десятичное место. Справа налево строка no-1 представляет столбец one, а второй столбец — место ten. Третья колонка представляет место сотни и так далее. Начальное положение верхних шариков (представляющих значение пять) всегда направлено к верхней стенке счета, в то время как нижние шарики (представляющие значение один) всегда будут подталкиваться к нижней стенке в качестве начального положения.
Бревна и кости Нейпира
Идея логарифма была разработана Джоном Нейпиром в 1617 году. Он изобрел набор нумерационных стержней, известных как кости Нейпира, с помощью которых можно было производить как умножение, так и деление. Это были нумерованные стержни, которые могли выполнять умножение любого числа на число в диапазоне 2-9. Есть 10 костей, соответствующих цифрам 0-9, и есть также специальная одиннадцатая кость, которая используется для представления множителя. Помещая кости, соответствующие множителю слева, и кости, соответствующие цифрам множителя справа, можно легко получить произведение двух чисел.

Паскалин
Французский математик Блез Паскаль в 1642 году изобрел счетную машину, которая состояла из шестеренок и использовалась для быстрого сложения чисел. Эта машина также называлась Pascaline и была способна к сложению и вычитанию вместе с возможностью переноса. Он работал на часы принцип работы механизма. Он состоял из различных пронумерованных зубчатых колес, имеющих уникальные значения положения. Операции сложения и вычитания выполнялись путем управляемого вращения этих колес. 
Калькулятор Лейбница
В 1673 году немецкий математик Готфрид Лейбниц расширил возможности арифмометра, изобретенного Паскалем,чтобы выполнять умножение и деление. Умножение производилось путем многократного сложения чисел с помощью ступенчатого цилиндра, каждый из которых имел девять зубцов различной длины.

Чтобы сделать процесс ткачества хлопка автоматическим, Джозеф Жакар разработал перфокарты и использовал их для управления ткацкими станками в 1801 году. Вся операция была под контролем программы. Благодаря этому историческому изобретению возникла концепция хранения и извлечения информации.
Разностный двигатель и аналитический двигатель

Чарльз Бэббидж, английский математик, разработал машину под названием Difference Engine в 1822 году, которая могла вычислять различные математические функции, делать полиномиальные оценки с помощью конечных разностей и теоретически могла также решать дифференциальные уравнения.

После этого в 1833 году он разработал аналитическую машину, которая впоследствии оказалась основой современного компьютера. Эта машина могла выполнять все четыре арифметические операции, а также сравнение. Она включала в себя концепцию центрального процессора, запоминающего устройства и устройств ввода-вывода. Даже сохраненная информация может быть изменена. Хотя аналитическая машина никогда не была построена в то время, но Бэббидж установил основные принципы, на которых работают современные компьютеры.
Оба этих великих изобретения принесли ему звание «отца современных компьютеров». Отметка 1
В 1944 году профессор Говард Айкен в сотрудничестве с IBM построил электромеханический компьютер под названием Mark 1, который мог умножать два 10-значных числа за 5 секунд. Эта машина была основана на концепции аналитической машины Бэббиджа и была первым операционным компьютером общего назначения, который мог выполнять запрограммированные инструкции автоматически без какого-либо вмешательства человека.

Рис.: Отметка 1
В 1945 году доктор Джон Фон Нейман предложил концепцию компьютера с сохраненной программой. В соответствии с этой концепцией программа и данные могут храниться в одном и том же блоке памяти. Базовая архитектура компьютера фон Неймана показана на рисунке ниже

Запоминающее Устройство (Память) Рис.: Компьютер Фон Неймана
Согласно архитектуре фон Неймана, процессор выполняет инструкции, хранящиеся в памяти компьютера. Поскольку существует только один канал связи, процессор может одновременно получать данные или инструкции. Это означает, что в какой-то момент времени либо данные, либо инструкция могут быть выбраны (извлечены) из запоминающего устройства для выполнения процессором. Следовательно, исполнение происходит в последовательном порядке. Это ограничение компьютера фон Неймана известно как узкое место фон Неймана. EDVAC (электронный дискретный переменный автоматический компьютер) был первым сохраненным программным компьютером, разработанным в 1952 году. После изобретения первого электронного компьютера ENIAC (электронный числовой интегратор и калькулятор) в 1946 году, компьютерная технология значительно улучшилась и в очень быстром темпе.
поколение компьютеров
Рост компьютерной индустрии определяется развитием технологий. Каждая фаза / поколение Компьютерной Разработки характеризуется одним или несколькими аппаратными / программными разработками, которые заметно улучшили производительность компьютеров этого поколения. Основываясь на различных стадиях развития, компьютеры можно разделить на разные поколения.
Первое Поколение (1942-1955)
Компьютеры первого поколения использовали концепцию «сохраненной программы» и характеризовались вакуумными лампами. Вакуумная трубка-это тонкое стеклянное устройство, которое может контролировать и усиливать электронные сигналы. Компьютеры первого поколения были сделаны с использованием тысяч вакуумных ламп и были самыми быстрыми вычислительными устройствами своего времени. Эти компьютеры были очень большими по размеру, потребляли много электроэнергии и производили много тепла. UNIVAC 1 был первым электронным компьютером этого поколения и использовался для бизнес-приложений.
О

[свернуть]

Книжные интернет-магазины предлагают купить.