Основные этапы развития вычислительной техники

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные этапы развития вычислительной техники

 

Первым прообразом современных компьютеров была механическая аналитическая машина Чарльза Бэб-биджа, которую он проектировал и создавал в середине XIX в. Аналитическая машина должна была обрабатывать числовую информацию по заранее составленной программе без вмешательства человека. В аналитической машине имелись все основные устройства современного компьютера: Склад (Память), Мельница (Процессор) и т. д.   

 Первые электронно-вычислительные  машины (ЭВМ), способные автоматически по заданной программе обрабатывать большие объемы информации, были построены в 1946 г. в США (ЭНИАК) и в 1950 г. в СССР (МЭСМ). Первые ЭВМ были ламповыми (включали в себя десятки тысяч ламп), очень дорогими и очень большими (занимали громадные залы), и поэтому их количество измерялось единицами, в лучшем случае десятками штук. Они использовались для проведения громоздких и точных вычислений в научных исследованиях, при проектировании ядерных реакторов, расчетов траекторий баллистических ракет и т. д. Программы для первых ЭВМ, написанные на машинном языке, представляли собой очень длинные последовательности нулей и единиц, так что составление и отладка таких программ было чрезвычайно трудоемким делом.

Производство сравнительно недорогих персональных компьютеров с использованием БИС (больших интегральных схем) началось в середине 70-х годов с компьютера Apple II (с этого компьютера отсчитывает свое существование фирма Apple). В начале 80-х годов приступила к массовому производству персональных компьютеров корпорация IBM (компьютеры так и назывались IBM Personal Computer – IBM PC). Персональные компьютеры в состоянии обрабатывать не только числовую информацию. В настоящее время большая часть персональных компьютеров в мире занята обработкой текстовой информации. С 80-х годов стала возможной обработка на компьютере графической информации, а с 90-х – звуковой. Современный персональный компьютер превратился в мультимедийный, т. е. на нем можно обрабатывать числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию. 
    Информатизация общества. С середины XX в. начался постепенный переход от индустриального общества к информационному. В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. 
    В качестве критериев развитости информационного общества можно выбрать три: наличие компьютеров, уровень развития компьютерных сетей и доля населения, занятого в информационной сфере, а также использующего информационные технологии в своей повседневной деятельности.

Персональный компьютер стал доступен массовому потребителю, и теперь в развитых странах мира компьютер имеется на большинстве рабочих мест и в большинстве семей. В настоящее время персональные компьютеры изготавливают и собирают тысячи фирм в разных странах мира, и их производство превысило сто пятьдесят миллионов штук в год.

Существенной тенденцией в информатизации общества является переход от использования компьютеров в автономном режиме к применению их в локальных и глобальных сетях.

Развитие глобальных компьютерных сетей началось в 80-е годы. В 1981 г. в сети Интернет было лишь 213 компьютеров, к концу 80-х число подключенных к сети компьютеров возросло до 150 тысяч, однако наиболее быстрый экспоненциальный рост их количества происходил в 90-е годы, и к настоящему моменту в Интернете насчитывается более 100 миллионов серверов.

По данным ООН, в 90-е годы число работников, занятых в информационной сфере (для которых обработка информации является основной производственной функцией), возросло примерно на 25% , тогда как численность занятых в сельском хозяйстве и промышленности сократилась соответственно на 10 и 15% .

Компьютеры и информационные технологии интенсивно проникают и в сферу материального производства; инженер, фермер, специалисты других традиционных профессий все чаще используют на своем рабочем месте компьютер.

 

 

2. Состав и структура  программного обеспечения современных  ПК

 

В течение нескольких десятилетий создавались программы, нужные для обработки различных данных. Совокупность требуемых программ составляет программное обеспечение компьютера.

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Для выполнения на компьютере конкретных работ (создания текстов и рисунков, обработки числовых данных и т. д.) требуется прикладное программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение можно разделить на две группы программ: системы программирования и приложения.

Системы программирования являются для программистов-профессионалов инструментами разработки программ на различных языках программирования (Basic, Pascal, С и др.). В настоящее время появились системы визуального программирования (Visual Basic, Borland Delphi и др.), которые позволяют даже начинающему пользователю компьютера создавать несложные программы. Приложения предоставляют пользователю возможность обрабатывать текстовую, графическую, числовую, аудио- и видеоинформацию, а также работать в компьютерных сетях, не владея программированием.

Практически каждый пользователь компьютера нуждается в приложениях общего назначения, к числу которых относятся: текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, а также приложения для создания мультимедиа-презентаций.

В связи со стремительным развитием глобальных и локальных компьютерных сетей все большее значение приобретают различные коммуникационные программы.

Из-за широкого распространения компьютерных вирусов можно отнести к отдельной группе антивирусные программы. 
Для профессиональных целей квалифицированными пользователями компьютера используются приложения специального назначения. К ним относятся системы компьютерной графики, системы автоматизированного проектирования (САПР), бухгалтерские программы, компьютерные словари и системы автоматического перевода и др.

Все большее число пользователей применяет обучающие программы для самообразования или в учебном процессе. Прежде всего, это программы обучения иностранным языкам, программы-репетиторы и тесты по различным предметам и т. д.    

 

 

 

 

3. Объясните структуру  уникального имени файла

 

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов. Файл – это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например:

proba.txt

В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем допускается использование русского алфавита, например:

Единицы измерения информации.doc

Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой. 
Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) удобно применять одноуровневую файловую систему, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. 
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую файловую систему, которая имеет «древовидную» структуру.

Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, в каждом из них бывают вложенные каталоги 2-го уровня и т. д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.     

 

 

 

4. Охарактеризуйте назначение  программ – драйверов

 

Драйвер (англ. driver) (множественное число дра́йверы) – это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. В общем случае, для использования любого устройства (как внешнего, так и внутреннего) необходим драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как графическая плата или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

Операционная система управляет некоторым «виртуальным устройством», которое понимает стандартный набор команд. Драйвер переводит эти команды в команды, которые понимает непосредственно устройство. Эта идеология называется «абстрагирование от аппаратного обеспечения». Впервые в отечественной вычислительной технике подобный подход появился в серии ЕС ЭВМ, а такого рода управляющие программы назывались канальными программами.

Драйвер состоит из нескольких функций, которые обрабатывают определенные события операционной системы. Обычно это 7 основных событий:

• загрузка драйвера. Тут драйвер регистрируется в системе, производит первичную инициализацию и т. п.;
• выгрузка. Драйвер освобождает захваченные ресурсы – память, файлы, устройства и т. п.;
• открытие драйвера. Начало основной работы. Обычно драйвер открывается программой как файл, функциями CreateFile() в Win32 или fopen() в UNIX-подобных системах;
• чтение;
• запись: программа читает или записывает данные из/в устройство, обслуживаемое драйвером;
• закрытие: операция, обратная открытию, освобождает занятые при открытии ресурсы и уничтожает дескриптор файла;
• управление вводом-выводом (англ. IO Control, IOCTL). Зачастую драйвер поддерживает интерфейс ввода-вывода, специфичный для данного устройства. С помощью этого интерфейса программа может послать специальную команду, которую поддерживает данное устройство. Например, для SCSI-устройств можно послать команду GET_INQUIRY, чтобы получить описание устройства. В Win32-системах управление осуществляется через API-функцию DeviceIoControl(). В UNIX-подобных – ioctl().

 

 

5. Охарактеризуйте СУБД

 

 

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

Основные функции СУБД

• управление данными во внешней памяти (на дисках);
• управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

• ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию,
• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,
• подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД
• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификации СУБД

По модели данных

• Иерархические
• Сетевые
• Реляционные
• Объектно-ориентированные

По степени распределённости

Локальные СУБД (все части локальной СУБД размещаются на одном компьютере)

Распределённые СУБД (части СУБД могут размещаться на двух и более компьютерах).

По способу доступа к БД

Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере. СУБД располагается на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера. Недостатки: потенциально высокая загрузка локальной сети; затруднённость централизованного управления; затруднённость обеспечения таких важных характеристик как высокая надёжность, высокая доступность и высокая безопасность. Применяются чаще всего в локальных приложениях, которые используют функции управления БД.