Сущность и особенности информатики. Информационные системы и технологии

Происхождение и развитие информатики

Термин информатика возник в 60-х годах 20-го века во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ. Французский термин информатика образован путем слияния информация и автоматизированный и означает автоматизированная автоматика или автоматизированная переработка информации.

В англоязычных странах соответствует термин компьютер, наука о компьютерной технике. Выделение информатики, как самостоятельной области человеческой деятельности, связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга принадлежит микропроцессорной технике, появившейся в середине 70-х годов 20-го века. С этого времени элементные базы ЭВМ, становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров получила мощный импульс в своем развитии. Информатика - отрасль науки, изучающая структуру и свойства информации. А также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, передачей, переработкой, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Пристальное внимание к информатике связано с бурным ростом человеческих знаний - информационным взрывом.

Общая единица человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. Затем процесс получения новых знаний получил заметное ускорение. Так общая сумма человеческих знаний к 1800г. удваивалась каждые 50 лет, к 1070 - каждые 5 лет, к 1990 - ежегодно.

В настоящее время накоплен объем информации, обработать который вручную невозможно. Эффектным инструментом обработки является ЭВМ. Существует два близких понятия информатика и кибернетика. Установим сходства и различия.

Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютера. Кибернетика - это наука об общих принципах управления в различных системах. Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика.

Информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что сужает ее, казалось бы обобщающий характер. Между этими дисциплинами провести границу невозможно, в связи с ее размытостью и неопределенностью. Хотя существует распространенное мнение, что информатика является одним из в направлений в кибернетике.

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней, совершенно не мыслима без нее.

Кибернетика развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения ЭВМ. Кибернетика и информатика внешне похожи, но различаются в расстановке акцентов. В информатике акцент на свойства информации. В кибернетике акцент на разработке концепции и построении модели объектов, с использованием информационного подхода.

Информационные революции

В истории развития цивилизации произошло несколько революций, т.е. преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось преобразование нового качества.

Первая революция связана с появлением письменности, что привело к качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи информации от поколения к поколению.

Вторая революция произошла в середине 16 века. Была вызвана изобретением книгопечатания. Она кардинально изменила индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.

Третья революция произошла в конце 19века. Она связана с изобретением электричества, благодаря которому появились радио, телефон, телеграф, позволяющие передавать и накапливать информацию в любом объеме.

Четвертая революция произошла в 70-х годах 20-го века. Она связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. Этот период характеризуют три фактора:

1. Переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным.

2. Миниатюризация всех приборов и машин, устройств, узлов.

3. Создание програмно-управленческих устройств и процессов.

Этапы развития вычислительной техники

Основные этапы представлены в таблице.

Более 3-х тысяч лет назад в средиземноморье было распространено простейшее приспособление для счета. Доска, разделенная на полосы, где перемещались камешки или кости. Такая доска называлась абак и использовалась для ручного счета. В Риме этот предмет назывался Calculi и изготовлялся из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. От этого слова произошло Calculete - вычислять, а затем и русское слово калькуляция. Абак позволял лишь запоминать результат, а все арифметические действия должен был выполнять человек.

Первая механическая машина была построена немецким ученым Шикардом в 1623 году. Машина была реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения арифметических операций. Из-за недостаточной известности более 300 лет считалось, что первую суммирующую машину сконструировал Блез Паскаль.

Блез Паскаль в 1642 году изобрел механическую, выполнявшую сложение, а в 1674 году Готфрид Лейбниц расширил возможности машины Паскаля, добавив операции деления, умножения, извлечения квадратного корня. Лейбниц применил систему счисления, использующую вместо 10 цифр - только две 1 и 0.

Двоичная система счисления широко используется в ЭВМ. Ни одна из этих машин не была автоматической. Они требовали постоянного вмешательства человека. В 1834 году Чарльз Беббидж первым разработал подробный проект автоматизированной вычислительной машины. Он так и не построил машину т.к. в то время невозможно было достичь требуемой точности изготовления ее узлов. Чарльз Беббидж выделял в своей машине следующие части.

1. «склад для хранения чисел» - память.

2. «мельницу» для производства арифметических действий.

3. Устройство, управляющее последовательностью действий.

4. Устройство ввода и вывода данных.

В качестве источника энергии для приведения в действие механизма рассматривали паровой двигатель. Беббидж предложил управлять машиной с помощью перфорированных карт, подобно тому, как использовались перфокарты в ткацких станках. На этих картах было представлено то, что сегодня мы называем программой. Беббидж подробно рассматривал вопросы, связанные с программированием. Им была разработана весьма важная для программирования - условная передача управленческих идей Беббиджа заложили фундамент, на котором со временем были построены ЭМВ. Первые программы для ЭВМ создавала Лавлейс. Именно в честь Лавлейс был назван один из языков программирования. Лавлейс разработала основные принципы программирования, которые остаются актуальными. Термины, введенные Лавлейс используются и сейчас.

Теоретические основы современных ЭВМ заложил современный математик Дж. Буль. Он разработал алгебру логики, ввел в обиход логические операторы И, ИЛИ, НЕ.

В 1888 году Холлеритом была сконструирована первая механическая машина для сортировки и подсчета перфокарт. Эта машина, названная табулятором, содержала, счетчики, сортировочные ящики. Это было использовано при подведении итогов переписи населения США.

Успех был феноменален. То, чем за 10 лет до этого занимались 500 сотрудников в течении 7 лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 вычислительных машинах за 4 недели. В 18896 году Холлерит основал фирму, спустя несколько лет это предприятие было переименовано в IBM/

Немецкий инженер Цузе был первым, кто осуществил идею создания автоматической, электромеханической вычислительной машины, на основе двоичной системы счисления. В 1936 году он начал конструировать вычислительный аппарат, работающий в двоичной системе счисления, названной Zuse1 (Z1). В 1941 году Цузе сумел построить действующую модель Zuse3, которая состояла из 600 реле счетного устройства и более 2000 реле памяти.

Еще одна полностью автоматическая вычислительная машина, изобретенная профессором Гарвардского университета Айкином, при участии группы инженеров фирмы IBM. Она была построена в 1941 году. Она была электромеханической, т.е. построенная на реле и состояла приблизительно из 750000 компонентов.

До знакомства с работами Цузе научная общественность считала машину Mark1 - первой электромеханической машиной.

В 1937 году Джордж Атоманса начал работать над созданием электрической вычислительной машиной. Им были созданы и запатентованы первые электронные схемы отдельных узлов ЭВМ. Совместно с Берри в 1942 была построена электронная машина ABC.

ЭВМ, разработанная с Эккертом и Маугли в США в 1946 году, была названа ENIARC. При создании этой машины Эккерт и Маугли заимствовали основные идеи у Атанасова. ENIARC была в 1000 раз быстрее, чем MARK1. Она состояла из 1800 электрических ламп и 1500 реле. Имела вес более 30 тонн, потребляла мощность более 150 кВт.

Американский математик и физик венгерского происхождения Нейман предложил хранить программу последовательности команд управления ЭВМ, в памяти машины, что позволяло оперировать программой так же, как с данными.

Последующие ЭВМ строились с большим объемом памяти с учетом того, что там будет храниться программа.

В докладе Неймана, посвященном описанию ЭВМ, выделены 5 базовых элементов компьютера:

1. Арифметико-логический центр

2. Центр управления

3. Запоминающее устройство

4. Система ввода информации

5. Система вывода информации

Описанную структуру принято называть архитектурой ЭВМ.

ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электрические лампы и реле.

Изобретение в 1948 году транзисторов и запоминающих устройств на магнитных сердечниках, оказало глубокое воздействие. Ненадежные вакуумные лампы, которые требовали большой мощности, заменялись германиевыми, потом кремниевыми транзисторами.

Компьютеры, построенные в середине 50-х годов стали называться машинами второго поколения. Революционный прорыв в миниатюризации произошел в 1958 году. Когда американский инженер Килби разработал первую микросхему.

В середине 60-х годов появилось третье поколение ЭВМ.

Основу элементарной базы составляли микросхемы малой и средней степени интеграции. Другая революция в технологии изготовления ЭВМ произошла в 1971году.

Американский инженер Эдвард Кофф объединил основные элементы компьютера в один небольшой кремниевый чип - кристалл. Он назвал его микропроцессором. Первый микропроцессор Intel 4004.

ЭВМ четвертого поколения строится на интегральных микросхемах с большой степенью интеграции. На одном кристалле размещается целая ЭВМ.

В настоящее время ведется разработка ЭВМ пятого поколения. Особенности: способности к самообучению и речевой ввод и вывод информации.

Развитие ЭВМ идет по пути непрерывного повышения быстродействия, надежности, расширения функциональных возможностей, уменьшения габаритов и потребляемой мощности, упрощения правил.

Среди ЭВМ четвертого поколения появились персональные компьютеры. Первые персональные ЭВМ можно считать Altair8800, созданном в 1974 году Робертсом. Для этого компьютера Аллен и Гейтс в 1975 году создали транслятор с языка Basic. В последствии Аллен и Гейтс создали Microsoft. В 1976 году Стивен Джонс и Стефан Возниак основали в гараже Apple computer. После шести месяцев работы Возниаку удалось создать макет Apple1. Для решения сложных профессиональных задач, разработаны микропроцессорные ЭВМ. Вычислительная техника постоянно впитывала в себя последние достижения науки, техники и технологии. Благодаря чему ее развитие идет быстрыми темпами.

Понятие информация

Вся жизнь человека связана с накоплением и обработкой информации, которую он получает из окружающего мира. Как научная категория - информация составляет предмет изучения для самых разных дисциплин строгого научного определения, что же такое информация, для настоящего времени не существует. А вместо него обычно используют понятие об информации. Понятие отличается от определения тем, что разные дисциплины вкладывают в него разный смысл. Имеется множество определения понятия информация. От наиболее общего, философского, до наиболее частного. Первоначально смысл слова информация трактовался как нечто, присущее только человеческому сознанию и общению. Затем смысл этого слова начал расширяться и обобщаться. Одним из всеобщих свойств материи было признано отражение, заключающееся в способности адекватно отображать, отражать одним другое. Сам факт отражения состояний одного объекта состоянием другого означает присутствие в нем информации об отражаемом объекте.

Страницы: 1, 2