Klasifikace počítačů
Škála typů počítačů je v současnosti obrovská: stroje se liší určením, výkonem, velikostí, použitou základnou prvků, kompatibilitou, odolností vůči nepříznivým podmínkám atd. Pro naše účely je nejzajímavější seskupovat počítače podle výkonu, celkových vlastností (velikosti , hmotnost) a podle účelu. Poznamenejme hned, že klasifikace je do jisté míry libovolná, protože hranice mezi skupinami jsou nejasné a v čase velmi plynulé: vývoj tohoto vědního a technického odvětví je tak rychlý, že například dnešní mikropočítače nejsou podřadné. u moci minipočítačů před pěti lety.
Aktuálně akceptovaná gradace počítačů je uvedena v tabulce. 2.1. Samostatná třída osobní počítače
· hromadné PC (spotřebitelské PC),
přenosný (přenosný) počítač (mobilní počítač),
· firemní PC (kancelářský PC),
· pracovní stanice (Workstation PC)
· zábavní (multimediální) PC (zábavní PC).
Kategorie mainstreamových PC je základní a spadá do ní většina aktuálně dostupných PC. Pro kategorii přenosných PC je povinný požadavek na přítomnost počítačového komunikačního zařízení. V kategorii firemních PC jsou sníženy nároky na práci s grafikou a vůbec nejsou požadavky na reprodukci zvuku. V kategorii pracovních stanic byly posíleny požadavky na paměťová zařízení. V kategorii multimediálních PC jsou kladeny zvláštní nároky na kvalitu obrazu a zvuku.
Třídy moderních počítačů. Tabulka 2.1
| Počítačová třída | Hlavní účel | Základní technické údaje | Cena, $ (přibližně) |
| Super počítače | Komplexní vědecké výpočty | Integrální výkon až desítky miliard operací za sekundu; počet paralelně pracujících procesorů až 100 | až 1 000 000 |
| Velké počítače (hlavní rámy) | Zpracování velkého množství informací z velkých podniků a bank | víceprocesorová architektura; připojení až 200 pracovních stanic | až 250 000 |
| Super mini počítače | Systémy řízení podniků; vícekonzolové výpočetní systémy | víceprocesorová architektura; připojení až 200 svorek; disková úložná zařízení rozšiřitelná na stovky GB | až 180 000 |
| Mini počítače | Systémy řízení pro střední podniky; vícekonzolové výpočetní systémy | Jednoprocesorová architektura, rozsáhlé periferie | až 100 000 |
| Pracovní stanice | Počítačem podporované konstrukční systémy, systémy automatizace experimentů | Jednoprocesorová architektura, vysoká rychlost procesoru; specializované periferie | až 50 000 |
| Pokračování tabulky 2.1 | |||
| Počítačová třída | Hlavní účel | Základní technické údaje | Cena, $ (přibližně) |
| Mikropočítače | až 5000 | ||
| Mikropočítače | Personalizovaná uživatelská služba (viz PC); práce v místních automatizovaných řídicích systémech | Jednoprocesorová architektura, flexibilita konfigurace - možnost připojení různých externích zařízení | až 510 000 |
Samostatná třída osobní počítače (PC), včetně strojů určených k obsluze jednoho pracoviště. Tato třída se rozšířila zejména v 90. letech 20. století. v důsledku rychlého rozvoje celosvětové počítačové sítě Internet. V současné době existuje mezinárodní certifikační standard pro PC – specifikace PC99. Představuje zásady klasifikace PC a minimální požadavky pro každou z následujících kategorií:
hromadné PC (spotřebitelské PC),
přenosný (přenosný) počítač (mobilní počítač),
firemní PC (kancelářský PC),
pracovní stanice (pracovní stanice PC)
· zábavní (multimediální) PC (zábavní PC).
Kategorie mainstreamových PC je základní a spadá do ní většina aktuálně dostupných PC. Pro kategorii přenosných PC je povinný požadavek na přítomnost počítačového komunikačního zařízení. V kategorii firemních PC jsou sníženy nároky na práci s grafikou a vůbec nejsou požadavky na reprodukci zvuku. V kategorii pracovních stanic byly posíleny požadavky na paměťová zařízení. V kategorii zábavních multimediálních počítačů jsou kladeny zvláštní nároky na kvalitu obrazu a zvuku.
Cena přenosného PC je dvakrát až pětkrát vyšší než u sériově vyráběného, který má stejné základní parametry (velikost RAM, typ procesoru, kapacita pevného disku atd.).
Zařazení strojů do té či oné kategorie je velmi libovolné, a to jak z důvodu stírání hranic mezi nimi, tak z důvodu rozšířeného zavádění praxe zakázkové montáže strojů, kdy se upravuje sortiment PC komponent a dokonce i konkrétní modely. na požadavky zákazníka.
Během novodobé historie počítačů, tedy zhruba od poloviny 60. let, kdy polovodiče již zcela nahradily elektronky z elementární základny počítačů, došlo ve vývoji této oblasti techniky k několika dramatickým obratům. Všechny byly důsledkem na jedné straně rychlého rozvoje mikroprocesorové techniky a na druhé straně intenzivního rozvoje počítačového softwaru. Oba procesy se vyvíjely paralelně, vzájemně se podněcovaly a do jisté míry si konkurovaly. Nové technické možnosti, které se objevily s vytvářením nových prvků a zařízení, umožnily vyvinout pokročilejší (funkčně i výkonnostně) programy; to zase vyvolalo potřebu nových, pokročilejších komponent atd.
V 60. letech, v éře strojů třetí generace, tedy strojů založených na jednotlivých polovodičových prvcích a integrovaných obvodech, s nízkou hustotou (typickými představiteli jsou počítače řady IBM 360), si uživatelé uvědomili potřebu změny organizace používání počítače. Předtím byl počítač dán k dispozici jedné osobě (jednalo se buď o operátora spouštějícího hotový program, nebo programátora vyvíjejícího nový program). Toto uspořádání neumožňovalo využít plný potenciál stroje. Proto technologie tzv dávkové zpracování úkoly, vyznačující se tím, že uživatel byl oddělen od stroje. Svůj úkol si musel předem připravit (nejčastěji v podobě balíčku děrných štítků s kontrolními kódy a počátečními údaji) a předat jej operátorům, kteří tvořili frontu úkolů. . Stroj tak obdržel několik úkolů ke zpracování najednou a nevydržel nečinně čekat na každý nový úkol nebo reakci uživatele na jeho zprávy. To však nestačilo: z hlediska rychlosti byl centrální procesor mnohem rychlejší než externí zařízení, jako jsou čtečky děrných štítků a děrných pásek, alfanumerická tisková zařízení, a proto nebyl jeho výkon plně využit. Vznikla myšlenka organizovat multitaskingové využití procesoru. Jeho podstatou bylo, že procesor jako by spouštěl několik programů současně („jakoby“ – protože ve skutečnosti procesor stále pracoval sekvenčně). Když ale například v rámci nějakého programu přišla řada na výměnu s externím zařízením, byla tato operace delegována na levné specializované zařízení a centrální procesor přešel na pokračování jiného programu atd. Míra využití hardware počítačové instalace prudce vzrostl. V rámci jednoho ze směrů ve vývoji myšlenky multitaskingu se objevily takzvané multi-remote systémy. Byly to komplexy skládající se z centrálního počítače a skupiny video terminálů (až několik desítek). Lidský operátor pracující na konzole takového terminálu se cítil jako úplný manažer stroje, protože počítač reagoval na jeho akce (včetně příkazů) s minimálním zpožděním. Ve skutečnosti centrální počítač kvazi-současně pracoval s mnoha programy a přepínal z jednoho na druhý v souladu s určitou disciplínou (například věnoval několik milisekund každému terminálu během sekundy).
V roce 1971 vznikl první mikroprocesor, tedy funkčně kompletní zařízení schopné plnit povinnosti centrálního procesoru (byť v té době velmi nízkoenergetické). To znamenalo zlom v historii výpočetní techniky. (A nejen výpočetní: později vedl pokrok mikroelektroniky k významným změnám i v dalších oblastech - ve výrobě obráběcích strojů, automobilovém průmyslu, komunikační technice atd.). Zdokonalování technologie, založené na výdobytcích základních věd, na úspěších optiky, přesného strojírenství, metalurgie, keramiky a dalších průmyslových odvětvích, umožnilo získat mikroprocesory se stále větším počtem prvků umístěných na povrchu polovodičového krystalu s rostoucí hustota, a tedy stále výkonnější počítače. Zároveň (což je velmi důležité) jejich náklady znatelně klesly. Obava o co nejúplnější využití výpočetních zdrojů ztrácela na naléhavosti a dokonce na aktuálnosti.
V roce 1979 se objevil první osobní počítač. Světový lídr ve výrobě výpočetní techniky, společnost IBM Corporation, zareagovala na její vzhled s určitým zpožděním, ale v roce 1980 vstoupila na trh se svým IBM PC, jehož nejdůležitějším znakem byl tzv. otevřená architektura . To znamená zaprvé možnost implementace principu zaměnitelnosti, tedy použití komponent od různých výrobců pro sestavení PC (pokud splňují určité dohody), a zadruhé možnost kompletace PC, zvýšení jeho výkonu během jeho provozu. Toto odvážné a prozíravé technické rozhodnutí poskytlo celému počítačovému průmyslu silný impuls. Desítky a stovky společností se zapojily do vývoje a výroby jednotlivých jednotek i celých PC, což vyvolalo prudký nárůst poptávky po prvcích, nových materiálech a nových nápadech. Všechny následující roky byly ve znamení fantasticky rychlého zdokonalování mikroprocesorů (každých pět let se hustota prvků na polovodičovém čipu desetinásobně zvýšila!), paměťových zařízení (RAM a úložiště) a prostředků pro zobrazování a záznam dat. A jak již bylo naznačeno, je velmi významné, že se současně snížily náklady a ceny počítačů.
Poslední dvě dekády byly nakonec ve znamení nejširšího rozšíření počítačů ve všech oblastech lidské činnosti (včetně každodenního života, volného času a domácnosti). Nápadné jsou i sociální důsledky tohoto jevu (jedná se o důležitou samostatnou problematiku). . Za zmínku stojí, že jako hardwarová základna v řídicích systémech začala převažovat PC, která odtud vytlačovala velké počítače, což vedlo k řadě negativních důsledků (zejména nepřijatelné snížení úrovně centralizace a částečná ztráta ovladatelnosti, což však bylo částečně kompenzováno rozvojem nových síťových technologií, např. sítí tenkých klientů).
Stejně jako dříve technologický pokrok přinesl nejen uspokojení, ale také nové výzvy. Snahy o jejich řešení vedou k novým zajímavým výsledkům jak v oblasti hardwaru, tak při vytváření nových softwarových nástrojů a systémů. Ilustrujme tento bod na několika příkladech.
Zvýšení úložné kapacity a snížení nákladů na ukládání dat dalo impuls k rozšíření využití databází jako součásti řídicích systémů pro různé účely a zvýšilo se povědomí o hodnotě databází. Vznikla tak potřeba umožnit přístup k informačním zdrojům mnoha uživatelům (těm, kteří to potřebují z povahy své práce). Odpovědí na to bylo vytvoření lokálních počítačových sítí. Takové sítě také umožňují řešit problém se zvýšením zátěže drahého hardwaru (například laserové nebo LED tiskárny, plotry). Nástup sítí zase zvýšil potřebu ještě výkonnějších disků a procesorů atd.
Nárůst rychlosti procesoru a kapacity RAM vytvořily předpoklady pro přechod na grafické rozhraní. U počítačů podobných IBM to byl nejprve grafický shell Windows a poté plnohodnotné operační systémy (Windows -95, -98, -2000, -XP). Zároveň je však stále více patrné povědomí o neúplném využití výpočetního výkonu počítačového hardwaru. Myšlenka multitaskingu byla oživena, i když na novém základě. Je začleněn do stejných nových operačních systémů. Takže když pracujete například pod Windows 982000, můžete současně zpracovávat nějaké pole dat, tisknout výsledky předchozího programu a přijímat e-maily.
Elektronizace všech sfér života způsobila zvýšenou pozornost mas běžných uživatelů k tak důležitému tématu, jakým je vliv počítačů na zdraví. Tomu napomáhají četné nedávné publikace v domácím i zahraničním tisku. Podle amerického ministerstva práce tedy „opakované traumatické vystavení práci na počítači“ stojí firemní Ameriku 100 miliard dolarů ročně. Oběti přitom někdy během svého života platí silnou bolestí. Závažnost problému je zřejmá. přitom úroveň tuzemských lékařských publikací na toto téma je buď značně nadhodnocena a běžnému uživateli nedostupná (články v publikacích pro lékaře), nebo podhodnocena, neboť neposkytují komplexní analýzu situace. populárních publikací se zaměřují na jednu věc, a tou je nejčastěji téma vlivu záření z katodového monitoru.
Ano, skutečně, kolem takového monitoru se střídají elektrická a magnetická pole a je tam rentgenové záření. Technické vlastnosti monitorů a dalších počítačových částí jsou však v současné době přísně kontrolovány speciálními mezinárodními normami, což při správném používání eliminuje škodlivé účinky. Každý sebevědomý výrobce nebo dodavatel počítačového vybavení se snaží pro něj získat certifikát podle švédského mezinárodního standardu TCO. Kupující se jen musí ujistit, že je takový certifikát k dispozici, a pak se může spolehnout na vysokou kvalitu monitoru. Problém vlivu záření navíc zcela chybí u monitorů z tekutých krystalů, jejichž podíl na trhu v současnosti přesáhl 50 %. Uživatel by tak při neustálé práci s počítačem neměl pociťovat jakousi fobii, pouze je nutné věnovat náležitou pozornost správné organizaci svého pracoviště a dodržování rozvrhu práce. Všechna potřebná doporučení jsou obsažena v oficiálním dokumentu Ministerstva zdravotnictví Ruské federace „Hygienická pravidla a normy. San PiN 2.2.2.542-96.“
Množství PC v kancelářích a podnicích někdy vytváří falešný dojem, že velké a středně velké stroje opouštějí sféru systémů řízení a zpracování podnikových informací. Nicméně není. Například ve velkých bankách jsou PC využívány především jako zařízení pro zpracování primárních transakcí a prostředky komunikace s klienty, tedy jako terminály, a veškeré operace, kontroly kreditu apod. jsou prováděny na velkých počítačích. A v průmyslových podnicích může být při budování automatizovaných informačních systémů také nákladově efektivnější použít systém více řídicích systémů založený na velkém nebo středně velkém počítači. Takže například náklady na jednu pracovní stanici v multikonzolovém systému založeném na počítači typu EC 1066 jsou a zůstávají nižší než při použití PC, počínaje počtem terminálů rovným 200.
Abychom to shrnuli, můžeme říci, že hlavní trendy ve vývoji výpočetní techniky, které v současnosti pozorujeme, jsou vyjádřeny následovně:
· Výpočetní výkon mikroprocesorů neustále roste. S dalším zvýšením hustoty prvků přesáhl takt procesoru hranici 32 GHz. Nejoblíbenější modely jsou Intel Pentium-4 2600-3200 (vysoká rychlost bez drobných, ale často velmi nepříjemných problémů), AMD Athlon XP 2600-2800 (výborný výkon za přijatelnou cenu).
· Rostoucí výkon mikroprocesorů umožňuje kombinovat stále větší počet zařízení v jednom prvku („na jednom čipu“). To zase umožňuje realizovat větší počet funkcí na jedné desce plošných spojů a tím snížit počet jednotlivých počítačových bloků;
· Rozsah funkcí implementovaných v jednom PC se rozšiřuje, stává se stále „všestrannějším“ zařízením. To je patrné zejména u multimediálního počítače, který je v podstatě funkčním kombajnem: kromě svých „přímých povinností“ – zpracování alfanumerických informací, umí pracovat se zvukem (přehrávání a nahrávání; střih včetně tvorby speciálních efektů, atd.); reprodukovat videosignál (příjem televizních programů; záznamové snímky a jejich zpracování; přehrávání analogových a digitálních videonahrávek, počítačové animace atd.); efektivně pracovat v počítačových sítích. Rozmanitost možností zase vyžaduje rozšíření nabídky komponentů a výrazné zvýšení výkonu základních jednotek.
ÚVOD
1.4. Nejnovější úspěchy
2. PRAKTICKÝ ÚKOL
2.1. Počáteční údaje
2.2. Dokončení úkolu
ZÁVĚR
BIBLIOGRAFIE
APLIKACE
ÚVOD
Počítače se v našem světě objevily již dávno, ale teprve nedávno se začaly tak intenzivně využívat v mnoha oblastech lidského života. Ještě před deseti lety bylo vzácné vidět jakýkoli druh osobního počítače - existoval, ale byl velmi drahý a ani každá společnost nemohla mít počítač ve své kanceláři. A nyní má každý třetí domov počítač, který se již hluboce zapsal do života samotných obyvatel domu.
Samotná myšlenka na vytvoření umělé inteligence se objevila již velmi dávno, ale teprve ve 20. století se začala uvádět do praxe. Nejprve to byly obrovské počítače, které měly často velikost obrovského domu. Použití takových strojů nebylo příliš pohodlné, ale svět nestál na jednom místě evolučního vývoje – lidé se měnili, jejich stanoviště se měnilo a s tím se měnily i samotné technologie, které se stále více zdokonalovaly. A počítače se stále zmenšovaly, až dosáhly dnešní velikosti.
Moderní počítače představují jeden z nejvýznamnějších výdobytků lidského myšlení, jehož vliv na rozvoj vědeckotechnického pokroku lze jen stěží přeceňovat. Oblasti použití počítačů se neustále rozšiřují. To je značně usnadněno rozšířením osobních počítačů, a zejména mikropočítačů.
Od padesátých let se digitální počítač vyvinul z kouzelné, ale drahé, jedinečné a přehřáté směsi elektronek, drátů a magnetických jader v malý stroj - osobní počítač - skládající se z milionů malých polovodičových zařízení, která jsou zabalena v malém plastu. krabice.
V důsledku této transformace se všude začaly používat počítače. Řídí provoz pokladen, monitorují provoz zapalovacích systémů automobilů, sledují rodinný rozpočet nebo se jednoduše používají jako zábavní komplex, ale to je jen malá část schopností moderních počítačů. Rychlý pokrok polovodičové mikroelektroniky, která představuje základ výpočetní techniky, navíc naznačuje, že současná úroveň jak samotných počítačů, tak oblastí jejich použití je jen slabým zdáním toho, co přijde v budoucnu.
Studium výpočetní techniky je již zavedeno do školních osnov jako povinný předmět, takže dítě již od útlého věku může znát strukturu a možnosti počítačů. A ve školách samotných (hlavně na Západě a v Americe) se počítače mnoho let používaly k vedení vzdělávací dokumentace a nyní se používají při studiu mnoha akademických oborů, které přímo nesouvisejí s výpočetní technikou.
Moderní počítače představují jeden z nejvýznamnějších výdobytků lidského myšlení, jejich vliv na rozvoj vědeckotechnického pokroku lze jen stěží přeceňovat. Oblasti použití počítačů se neustále rozšiřují, čemuž značně napomáhá rozšíření osobních počítačů, a zejména mikroPC.
Cílem této práce je zvážit perspektivy rozvoje osobních počítačů.
1. HLAVNÍ TRENDY VE VÝVOJI POČÍTAČOVÉHO VYBAVENÍ
1.1. Vývoj optických počítačů
Rozvoj výpočetní techniky představuje neustále se měnící fyzikální způsoby implementace logických algoritmů - od mechanických zařízení (Babbageův počítač) přes elektronkové (počítače Mark I a Mark II ze 40.-50. let), dále k tranzistorovým a nakonec k integrovaným obvodům. . A již na přelomu 21. století se hovořilo o brzkém dosažení limitů aplikace polovodičových technologií a vzniku výpočetních zařízení fungujících na zcela jiném principu. To vše svědčí o tom, že pokrok nestojí na místě a vědci postupem času objevují nové možnosti vytváření výpočetních systémů, které se zásadně liší od široce používaných počítačů. Možností náhrady moderních počítačů je více, jednou z nich je vytvoření tzv. optických počítačů, ve kterých bude nosičem informace světelný tok.
Pronikání optických metod do výpočetní techniky probíhá ve třech hlavních směrech. První je založen na použití analogových interferenčních optických výpočtů k řešení určitých speciálních problémů spojených s potřebou rychle provádět integrální transformace. Druhý směr je spojen s využitím optických spojů pro přenos signálů na různých úrovních hierarchie prvků výpočetní techniky, tzn. vytváření čistě optických nebo hybridních (optoelektronických) spojení namísto konvenčních, méně spolehlivých elektrických spojení. Zároveň se v designu počítače objevují nové prvky - optoelektronické převodníky elektrických signálů na signály optické a naopak. Ale nejslibnějším směrem ve vývoji optických výpočetních zařízení je vytvoření počítače sestávajícího výhradně z optických zařízení pro zpracování informací. Tento směr byl intenzivně rozvíjen od počátku 80. let předními výzkumnými centry (MTI, Sandia Laboratories aj.) a významnými společnostmi vyrábějícími výpočetní techniku (Intel, IBM, AMD).
Činnost různých součástí optického počítače (transfázory-optické tranzistory, spouštěče, paměťové buňky, paměťová média) je založena na fenoménu optické bistability. Optická bistabilita je jedním z projevů interakce světla s hmotou v nelineárních systémech se zpětnou vazbou, ve kterých určitá intenzita a polarizace záření dopadajícího na látku odpovídá dvěma (analogicky 0 a 1 v polovodičových systémech) možným stacionárním stavům světelná vlna procházející látkou, lišící se amplitudou a (nebo) polarizačními parametry. Navíc předchozí stav látky jednoznačně určuje, který ze dvou stavů světelné vlny je realizován na výstupu. Pro lepší pochopení lze fenomén optické bistability přirovnat ke konvenční magnetické hysterezní smyčce (efekt používaný v magnetických paměťových médiích). Zvýšení intenzity světelného paprsku dopadajícího na látku na určitou hodnotu I1 vede k prudkému nárůstu intenzity vysílaného paprsku; při zpětném zdvihu, kdy intenzita dopadajícího paprsku klesne na určitou hodnotu I2
Optické prvky počítačové paměti jsou polovodičové nelineární optické interferometry, primárně vyrobené z arsenidu galia (GaAs). Minimální velikost optického paměťového prvku je určena minimálním požadovaným počtem atomů, pro které je konzistentně pozorována optická bistabilita. Toto číslo je ~1000 atomů, což odpovídá 1-10 nanometrům.
Jednotlivé komponenty optických počítačů jsou již vytvořeny a optimalizovány - optické procesory, paměťové buňky), ale kompletní sestavení je ještě daleko. Hlavním problémem, kterému vědci čelí, je synchronizace činnosti jednotlivých prvků optického počítače v jednom systému, protože stávající prvky se vyznačují různými parametry pracovní vlny světelného záření (intenzitou, vlnovou délkou) a zmenšováním její velikosti. Pokud by byly ke konstrukci optického počítače použity již vyvinuté komponenty, pak by konvenční PC mělo velikost automobilu. Použití optického záření jako nosiče informace má však ve srovnání s elektrickými signály řadu potenciálních výhod, a to:
světelné toky se na rozdíl od elektrických mohou vzájemně křížit;
světelné toky mohou být lokalizovány v příčném směru až do velikosti nanometrů a přenášeny volným prostorem;
rychlost šíření světelného signálu je vyšší než rychlost elektrického signálu;
interakce světelných toků s nelineárními médii je distribuována v celém prostředí, což dává nové stupně volnosti (ve srovnání s elektronickými systémy) při organizování komunikace a vytváření paralelních architektur.
Obecně platí, že vytvoření většího počtu paralelních architektur oproti polovodičovým počítačům je hlavní výhodou optických počítačů, umožňuje překonat omezení v rychlosti a paralelním zpracování informací, která jsou moderním počítačům vlastní. Rozvoj optických technologií bude stále pokračovat, protože získané výsledky jsou důležité nejen pro tvorbu optických počítačů, ale také pro optické komunikace a internet.
1.2. Vývoj kvantových počítačů
Podívejme se, co je to kvantový počítač. Jeho hlavní stavební jednotkou je qubit (Qubit, Quantum Bit). Klasický bit má pouze dva stavy - 0 a 1, zatímco qubit má mnohem více stavů. Pro popis stavu kvantového systému byl zaveden koncept vlnové funkce, jejíž hodnota je reprezentována jako vektor s velkým počtem hodnot. Existují vlnové funkce, které se nazývají vlastní funkce pro jakoukoli konkrétní veličinu. Kvantový systém může být ve stavu s vlnovou funkcí rovnající se lineární kombinaci vlastních funkcí odpovídající každé z možných hodnot (takový stav se nazývá komplexní), tj. fyzikálně, ani v excitovaném, ani v základním stavu. . To znamená, že qubit v jedné časové jednotce je roven 0 i 1, zatímco klasický bit ve stejné časové jednotce je buď 0 nebo 1. Pro klasické i kvantové počítače byly zavedeny elementární logické operace: disjunkce, konjunkce a kvantové negace, s jejichž pomocí bude organizována celá logika kvantového počítače.
Pojďme si popsat, jak funguje kvantový počítač. Podle zákonů kvantové mechaniky není energie elektronu vázaného v atomu libovolná. Může mít pouze určitou nespojitou (diskrétní) řadu hodnot E0, E1,... En, nazývanou energetické hladiny. Tento soubor se nazývá energetické spektrum atomu. Nejnižší energetická hladina E0, při které je energie atomu nejnižší, se nazývá přízemní. Zbývající hladiny (E1, E2,... En) odpovídají vyšší energii atomu a nazývají se excitované. Emise a absorpce elektromagnetické energie atomem probíhá v oddělených částech - kvantech nebo fotonech. Když je foton absorbován, energie se zvyšuje - pohybuje se „nahoru“ - ze spodní do horní úrovně, když je foton emitován, atom provádí zpětný přechod dolů.
Pokud je atom v daném časovém okamžiku v některém z excitovaných stavů E2, pak je tento stav atomu nestabilní, i když není ovlivněn jinými částicemi. Po velmi krátké době atom přejde do jednoho ze stavů s nižší energií, například E1. Takový spontánní přechod z jedné úrovně do druhé a doprovodné spontánní záření jsou v čase stejně náhodné jako radioaktivní rozpad jádra atomu. Předpovědět přesný okamžik přechodu je v zásadě nemožné – můžeme mluvit pouze o pravděpodobnosti, že k přechodu dojde po takové a takové době. Ale atom se může pohybovat z úrovně E2 do E1 ne samovolně, ale pod vlivem elektromagnetické vlny, pokud je pouze frekvence této vlny dostatečně blízká přechodové frekvenci atomu. Taková rezonanční vlna „rozbije“ elektron a urychlí jeho „pád“ na úroveň s nižší energií. Přechody, ke kterým dochází pod vlivem vnějšího elektromagnetického pole, se nazývají vynucené (neboli stimulované).
Při vytváření kvantového počítače je hlavní pozornost věnována problematice řízení qubitů pomocí stimulované emise a zabránění spontánní emisi, která naruší chod celého kvantového systému. Z příběhu o fyzice procesů probíhajících v kvantovém počítači přejděme k tomu, jak jsou tyto vlastnosti implementovány v experimentálním vzorku kvantového počítače.
Aby bylo možné prakticky implementovat kvantový počítač, existuje několik důležitých pravidel, která byla dána D.P. Divincenzem v roce 1996. Bez jejich implementace nelze postavit jediný kvantový systém:
Přesně známý počet částic systému.
Schopnost uvést systém do přesně známého počátečního stavu.
Vysoký stupeň izolace od vnějšího prostředí.
Schopnost měnit stav systému podle daného sledu elementárních transformací.
Splnění těchto požadavků je docela možné s pomocí existujících kvantových technologií, ale k převedení teorie do reality jsou potřeba gigantické peníze, které zatím nelze vyčlenit na financování výzkumu.
1.3. Tvorba neuropočítačů
K vyřešení některých problémů je nutné vytvořit efektivní systém umělé inteligence, který by dokázal zpracovávat informace bez vynaložení velkého množství výpočetních zdrojů. A vývojářům došlo: mozek a nervový systém živých organismů jim umožňují řešit problémy s ovládáním a efektivně zpracovávat senzorické informace, a to je obrovské plus pro vytvářené počítačové systémy. Právě to posloužilo jako předpoklad pro vytvoření umělých výpočetních systémů založených na nervových systémech živého světa. Po dosažení požadovaných výsledků v této oblasti vytvoří specialisté počítač s velkými schopnostmi.
Vytvoření počítače založeného na nervových systémech živého světa je založeno na teorii perceptronů, jejímž vývojářem byl Rosenblatt. Navrhl koncept perceptronu – umělé neuronové sítě, která se dokáže naučit rozpoznávání vzorů. Předpokládejme, že existuje nějaký protiletadlový raketový systém, jehož úkolem je rozpoznat cíl a určit nejnebezpečnější z nich. Existují také dva potenciální nepřátelské letouny: útočný letoun a bombardér. Protiletadlový raketový systém pomocí optických prostředků fotografuje letadla a výsledné snímky posílá na vstup neuronové sítě (pokud je letadlo kompletně vyfotografováno, neuronová síť to rychle rozpozná). Pokud ale obrázek dopadne špatně, pak se zde využívají základní vlastnosti neuronové sítě, z nichž jednou je schopnost samoučení. Na obrázku chybí například jedno křídlo a ocasní plocha letadla. Po určité (přijatelné) době neuronová síť sama doplní chybějící části a určí typ tohoto letadla a další akce ve vztahu k němu. Z identifikovaného útočného letounu a bombardéru vybere provozovatel daného protiletadlového raketového systému nebezpečnější letoun ke zničení.
Příslib vytvoření počítačů podle Rosenblattovy teorie spočívá v tom, že struktury, které mají vlastnosti mozku a nervového systému, mají řadu vlastností, které výrazně pomáhají při řešení složitých problémů:
1) Paralelní zpracování informací.
2) Schopnost učit se.
3) Schopnost automatické klasifikace.
4) Vysoká spolehlivost.
5) Asociativita.
Neuropočítače jsou zcela novým typem výpočetní techniky, někdy nazývané biopočítače. Neuropočítače mohou být postaveny na základě neuročipů, které jsou funkčně orientovány na konkrétní algoritmus, k řešení konkrétního problému. K řešení problémů různého typu je potřeba neuronová síť různých topologií (topologie je speciální uspořádání vrcholů, v tomto případě neuročipů, a cest pro jejich spojení). Emulace neuropočítačů (simulace) je možná - jak programově na PC a superpočítačích, tak softwarově a hardwarově na digitálních supervelkých integrovaných obvodech.
Umělá neuronová síť je postavena na prvcích podobných neuronu – umělých neuronech a neuronových spojích. Zde je důležité poznamenat, že jeden umělý neuron může být použit při provozu několika (zhruba podobných) algoritmů pro zpracování informací v síti a každý algoritmus je implementován pomocí určitého počtu umělých neuronů.
1.4. Nejnovější úspěchy
Podívejme se na nejnovější úspěchy v oblasti výpočetní techniky.
1. Super paměť.
Nedávno americká společnost Nantero z Bostonu vyvinula technologii, která umožňuje hromadnou výrobu paměťových čipů na nanotrubičkách s až 10 GB dat. Nová generace paměti využívající pole fullerenových trubic na povrchu křemíkového čipu (NRAM, Nanoscale Random Access Memory) bude ukládat data i po vypnutí zařízení. To nám připomíná, jak dramaticky se může změnit struktura počítače. Ostatně v podstatě jde o kvalitativní skok ve výrobě počítačů. Počítače vybavené takovou pamětí se po zapnutí spustí okamžitě. A rychlost počítačů se výrazně zvýší, protože nebude přístup k pevnému disku. Winchestery jako takové nebudou potřeba. Bude možné opustit systémovou jednotku.
Počítač blízké budoucnosti se skládá z následujících částí. 19palcový displej z tekutých krystalů, na kterém je vzadu umístěna základní deska s procesorem a pamětí. Nyní Intel vydal sady systémové logiky 865 a 875 s dvoukanálovým paměťovým řadičem. Pravděpodobně bude 4- a 8-kanálová organizace paměti. Kapacita paměti počítače je 100-200 GB. Můžete nechat 6kanálový zvuk z jižního můstku. Bude možné opustit jednotky CD a DVD, protože bude pohodlnější přenášet data na kompaktní flash paměti.
2. Robot přírodovědec.
Americká designérka Sabrina Raaf představila robota zabývajícího se ekologickými problémy. "Translator II: Grower" je ocelová plošina, která spočívá na stěně a pohybuje se po obvodu místnosti. Robot využívá nejtriviálnější senzor oxidu uhličitého k analýze stavu prostředí. Každých několik sekund stroj provede měření a poté označí zeď. O půl centimetru později - další. Čím vyšší je koncentrace oxidu uhličitého, tím delší je pás. Tento druh diagramu informuje o stavu životního prostředí. Zvláště zajímavé je pozorovat chování robota, když je v místnosti velký dav lidí.
3. Náš nový superpočítač.
Před nedávnem v Moskvě Společný institut pro problémy informatiky Národní akademie věd Běloruska, Ústav softwarových systémů Ruské akademie věd, společnost T-Platforms a společnost AMD představily superpočítač SKIF K-1000. Je určen k řešení široké škály problémů v různých oblastech vědy. Toto monstrum sestavili naši krajané společně se svými běloruskými kolegy z 576 procesorů AMD Opteron. Počítač se ukázal jako nejvýkonnější v celém SNS a východní Evropě a zaujímá čestné 98. místo v žebříčku TOP500 nejrychlejších strojů. Hlavní je, že se tam vývojáři nezastavili a pokračovali ve vývoji. Snad brzy budou nejrychlejší počítače fungovat v Rusku.
4. Protéza mozku.
Vědci z University of Southern California v Americe vyvinuli mikročip, který napodobuje fungování části mozku zodpovědné za ukládání informací. Testování bylo prováděno na mozkové tkáni obyčejné krysy. Povedlo se - po analýze impulsů přijatých z čipu vědci dospěli k závěru, že jsou naprosto totožné s těmi, které produkuje část mozkové tkáně. V blízké budoucnosti plánuje tým vědců provádět experimenty nikoli na kusech látek, ale na živých zvířatech. Pokud budou experimenty úspěšné a nebudou zaznamenány žádné anomálie, pak bude vývoj samozřejmě pokračovat. I když, jak uvádí Theodore Berger, k vytvoření plnohodnotné protézy je ještě daleko. Zatím není například jasné, jak bude mikročip interagovat s těmi částmi mozku, se kterými jej nelze přímo spojit.
5. Vrátný robota.
Společnost Fujitsu představila univerzální robotický porter. Zpátky v hale vítá robot hotelové hosty chraplavým barytonovým hlasem. Po zadání čísla pokoje vezme servisní robot těžké kufry do obou „rukou“ a začne se pohybovat směrem k výtahu. A když je věcí hodně, vyjede speciální vozík. Elektronická hotelová mapa, osm kamer a ultrazvukové senzory umožňují robotovi překonat jakékoli překážky. Pravé a levé kolečko se otáčejí nezávisle, takže pohyb na nakloněném a nerovném povrchu je snadný. Pomocí systému zpracování 3D obrazu může robot uchopit předměty a předat je hostům. Model nervového systému obratlovců je zodpovědný za realistický pohyb „rukou“. Servisní robot pokračuje ve své misi a stiskne tlačítko pro přivolání výtahu, zvedne se na podlahu a doprovodí hosty do jejich pokoje. Robot je citlivý na hlasové pokyny. Tři mikrofony mu umožňují určit zdroj příkazů, aby se mohl obrátit na hlas. Informace o hotelu lze získat na barevném dotykovém displeji. Robot je připojen k internetu přes Wi-Fi 802.11b rozhraní. Droid nezávisle monitoruje nabití baterie a čas od času přejde do základny pro indukční nabíjení bez přímého kontaktu s nabíječkou. V noci robot hlídkuje chodby hotelu. Servisní Rozměry robota -65x57x130 cm Hmotnost robota - 63 kg. Rychlost pohybu - až 3 km/h. Servisní robot se začal prodávat v červnu 2005 za cenu 18 tisíc dolarů.
2. PRAKTICKÝ ÚKOL
2.1. Počáteční údaje
Organizace Tobus LLC účtuje odpisy svého dlouhodobého majetku (FPE) lineární metodou podle stanovené životnosti (obr. 14.1). V tomto případě je nutné sledovat OS podle oddělení (obr. 14.2).
Částka odpisu = původní cena/životnost
Odpisy by se měly počítat pouze v případě, že je aktivum v provozu.
Organizovat vedení deníku dlouhodobého majetku podle dělení a měsíčních odpisů podle stavu dlouhodobého majetku (obr. 14.3).
1. Vytvořte tabulky pomocí níže uvedených údajů (obr. 14.1 - 14.3).
2. Uspořádejte mezitabulková spojení tak, aby se automaticky vyplnil sloupec účetního protokolu OS (obr. 14.3): „Název OS“, „Název divize“, „Životnost, měsíce“.
3. Určete celkovou výši odpisů pro každý dlouhodobý majetek.
4. Určete celkovou výši odpisů pro konkrétní divizi.
5. Určete celkovou výši odpisů za každý měsíc.
6. Určete zůstatkovou cenu dlouhodobého majetku.
7. Vytvořte histogram na základě dat v kontingenční tabulce.
Rýže. 14.2. Seznam oddělení organizace.
Rýže. 14.3. Výpočet výše odpisů dlouhodobého majetku.
2.2. Dokončení úkolu
K dokončení tohoto úkolu je nejpohodlnější použít Excel.
Pomocí Excelu můžete vytvářet širokou škálu dokumentů. Pracovní listy lze použít k vytváření tabulek, výpočtu statistických odhadů, správě databáze a vytváření grafů. Pro každou z těchto aplikací může Excel vytvořit samostatný dokument, který se uloží na disk jako soubor.
Soubor může obsahovat několik vzájemně propojených listů, které tvoří jeden trojrozměrný dokument (notebook, pracovní složka). U 3D dokumentů má uživatel přímý přístup k více tabulkám a grafům současně, což zvyšuje efektivitu jejich zpracování.
Všechna data tabulky se zapisují do tzv. buněk, které se nacházejí na průsečíku řádků a sloupců tabulky. Ve výchozím nastavení je obsah buňky prezentován aplikací Excel ve standardním formátu, který se nainstaluje při spuštění programu. Například čísla a texty jsou nastaveny na konkrétní typ a velikost písma.
Excel má kontextové nabídky, které se vyvolávají pravým tlačítkem myši, když je označena určitá oblast tabulky. Tyto nabídky obsahují mnoho příkazů pro zpracování a formátování tabulek. Direktivy pro formátování lze také vyvolat v panelu formátování (druhý řádek nabídky ikon) kliknutím na příslušnou ikonu.
Jednotlivé buňky tabulky jsou označeny (zvýrazněny) automaticky pomocí indexu buněk. Chcete-li přesunout ukazatel na danou buňku, musíte na ni kliknout levým tlačítkem myši nebo použít kurzorové klávesy. Chcete-li označit více buněk, klikněte na začátek oblasti, kterou chcete označit (levý horní roh), a při stisknutém tlačítku myši přesuňte úchyt na konec oblasti (pravý dolní roh). Chcete-li zrušit označení oblasti, můžete jednoduše kliknout na neoznačenou buňku. Chcete-li označit více buněk pomocí klávesnice, musíte umístit ukazatel buňky na počáteční buňku oblasti a poté podržet klávesu a pomocí kurzorových kláves rozložit označení po celé oblasti.
Jeden řádek nebo sloupec tabulky se označí kliknutím na číslo (adresu) umístěné v záhlaví řádku nebo sloupce. Chcete-li označit několik řádků nebo sloupců, musíte kliknout na číslo prvního řádku (sloupce) a poté při stisknutém tlačítku myši přesunout manipulátor na požadovanou pozici.
Schopnost používat vzorce a funkce je jednou z nejdůležitějších vlastností tabulkového procesoru. To zejména umožňuje statistickou analýzu číselných hodnot v tabulce.
Text vzorce, který zadáte do buňky tabulky, musí začínat znaménkem rovná se (=), aby Excel dokázal rozlišit vzorec od textu. Za rovnítkem se do buňky zapíše matematický výraz obsahující argumenty, aritmetické operace a funkce.
Čísla a adresy buněk se obvykle používají jako argumenty ve vzorci. K označení aritmetických operací lze použít následující symboly: + (sčítání); - (odčítání); * (násobení); / (dělení).
Vzorec může obsahovat odkazy na buňky, které jsou umístěny na jiném listu nebo dokonce v tabulce v jiném souboru. Po zadání lze vzorec kdykoli upravit. Vestavěný Správce vzorců pomáhá uživateli najít chybu nebo nesprávný odkaz ve velké tabulce.
Excel navíc umožňuje pracovat se složitými vzorci obsahujícími několik operací. Pro přehlednost můžete zapnout textový režim, Excel pak v buňce zobrazí nikoli výsledek výpočtu vzorce, ale samotný vzorec.
Dokončený úkol se nachází v aplikaci.
ZÁVĚR
Tvorba kvalitativně nových výpočetních systémů s vyšším výkonem a některými vlastnostmi umělé inteligence, například se schopností samoučení, je velmi ožehavé téma. Za posledních deset let se tento vývoj uskutečnil v mnoha směrech - nejúspěšnější a nejrychleji se rozvíjející z nich jsou kvantové počítače, neuropočítače a optické počítače, protože moderní elementární a technologická základna má vše potřebné k jejich vytvoření.
V této práci byly uvažovány tři typy počítačů: kvantové počítače, které jsou postaveny na základě jevů vznikajících v kvantové fyzice a poskytují výkonnou výpočetní jednotku pro řešení složitých výpočtových problémů; neuronové počítače a optické počítače, které jsou postaveny na různých teoretických základech, ale jsou si podobné v tom, že oba zpracovávají informace.
S jistotou je známo, že již existují systémy zpracování informací postavené na kombinaci optických a neuronových počítačů – jedná se o tzv. neurooptické počítače. Aby bylo možné vytvořit výkonný systém pro zpracování informací, bylo nutné vyvinout hybridní systém, tedy s vlastnostmi optických i neuronových počítačů. Pro ilustraci praktické implementace počítačového pokroku poskytuje tato práce příklady nejnovějších vynálezů v oblasti špičkových technologií.
BIBLIOGRAFIE
1. Andreychikov A.V., Andreychikova O.N. Inteligentní informační systémy / Učebnice. – Petrohrad: Petr, 2004.
2. Baranovskaya T.P. a další Architektura počítačových systémů a sítí / Učebnice. příspěvek. – M.: Nauka, 2003.
3. Baranovskaya T.P. a další Informační systémy a technologie v ekonomii / Učebnice. - 2. vyd., dodat. a zpracovány – M.: Delo, 2005.
4. Hospodářská informatika / Učebnice / Ed. V.P. Kosarev - 2. vyd. přepracováno a doplňkové – M.: Infra-M, 2005.
5. Makarova N.V. Informatika / Učebnice. - 3. vydání, přepracované. – M.: Finance a statistika, 2006.
6. Figurnov V.E. IBM PC pro uživatele. - M.: Infra-M, 2003.
APLIKACE
Podobné materiály
| → |
Počítačová informační technologie 2
(SADA 2)
POZNÁMKY K KORESPONDENČNÍM STUDIÍM
1. V.S. Oskerko, Z.V. Punchik. O.A. Sosnovského databázové technologie. Učebnice, Minsk BSEU 2007.
2. Oskerko V.S., Punchik Z.V. Workshop o databázových technologiích: Proc. příspěvek. Mn.: BSEU, 2004.
3. Oskerko, V.S. Počítačové informační technologie: učebnice: 3 hodiny Část 2. Databáze a znalosti / V.S. Oskerko, Z. V. Punchik. – Minsk: BSEU, 2011. – 227 s.
V historii vývoje výpočetní techniky lze rozlišit dva hlavní směry:
První směr- použití výpočetní techniky k provádění numerických výpočtů, které trvají příliš dlouho nebo je nelze provést ručně. (Příklad: návrh složitých zařízení, numerické modelování, optimalizační úlohy, počítačové hry atd.). Formování tohoto směru bylo usnadněno zintenzivněním metod pro numerické řešení složitých matematických problémů, vývojem programovacích jazyků (FORTRAN, PASCAL, C++ atd.)
Druhý směr- je využití výpočetní techniky v automatických nebo automatizovaných informačních systémech, tzn. softwarové systémy pro spolehlivé ukládání informací do paměti počítače, vyhledávání a transformaci uložených informací. Objemy uložených informací jsou obvykle velké (až GB, TB) a informace samotné mají poměrně složitou strukturu. Klasickým příkladem informačních systémů jsou bankovní systémy, rezervační systémy letenek či vlaků, rezervace hotelů atd.
Tento směr vznikl o něco později než ten první. To je způsobeno skutečností, že v počátcích výpočetní techniky měly počítače omezené možnosti paměti. Na začátku se používaly dva typy externích paměťových zařízení: magnetické pásky a bubny. S velkou kapacitou poskytovaly magnetické pásky svou fyzickou podstatou sekvenční přístup k datům. Magnetické bubny umožňovaly náhodný přístup k paměti, ale měly omezenou velikost. S příchodem magnetických disků začala historie správy dat v externí paměti. V současné době umožňují magnetické disky (pevné disky) ukládat stovky a tisíce GB informací.
Předmětem kurzu KIT 2 je druhý směr - studium technologií pro organizaci, ukládání a zpracování dat v moderních informačních systémech.
Předmět úzce navazuje na předmět „Počítačové informační technologie 1.3“ a také na speciální ekonomické disciplíny.
2. Pojem ekonomické informace
Termín „informace“ pochází z latinského informatio – což znamená prezentace, vysvětlení. Ve vědeckých a oficiálních zdrojích je tento termín interpretován odlišně. Budeme se držet této definice:
Informace – soubor skutečností, jevů, zájmových událostí, které podléhají evidenci a zpracování.
Tento koncept teoreticky implikuje interakci dvou partnerů: zdroje a příjemce informací. Každý z nich může být předmětem vědy a techniky, společnosti a přírody, zvířat i lidí.
V teorii informace se tento termín vztahuje ke zprávě, která obsahuje skutečnosti, které spotřebitel dříve neznal a která doplňují jeho chápání studovaného nebo analyzovaného objektu. Pro definování kvantitativní míry informací v roce 1946 navrhl americký statistik John Tukey název BIT (BIT – zkratka pro BInary digiT), jeden z hlavních konceptů 20. století. Tukey zvolil bit k označení jediné binární číslice schopné nabývat hodnoty 0 nebo 1.
V roce 1948 použil americký matematik Claude Shannon bit jako jednotku informace. Shannon navrhl zvážit funkci, kterou nazval entropie, jako míru množství informací.
H = -∑ P i log 2 P i, (1)
kde P i je pravděpodobnost výskytu nějaké události.
Z (1) je zřejmé, že čím méně pravděpodobná událost, tím více informací nese (entropie H takové události podle Shannona je vyšší). Události, jejichž pravděpodobnost výskytu je rovna nebo blízká 1, nesou málo informací.
Příklad
Pokud nám bude stejná zpráva sdělena několikrát za sebou, podruhé už žádnou novou informaci nedostaneme, protože... už jsme to slyšeli. Pravděpodobnost je v tomto případě P i =1 a Shannonova entropie H=0, což znamená, že k reprezentaci nově přijaté informace není potřeba ani jeden bit. Na druhou stranu, pokud je pravděpodobnost výskytu zpráv blízká 0 (takové zprávy v médiích se nazývají senzace), pak bude entropie velká a k reprezentaci přijaté informace bude zapotřebí velký počet bitů.
Jinými slovy: informace je informace, která by měla spotřebitele zbavit nejistoty, která existuje před jejím přijetím, rozšířit jeho chápání předmětu o informace užitečné pro spotřebitele.
Informace jsou neubývajícím zdrojem podpory života, jejich objem se postupem času zvyšuje. V 70. letech minulého století se objem informací každých 5-7 let zdvojnásobil. V 80. letech došlo ke zdvojnásobení během 20 měsíců, v současnosti se zdvojnásobuje ročně.
Informace pokrývají všechny aspekty společnosti – od materiální výroby až po sociální sféru. Podle rozsahu uplatnění v lidské činnosti se dělí na vědeckotechnickou, průmyslovou, manažerskou, sociální atp.
Informace, které slouží procesům výroby, distribuce, směny a spotřeby hmotných statků a poskytují řešení problémů řízení národního hospodářství a jeho vazeb, jsou tzv. manažerské. Důležitá složka manažerských informací je ekonomická.
Ekonomické informace - je soubor různých ekonomických informací používaných pro plánování, účetnictví, kontrolu, analýzu a řízení národního hospodářství a jeho částí.
Ekonomické informace zahrnují informace o pracovních, materiálních a peněžních zdrojích a činnostech ekonomických subjektů (podniků, organizací, bank, firem atd.) v určitém časovém okamžiku. Tyto informace jsou prezentovány ve fyzickém a peněžním vyjádření.
Ekonomické informace obíhající v jakékoli ekonomické jednotce lze klasifikovat podle různých kritérií:
· podle manažerských funkcí– účetnictví, plánování, statistika, provozní řízení atd.;
· podle místa původu- interní a externí;
· podle stupně vzdělání– primární a sekundární;
· prezentační metodou– digitální, alfanumerické, grafické;
· z hlediska stability– proměnná, podmíněně konstantní, konstantní;
· v úplnosti– nedostatečný, dostatečný, nadměrný;
· v pravdě– spolehlivý, nespolehlivý;
· podle časového období výskytu– periodické a neperiodické.
Nejdůležitější charakteristiky ekonomických informací jsou:
Správnost
Utility
Účinnost
Přesnost
Důvěryhodnost
Udržitelnost
Přiměřenost
Správnost– zajišťuje jeho jednoznačné vnímání všemi spotřebiteli
Hodnota (užitečnost)- projevuje se, pokud přispívá k dosažení spotřebitelova cíle (relativnost hodnoty - nové informace mohou být cennější)
Účinnost – odráží relevanci informací pro potřebné výpočty a rozhodování ve změněných podmínkách
Přesnost - určuje přípustnou míru zkreslení informací
důvěryhodnost – určuje vlastnost informace odrážet skutečně existující objekty a procesy s požadovanou přesností
Stabilita- odráží schopnost reagovat na změny, aniž by byla ohrožena požadovaná přesnost. Stabilita je dána zvoleným způsobem jeho výběru a formování
Dostatečnost (úplnost) – obsahuje minimální potřebné množství informací pro správné rozhodnutí. Neúplné informace snižují efektivitu rozhodování. Redundance obvykle snižuje efektivitu a komplikuje rozhodování, ale činí informace stabilnějšími.
Strukturálními jednotkami ekonomických informací jsou detaily, indikátory, dokumenty, pole.
Náležitosti vyjadřují určité vlastnosti objektu a dělí se na atributové atributy a základní atributy.
Podepsat rekvizity charakterizuje kvalitativní vlastnosti předmětu (například celé jméno výkonného umělce, názvy děl, datum uzavření smlouvy atd.).
Základna rekvizit udává kvantitativní charakteristiku předmětu vyjádřenou v určitých měrných jednotkách (například počet produktů v kusech, cena produktu v rublech atd.)
Detaily mají jména a významy. Rozsah hodnot je popsán formátem. Formát definuje typ a maximální délku hodnot. Typ může být číselný, znakový, booleovský a datum/čas. K zápisu formátu se používají určité znaky.
Kombinace základních náležitostí a logicky souvisejících náležitostí-vlastností, které mají formy ekonomického významu index.
Příklad:
Podrobnosti-atributy: “Enterprise”, “F.I.O. manažer"
Základní atribut: „Počet dokončených objednávek“
Ukazatel: "Počet objednávek dokončených manažerem A.I. Petrovem činil 100 objednávek."
Dokumenty jsou konstruovány na základě indikátorů.
Dokument– jedná se o věcný předmět obsahující informace, připravený předepsaným způsobem a mající právní význam v souladu s platnou legislativou. Ekonomické subjekty hojně využívají k vyjádření své činnosti různé dokumenty (platební příkazy, úkony, přehledy, výpisy atd.).
Soubor dokumentů kombinovaných podle určitých charakteristických forem pole. Příkladem pole je soubor finančních zpráv podniků v určitém odvětví.
3. Ekonomické informační systémy
Systém (IS) v širokém slova smyslu - je to soubor objektů a vztahů mezi nimi, které tvoří jeden celek. Systém se vyznačuje:
· dělitelnost – systém se skládá z řady prvků, které splňují konkrétní cíle a záměry;
· rozmanitost prvků a rozdíly v jejich povaze, která je spojena s jejich funkční specifičností a autonomií;
· celistvost – fungování mnoha prvků je podřízeno jedinému cíli;
· strukturovanost díky přítomnosti spojení mezi prvky, které jsou rozmístěny napříč úrovněmi hierarchie.
Společnost vyžaduje v jakékoli fázi vývoje předem připravené systematizované informace pro své řízení.
Management – je proces cíleného ovlivňování objektu nebo systému, který organizuje fungování objektu nebo systému podle daného programu. Nazývá se systém, který implementuje řídicí funkce kontrolní systém. Kybernetika (nauka o managementu) představuje tento systém jako kombinaci předmětu řízení a předmětu řízení - řídicího aparátu. Řízení je spojeno s výměnou informací mezi složkami systému a také systémem s okolím.
Informační systém - Jedná se o informační servisní systém pro řídící zaměstnance, který provádí technologické funkce shromažďování, shromažďování, ukládání a zpracování informací. Hlavním cílem informačního systému je uspokojit informační potřeby uživatelů tím, že jim poskytne potřebné informace na základě uložených dat.
IC lze považovat za komplexní systém skládající se z několika vzájemně se ovlivňujících vrstev (obr. 1). Na základně pyramidy představující IP leží vrstva počítačů – center pro ukládání a zpracování informací a transportní subsystém, který zajišťuje spolehlivý přenos informací mezi počítači.
Obr. 1. Vícevrstvá reprezentace informačního systému
Nad transportním systémem funguje vrstva síťových operačních systémů, která organizuje práci aplikací na počítačích a poskytuje prostředky svého počítače pro obecné použití prostřednictvím transportního systému.
Různé aplikace pracují nad operačním systémem, ale vzhledem ke speciální roli systémů pro správu databází (DBMS), které ukládají základní podnikové informace v organizované formě a provádějí na nich základní vyhledávací operace, je tato třída systémových aplikací obvykle přidělena samostatná vrstva IS.
Na další úrovni jsou systémové služby, které s využitím DBMS jako nástroje pro vyhledávání potřebných informací mezi miliony a miliardami bytů uložených na discích poskytují koncovým uživatelům tyto informace ve formě vhodné pro rozhodování a také provádět některé postupy společné pro podniky všech typů zpracování informací. Tyto služby zahrnují službu WorldWideWeb, e-mailové systémy, systémy pro spolupráci a mnoho dalších.
A konečně nejvyšší úroveň informačních systémů představují speciální softwarové systémy, které plní úkoly specifické pro daný podnik nebo podniky daného typu. Příklady takových systémů zahrnují bankovní automatizační systémy, účetní systémy, počítačově podporované navrhování, systémy řízení procesů atd.
Konečný cíl IS je ztělesněn v aplikačních programech nejvyšší úrovně, ale pro jejich úspěšné fungování je bezpodmínečně nutné, aby subsystémy dalších vrstev jasně plnily své funkce.
Strategická rozhodnutí zpravidla ovlivňují vzhled informačního systému jako celku, ovlivňují několik vrstev sítě „pyramida“, ačkoli se zpočátku týkají pouze jedné konkrétní vrstvy nebo dokonce samostatného subsystému této vrstvy. S takovým vzájemným ovlivňováním produktů a řešení je nutné počítat při plánování IS, jinak se můžete potýkat s nutností urgentní a nepředvídatelné výměny např. síťové technologie z důvodu
Ekonomický informační systém (EIS) – Jedná se o systém, jehož fungování v čase spočívá ve shromažďování, zpracovávání a šíření informací o činnosti některého ekonomického subjektu. Nejdůležitějšími funkcemi EIS jsou účetnictví, analýza, kontrola, regulace, prognózování a plánování ekonomických procesů.
Navýšení objemu informací v oblasti managementu a komplikace jejich zpracování není možné bez využití výpočetní techniky.
Příklad
Ve 30. letech dvacátého století bylo pro řešení problémů řízení tehdejší ekonomiky nutné provádět ročně asi 10 14 matematických operací a v polovině 70. let - již asi 10 16 . Pokud předpokládáme, že jeden člověk je bez pomoci techniky schopen vykonat v průměru 10 6 operací za rok (propustnost člověka se odhaduje na 2-4 bity/s), vyjde nám, že je potřeba asi 10 miliard lidí, aby aby ekonomika zůstala dobře řízena.
Proto je v současnosti EIS počítačový informační systém, který k výměně informací využívá počítačové sítě a nejmodernější počítače. Kurz „Počítačové informační technologie“ bude dále studovat širokou škálu systémů, jako jsou MRP, ERP, CSRP.
EIS lze klasifikovat podle řady charakteristik:
· Podle rozsahu provozu řídicího objektu
EIS průmysl
EIS zemědělství
EIS dopravy
EIS komunikace atd.
· Podle typu procesů řízení
o Bankovní EIS
o AIS akciového trhu
o Finanční EIS
o Pojištění EIS
o Daňový EIS
o EIS celní služby
o Statistický EIS
o EIS průmyslových podniků (účetnictví, operativní řízení atd.)
o EIS vědeckého výzkumu
· Podle úrovně v systému veřejné správy
Průmyslový EIS
Územní EIS
Meziodvětvový EIS
Nejdůležitějším prvkem EIS je informační podpora. Informační podpora představuje informaci charakterizující stav spravovaného objektu a je podkladem pro rozhodování managementu. To zahrnuje:
· soustavy ukazatelů popisujících činnost ekonomického subjektu;
· systémy pro klasifikaci a kódování informací;
· dokumentace pro zobrazování indikátorů;
· informační základna.
Informační základna zahrnuje interní a externí informace uložené na různých médiích. Interní informace vznikají v samotném systému a odrážejí finanční a ekonomický stav ekonomického subjektu v různých časových intervalech. Externí informace charakterizují stav trhu a konkurence, úrokové sazby a ceny, daňovou politiku a politickou situaci atd. EIS funguje na základě informační báze.
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Moderní trendy ve vývoji rádiové vysílací techniky
Rádiová vysílací zařízení (RTD) se používají v oblasti telekomunikací, televizního a rozhlasového vysílání, radaru a radionavigace. Rychlý rozvoj mikroelektroniky, analogových a digitálních mikroobvodů, mikroprocesorové a výpočetní techniky má významný vliv na rozvoj rádiových vysílacích zařízení, a to jak z hlediska prudkého nárůstu funkčnosti, tak z hlediska zlepšení jejích výkonnostních ukazatelů. . Toho je dosaženo použitím nových principů pro konstrukci blokových schémat vysílačů a implementací obvodů jejich jednotlivých komponent, implementací digitálních metod pro generování, zpracování a konverzi oscilací a signálů s různými frekvencemi a úrovněmi výkonu.
Rádiové vysílače, které využívají digitální metody pro generování, zpracování a konverzi oscilací a signálů, budou dále označovány jako digitální rádiová vysílací zařízení (TsRPdU).
Uvažujme moderní požadavky na RPDU, které představují problémy, které nelze v principu vyřešit metodami analogových obvodů, což vyžaduje použití digitálních technologií v RPDU.
V oblasti telekomunikací a vysílání lze identifikovat tyto hlavní neustále se zvyšující požadavky na systémy přenosu informací, jejichž prvky jsou RPdU:
Zajištění odolnosti proti rušení v přetíženém rádiovém vzduchu;
Zvýšení kapacity kanálu;
Ekonomické využití frekvenčních zdrojů ve vícekanálových komunikacích;
Vylepšená kvalita signálu a elektromagnetická kompatibilita.
Touha splnit tyto požadavky vede ke vzniku nových komunikačních a vysílacích standardů. Mezi již známé patří GSM, DECT, SmarTrunk II, TETRA, DRM atd.
Hlavní směr vývoje komunikační systémy je poskytovat vícenásobný přístup, ve kterém je frekvenční zdroj sdílen a současně používán několika předplatiteli. Technologie vícenásobného přístupu zahrnují TDMA, FDMA, CDMA a jejich kombinace. Zároveň se zvyšují požadavky na kvalitu komunikace, tzn. odolnost proti šumu, objem přenášených informací, bezpečnost informací a identifikace uživatele atd. To vede k nutnosti použití složitých typů modulace, kódování informací, plynulé a rychlé úpravy pracovní frekvence, synchronizace pracovních cyklů vysílače, synchronizace pracovních cyklů vysílače, rušení, rušení, atd. přijímač a základnovou stanici, jakož i zajištění vysoké frekvenční stability a vysoké přesnosti amplitudové a fázové modulace na provozních frekvencích měřených v gigahertzech. Pokud jde o vysílací systémy, zde je hlavním požadavkem zlepšení kvality signálu na straně účastníka, což opět vede k nárůstu objemu přenášených informací v důsledku přechodu na standardy digitálního vysílání. Nesmírně důležitá je také stabilita parametrů takových rádiových vysílačů v čase - frekvence, modulace. Je zřejmé, že analogové obvody nejsou schopny se s takovými úkoly vyrovnat a generování signálu vysílače musí být prováděny digitálně.
Moderní rádiová zařízení si nelze představit bez vestavěného softwaru správa režimu provoz kaskád, autodiagnostika, autokalibrace, autoregulace a ochrana před nouzovými situacemi včetně automatického zálohování. Takové funkce ve vysílačích vykonávají specializované mikrokontroléry, někdy kombinující funkce digitálního generování přenášených signálů. Často se používá dálkové ovládání provozních režimů pomocí vzdáleného počítače přes speciální digitální rozhraní. Jakýkoli moderní vysílač nebo transceiver poskytuje určitou úroveň servis Pro uživatel, včetně digitálního ovládání vysílače (například z klávesnice) a indikace provozních režimů v grafické a textové podobě na obrazovce displeje. To se samozřejmě neobejde bez mikroprocesorových řídicích systémů pro vysílač, které určují jeho nejdůležitější parametry.
Výroba vysílačů této úrovně složitosti by byla ekonomicky nerentabilní, pokud by byly analogové. Právě prostředky digitálního mikroobvodu, které umožňují nahradit celé bloky běžných vysílačů, umožňují výrazně zlepšit ukazatele hmotnosti a velikosti vysílače (myslím mobilní telefony), dosahují opakovatelnosti parametrů, vys vyrobitelnosti a snadnost výroby a konfigurace.
Je zřejmé, že vznik a vývoj digitálních rádiových vysílacích zařízení byl nevyhnutelnou a nezbytnou etapou v historii radiotechniky a telekomunikací, která umožnila vyřešit mnoho naléhavých problémů, které byly pro analogové obvody nedostupné.
Jako příklad uvažujme vysílací digitální rádiový vysílač HARRISPLATINAZ(Obr. 1.1), který má následující hlavní vlastnosti (informace na www.pirs.ru):
A) Plně digitální HARRIS DIGITTM FM budič s vestavěným stereo oscilátorem s digitálním zpracováním signálu. Jako první plně digitální FM budič na světě přijímá HARRIS DIGITTM digitálně audio frekvence AES/EBU a generuje nejvyšší modulovanou nosnou frekvenci rádia v plně digitálním režimu, což má za následek menší rušení a zkreslení než jakýkoli jiný FM vysílač (16bitový digitální kvalita zvuku).
B) Systém rychlého startu zajišťuje dosažení plného výkonu ve všech ohledech do 5 sekund po zapnutí.
B) Mikroprocesorový ovladač umožňuje plné ovládání, diagnostiku a zobrazení. Obsahuje vestavěnou logiku a příkazy pro přepínání mezi primárními/přídavnými budiči HARRIS DIGITTM a předzesilovačem (PAA).
D) Širokopásmové schéma umožňuje vyhnout se ladění v rozsahu od 87 do 108 MHz (s možností N+1). Změnu frekvence lze provést ručně pomocí přepínačů za méně než 5 minut a za méně než 0,5 sekundy pomocí přídavného externího ovladače.
Obr.1.1
Dalším příkladem digitálního rádiového vysílače je zařízení pro bezdrátový přenos dat. BLUETOOTH(informace www.webmarket.ru), které budou podrobněji probrány v odstavci 3.1 (obr. 1.2 a tabulka 1.1).
Obr.1.2.
Tabulka 1.1. Stručná specifikace Bluetooth
Pojďme si tedy poukázat na hlavní oblasti použití digitálních technologií pro generování a zpracování signálů v rádiových vysílacích zařízeních.
1. Tvorba a konverze analogových a digitálních informačních nízkofrekvenčních signálů, vč. spárování počítače s rádiovým vysílačem (skupinové signály, kódování, převod analogových signálů na digitální nebo naopak).
2. Digitální metody modulace RF signálů.
3. Frekvenční syntéza a řízení frekvence.
4. Digitální přenos spektra signálu.
5. Digitální metody pro zesílení výkonu RF signálů.
6. Číslicové systémy pro automatickou regulaci a řízení vysílačů, indikace a řízení.
Následující části obsahují podrobnější informace o každé ze jmenovaných oblastí použití digitální techniky v rádiových vysílačích.
Bibliografie
1. Digitální rozhlasové přijímací systémy / Ed. M.I. Zhodzishsky. M.: Rozhlas a komunikace, 1990. 208 s.
2. Zvýšení účinnosti výkonných rádiových vysílacích zařízení / Ed. A.D. Artym. M.: Rozhlas a komunikace, 1987. 175 s.
3. Goldenberg L.M., Matyushkin B.D., Polyak M.N. Digitální zpracování signálu: Učebnice. manuál pro univerzity. M.: Rozhlas a komunikace, 1990. 256 s.
4. Semenov B.Yu. Moderní tuner vlastníma rukama. M.: SOLON_R. 2001. 352 s.
Podobné dokumenty
Historie vývoje a vzniku rádiových vysílacích zařízení, hlavní problémy při jejich provozu. Zobecněné blokové schéma moderního rádiového vysílače. Klasifikace rádiových vysílačů podle různých kritérií, frekvenční rozsah jako jedna z charakteristik zařízení.
abstrakt, přidáno 29.04.2011
Obecné informace o Bluetooth, co to je. Typy spojení, přenos dat, struktura paketů. Vlastnosti provozu Bluetooth, popis jeho protokolů, úroveň zabezpečení. Konfigurace profilu, popis hlavních konkurentů. Specifikace Bluetooth.
test, přidáno 12.1.2010
Charakteristika rádiových vysílacích zařízení, jejich hlavní funkce: generování elektromagnetických kmitů a jejich modulace v souladu s přenášenou zprávou. Návrh funkčního schématu radiového vysílače a určení některých jeho parametrů.
abstrakt, přidáno 26.04.2012
Co je TSR? Princip výstavby trunkových sítí. Služby komunikační sítě pro nákladní dopravu. Technologie Bluetooth je metoda bezdrátového přenosu informací. Některé aspekty praktické aplikace technologie Bluetooth. Analýza bezdrátových technologií.
práce v kurzu, přidáno 24.12.2006
Problémy použití analogově-digitálních převodníků v rádiových vysílačích. Vlastnosti digitálně-analogových převodníků (DAC) pro práci v nízkofrekvenčních trasách, řídicích systémech a specializovaných vysokorychlostních DAC s vysokým rozlišením.
práce v kurzu, přidáno 15.01.2011
Základní charakteristika videa. Video standardy. Formáty nahrávání. Kompresní metody. Moderní mobilní video formáty. Programy potřebné k přehrávání videí. Moderní videokamery. Digitální video média. Satelitní televize.
abstrakt, přidáno 25.01.2007
Co je to Bluetooth? Existující metody řešení jednotlivých problémů. "Konflikt frekvencí". Soutěžící. Praktický příklad řešení. Bluetooth pro mobilní komunikaci. Zařízení Bluetooth. Prosincový boom. Kdo vyrábí čipy Bluetooth? Harold Blue Tooth.
abstrakt, přidáno 28.11.2005
Výpočet vysílače a přizpůsobovacího obvodu. Výpočet blokového diagramu a kaskády rádiového vysílače, hodnot prvků a energetických indikátorů křemenného samooscilátoru. Nestabilita křemenného samooscilátoru a konstrukce rádiových vysílacích zařízení.
práce v kurzu, přidáno 12/03/2010
Moderní typy telekomunikací. Popis systémů pro přenos nepřetržitých zpráv, vysílání zvuku, telegrafní komunikace. Vlastnosti použití kroucené dvoulinky, kabelových vedení, optického vlákna. Účel technologie Bluetooth a dálkové komunikace.
abstrakt, přidáno 23.10.2014
Hlavní trendy ve vývoji trhu s daty dálkového průzkumu Země v posledním desetiletí. Moderní data dálkového průzkumu vesmíru s vysokým rozlišením. Satelity s ultra vysokým rozlišením. Nadějné kartografické komplexy Cartosat-1 a Cartosat-2.
První elektronické počítače (počítače) se objevily před něco málo přes 50 lety. Za tuto dobu se mikroelektronika, výpočetní technika a celý informatický průmysl staly jednou z hlavních součástí celosvětového vědeckého a technologického pokroku. Vliv výpočetní techniky na všechny oblasti lidské činnosti se stále rozšiřuje. V současné době se počítače využívají nejen k provádění složitých výpočtů, ale také při řízení výrobních procesů, ve školství, zdravotnictví, ekologii atp. To se vysvětluje skutečností, že počítače jsou schopny zpracovat jakýkoli typ informací: číselné, textové, tabulkové, grafické, zvukové, obrazové informace.
První elektronický počítač ELILC byl postaven v roce 1946 jako součást výzkumného projektu financovaného americkým ministerstvem obrany. O rok dříve publikoval J. von Neumann článek, který nastínil základní principy stavby počítačů. Projekt vycházel z počítačového modelu vyvinutého Američanem bulharského původu J. Atanasovem, který se podílel na rozsáhlých výpočtech. Na realizaci projektu se aktivně podíleli významní vědci jako K. Shannon, N. Winner, J. von Neumann aj. Od tohoto okamžiku začala éra výpočetní techniky. Se zpožděním 10-15 let se začala rozvíjet domácí výpočetní technika.
Matematické základy automatických výpočtů byly v této době již vyvinuty (G. Leibniz, J. Boole, L. Turing aj.), ale vznik počítačů byl možný až díky rozvoji elektronické techniky. Opakované pokusy o vytvoření různých druhů automatických výpočetních zařízení (od nejjednodušších výpočtů až po mechanické a elektromechanické počítače) neumožnily postavit spolehlivé a cenově výhodné stroje.
Nástup elektronických obvodů umožnil sestrojit elektronické počítače.
Elektronický počítač, neboli počítač, je soubor hardwaru a softwaru určený k automatizaci přípravy a řešení uživatelských problémů (obr. 1).
Uživatelem se rozumí osoba, v jejímž zájmu jsou údaje zpracovávány. Uživatelé výpočetní techniky, programátoři a operátoři mohou vystupovat jako uživatelé. Čas na přípravu problémů je zpravidla mnohonásobně delší než čas na jejich řešení.
Počítače jsou univerzální technické prostředky pro automatizaci výpočetní práce, to znamená, že jsou schopny řešit jakékoli problémy související s transformací informací. Příprava problémů k řešení na počítači však byla a dodnes zůstává poměrně pracným procesem, který v mnoha případech vyžaduje od uživatelů speciální znalosti a dovednosti.
Pro snížení pracnosti přípravy problémů k řešení, efektivnější využití jednotlivého hardwaru, softwaru a počítačů jako celku a také pro usnadnění jejich provozu má každý počítač speciální sadu softwaru. Hardware a software jsou obvykle propojeny a spojeny do jedné struktury.
Struktura je soubor prvků a jejich spojení. Podle kontextu se rozlišují struktury technických, softwarových, hardwarově-softwarových a informačních prostředků.
Některý software zajišťuje interakci mezi uživateli a počítači a je jakýmsi „prostředníkem“ mezi nimi. Říká se mu operační systém a je jádrem počítačového softwaru.
Softwarem rozumíme soubor pravidelně používaných softwarových nástrojů určených k vytvoření potřebné služby pro uživatele.
Programové vybavení jednotlivých počítačů a počítačových systémů (CS) se může značně lišit skladbou používaných programů, která je dána třídou použitého počítačového vybavení, způsoby jeho použití, náplní výpočetní práce uživatelů atd. Vývoj softwaru pro moderní počítače a počítače má do značné míry evoluční a empirický charakter, ale je možné identifikovat zákonitosti v jeho konstrukci.
Podívejme se na hlavní milníky a trendy ve vývoji počítačů, jejich hardwaru a softwaru (tabulka 1).
stůl 1
| Automatizace přípravy a řešení počítačových problémů
|
Obecně platí, že proces přípravy a řešení problémů na počítači vyžaduje následující posloupnost kroků:
1) formulace problému a matematická formulace problému;
2) volba metody a vývoj algoritmu řešení;
3) programování (napsání algoritmu) pomocí nějakého algoritmického jazyka;
4) plánování a organizace výpočetního procesu - pořadí a posloupnost použití počítače a počítačových zdrojů;
5) vytvoření „strojového programu“, tj. programu, který bude přímo spouštěn počítačem;
6) vlastní řešení problému - provádění výpočtů pomocí hotového programu.
Jak se počítačová technologie vyvíjí, automatizace těchto fází přichází zdola
Na cestě rozvoje elektronické výpočetní techniky lze rozlišit čtyři generace počítačů, které se liší základnou prvků, funkční a logickou organizací, designem a technologickým provedením, programovým vybavením, technickými a provozními vlastnostmi a stupněm přístupu k počítači uživatelů. Se změnou generací se provázela i změna hlavních technických, provozních a technicko-ekonomických ukazatelů počítačů, především rychlosti, kapacity paměti, spolehlivosti a ceny. Jedním z hlavních vývojových trendů přitom byla a zůstává snaha snížit pracnost přípravy programů pro řešené úkoly, usnadnit propojení operátorů se stroji a zvýšit efektivitu jejich využívání. To bylo a je diktováno neustálým zvyšováním složitosti a pracnosti úloh, jejichž řešení je svěřeno počítačům v různých oblastech použití.
Možnosti zlepšení technického a provozního výkonu počítačů do značné míry závisí na prvcích použitých ke konstrukci jejich elektronických obvodů. Proto při zvažování fází vývoje počítače je každá generace zpravidla charakterizována především použitou základnou prvků.
Hlavním aktivním prvkem počítačů první generace byla elektronka, zbývajícími součástmi elektronických zařízení byly obyčejné odpory, kondenzátory a transformátory. Budovat RAM již od středu
Principy konstrukce počítače
V 50. letech se začaly používat prvky speciálně vyvinuté pro tento účel - feritová jádra s obdélníkovou hysterezní smyčkou. Nejprve se jako vstupně-výstupní zařízení používalo standardní telegrafní zařízení (dálnopisy, děrovače pásek, vysílače, zařízení počítacích a děrovacích strojů), poté byla speciálně vyvinuta elektromechanická paměťová zařízení na magnetických páskách, bubnech, kotoučích a vysokorychlostních tiskařských zařízeních. .
Počítače této generace byly velké velikosti a spotřebovávaly hodně energie. Rychlost těchto strojů se pohybovala od několika set do několika tisíc operací za sekundu, kapacita paměti byla několik tisíc strojových slov a spolehlivost byla počítána na několik hodin provozu.
V těchto počítačích byla automatizována pouze šestá fáze, protože prakticky neexistoval žádný software jakéhokoli druhu. Všech pět předchozích fází si uživatel musel sám připravit ručně, až po získání strojových kódů pro programy. Náročná a rutinní povaha těchto zakázek byla zdrojem velkého počtu chyb v zadáních. Proto se v další generaci počítačů objevily nejprve prvky a poté celé systémy, které usnadnily proces přípravy problémů k řešení.
Elektronky byly u vozů druhé generace (počátek 60. let) nahrazeny tranzistory. Počítače začaly mít větší rychlost, kapacitu RAM a spolehlivost. Všechny hlavní charakteristiky se zvýšily o 1-2 řády. Výrazně se snížily rozměry, hmotnost a spotřeba. Velkým úspěchem bylo použití tištěných spojů. Zvýšila se spolehlivost elektromechanických vstupně/výstupních zařízení, jejichž měrná hmotnost se zvýšila. Stroje druhé generace začaly mít větší výpočetní a logické možnosti.
Charakteristickým rysem strojů druhé generace je jejich odlišení podle použití. Počítače se objevily k řešení vědeckých, technických a ekonomických problémů, k řízení výrobních procesů a různých objektů (řízení strojů).
Spolu s technickým zdokonalováním počítačů se vyvíjejí metody a techniky pro programování výpočtů, jejichž nejvyšší úrovní je vznik automatizačních programovacích systémů, které výrazně usnadňují práci matematiků a programátorů.
Algoritmické jazyky byly široce vyvinuty a používány, což výrazně zjednodušuje proces přípravy problémů k řešení. S příchodem algoritmických jazyků se počet programátorů prudce snížil, protože sami uživatelé mohli psát programy v těchto jazycích.
Široké používání algoritmických jazyků (Autocodes, Algol, Fortran atd.) a jejich odpovídajících překladačů, které umožňují automaticky generovat strojové programy podle jejich popisu v algoritmickém jazyce, vedlo k vytvoření knihoven standardních programů. , která umožnila sestavit strojové programy v blocích s využitím nashromážděných a získaných zkušeností programátorů. Nové softwarové nástroje zde ještě nebyly sloučeny do samostatných balíčků pod společnou správou. Všimněte si, že časové hranice pro vznik všech těchto novinek jsou značně rozmazané. Jejich původ lze obvykle hledat již v hlubinách počítačů předchozích generací.
Třetí generace počítačů (konec 60. let - začátek 70. let) se vyznačuje širokým používáním integrovaných obvodů. Integrovaný obvod je úplný logický a funkční blok odpovídající poměrně složitému tranzistorovému obvodu. Díky použití integrovaných obvodů bylo možné dosáhnout ještě více
zlepšit technické a provozní vlastnosti strojů. Počítačová technika začala disponovat širokou škálou zařízení, která umožňují budovat nejrůznější systémy zpracování dat zaměřené na různé aplikace. Pokryly široký rozsah výkonu, což bylo také usnadněno rozšířeným používáním vícevrstvých tištěných spojů.
U počítačů třetí generace se výrazně rozšířila nabídka různých elektromechanických vstupních a výstupních zařízení. Vývoj těchto zařízení je evoluční povahy: jejich vlastnosti se zlepšují mnohem pomaleji než vlastnosti elektronických zařízení.
Charakteristickým rysem vývoje softwaru této generace je vznik výrazného softwaru a vývoj jeho jádra - operačních systémů odpovědných za organizaci a řízení výpočetního procesu. Právě zde začal být pojem „počítač“ stále více nahrazován pojmem „počítačový systém“, který do značné míry odrážel komplikaci hardwarové i softwarové části počítače. Náklady na software začaly růst a v současné době výrazně převyšují náklady na hardware (obr. 2).
| Rýže. 2. Dynamika změn nákladů na hardware a software
|
Operační systém (OS) plánuje posloupnost distribuce a využití prostředků počítačového systému a také zajišťuje jejich koordinovaný provoz. Zdroji se obvykle rozumí takové prostředky, které se používají pro výpočty: počítačový čas jednotlivých procesorů nebo počítačů zahrnutých v systému; objemy paměti RAM a externí paměti; jednotlivá zařízení, informační pole; programové knihovny; samostatné programy obecné i speciální aplikace atd. Je zajímavé, že nejpoužívanější funkce OS z hlediska zpracování nouzových situací (ochrana programů před vzájemným rušením, přerušovací a prioritní systémy, časová služba, rozhraní s komunikačními kanály atd.) byly plně nebo částečně implementovány do hardwaru. Současně byly implementovány složitější provozní režimy: kolektivní přístup ke zdrojům, multiprogramové režimy. Některá z těchto řešení se stala jakýmsi standardem a začala se všude používat v počítačích různých tříd.
Stroje třetí generace výrazně rozšířily možnost poskytovat k nim přímý přístup od účastníků nacházejících se na různých, včetně významných (desítky a stovky kilometrů) vzdáleností. Pohodlí komunikace mezi předplatitelem a strojem je dosaženo prostřednictvím rozvinuté sítě účastnických bodů připojených k počítači prostřednictvím informačních komunikačních kanálů a odpovídajícího softwaru.
Například v režimu sdílení času má mnoho předplatitelů možnost simultánně, přímo a rychle přistupovat k počítači. Vzhledem k velkému rozdílu v setrvačnosti člověka a stroje má každý ze současně pracujících účastníků dojem, že jemu jedinému je dán strojový čas.
Zde se ještě více projevuje tendence ke sjednocování počítačů, vytváření strojů, které představují jeden systém. Výrazným příkladem tohoto trendu je tuzemský program pro tvorbu a rozvoj Jednotného systému elektronických počítačů (ES COMPUTER).
Počítač ES byla rodina (řada) softwarově kompatibilních strojů postavených na jednoprvkové základně, na jediném konstrukčním a technologickém základě, s jedinou strukturou, jediným softwarovým systémem a jedinou jednotnou sadou externích zařízení.
Průmyslová výroba prvních modelů počítačů ES začala v roce 1972, při jejich tvorbě byly využity všechny moderní výdobytky v oblasti elektronických výpočtů, techniky a počítačového designu a v oblasti budování softwarových systémů. Spojení znalostí a výrobních kapacit rozvojových zemí umožnilo v poměrně krátké době vyřešit složitý složitý vědeckotechnický problém. Počítač ES byl neustále se rozvíjející systém, ve kterém se zdokonalovala technická a provozní výkonnost strojů, zdokonalovala se periferní zařízení a rozšiřoval se jeho sortiment.
Stroje čtvrté generace (80. léta) se vyznačují použitím velkých integrovaných obvodů (LSI). Vysoký stupeň integrace přispěl ke zvýšení hustoty balení elektronických zařízení, komplikaci jejich funkcí, zvýšení spolehlivosti a rychlosti a snížení nákladů. To mělo zase významný dopad na logickou strukturu počítače a jeho softwaru. Spojení mezi strukturou stroje a jeho softwarem, zejména operačním systémem, se přiblížilo.
Ve čtvrté generaci, s příchodem mikroprocesorů v USA (1971), vznikla nová třída počítačů - mikropočítače, které byly nahrazeny osobními počítači (PC, počátek 80. let). V této třídě počítačů se spolu s LSI začaly používat ultravelké integrované obvody (VLSI) 32bitové a poté 64bitové.
Vznik PC je nejvýraznější událostí v oblasti výpočetní techniky, donedávna nejdynamičtěji se rozvíjejícího odvětví průmyslu. Jejich realizací bylo řešení problémů informatizace společnosti postaveno na reálný základ.
Hlavním účelem používání PC je formalizovat odborné znalosti. Zde je především automatizována rutinní část práce (sběr, akumulace, ukládání a zpracování dat), která zabírá více než 75 % pracovní doby aplikačních specialistů. Použití PC umožnilo, aby byla práce specialistů kreativní, zajímavá a efektivní. V současné době se PC používají všude, ve všech oblastech lidské činnosti. Nové oblasti použití také změnily povahu práce na počítači. Inženýrské a technické výpočty tak tvoří maximálně 9-15 %, ve větší míře se dnes PC používají k automatizaci řízení prodeje, nákupu, řízení zásob, výroby, k provádění finančních a ekonomických výpočtů, kancelářských prací, herních úkolů, atd.
Využití PC umožnilo využívat nové informační technologie a vytvářet distribuované systémy zpracování dat. Nejvyšším stupněm distribuovaných systémů zpracování dat jsou počítačové (počítačové) sítě různých úrovní – od lokálních až po globální.
U počítačů této generace pokračuje komplikace technických a softwarových struktur (hierarchie správy nástrojů, nárůst jejich počtu). Je třeba poznamenat, že došlo k výraznému zvýšení úrovně „inteligence“ systémů vytvořených na jejich základě. Software těchto strojů vytváří „přátelské“ prostředí pro komunikaci mezi člověkem a počítačem. Na jedné straně řídí proces zpracování informací a na druhé straně vytváří potřebnou službu pro uživatele, snižuje složitost jeho rutinní práce a dává mu příležitost věnovat více pozornosti kreativitě.
Podobné trendy budou pokračovat i u počítačů budoucích generací. Stroje příštího století tak budou mít podle výzkumníků v sobě zabudovanou „umělou inteligenci“, která uživatelům umožní přistupovat ke strojům (systémům) v přirozeném jazyce, zadávat a zpracovávat texty, dokumenty, ilustrace, vytvářet systémy pro zpracování znalostí, atd. To vše vede k nutnosti komplikovat počítačový hardware, vznik počítačových systémů na něm založených, stejně jako vývoj komplexního vícevrstvého hierarchického softwaru pro systémy zpracování dat.
