Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1Глава. Введение

В каждом из трех предшествующих столетий существовала технология, уровень которой определял уровень развития цивилизации. Известный социолог и футуролог Э. Тоффлер в книге [44] выделяет три технологические эпохи: аграрную, индустриальную и….., ту которой пока не найдено адекватного названия. Но, безусловно, информационные технологии – технологии сбора, передачи, обработки, визуализации и хранения информации, играют в этой третьей эпохе определяющую роль.

Мы живем в уникальное время. Наука насчитывает 50 000 лет существования современного человека. Если, следуя Тоффлеру, разделить этот срок на периоды по 62 года, то получим примерно 800 периодов. Из них 150, как люди вышли из пещер. Однако лишь, на протяжении последних двух с небольшим периодов люди научились пользоваться паровыми двигателями, электричеством, двигателями внутреннего сгорания, атомной энергией, радио, телефоном, телевизором. Лишь в последнем периоде люди узнали о вычислительной технике и информационных технологиях. Для охвата 80% населения Земли автомобилю и телефону потребовалось около 110 лет, электричеству – 80 лет, персональному компьютеру и Интернету – чуть более 20, а Всемирной паутине (World Wide Web) – всего 6 лет! Из вышесказанного надеюсь видно, что темп смены технологий (подробно об этом [4⁵]), уровни интеллектуализации и энерговооруженности труда людей постоянно растут.

1.1.Предпосылки появления сетей ЭВМ и развития
информационных технологий

Отметим две главные предпосылки появления сетей ЭВМ и развития информационных технологий: появление технически сложных систем и необходимость быстрого получения, накопления и обработки информации.

1.1.1.Появление технически сложных систем

Новые способы получения энергии открыли новые горизонты в развитии промышленности. Однако создание технически сложных систем потребовало принципиально новых подходов к их проектированию. Так, например, технически сложную систему не всегда можно представить «в натуральную величину», например ядерный реактор, самолет, космический корабль, спутниковую систему. Требуется моделирование, сложные расчеты, вычислительные схемы, специальные методы борьбы со сложностью, как создаваемого изделия, так и его модели. Например, увеличение числа взаимодействующих компонентов системы ведет к усложнению конструкции системы, а, следовательно, к снижению ее надежности. Возникает не праздный вопрос: как убедиться, что создаваемая система при любых обстоятельствах будет функционировать корректно?

Новые задачи проектирования повлекли новые требования к скоростям расчетов, алгоритмам расчетов, численным методам, средствам моделирования. Уже в 40-х годах основным приемом для ускорения ручных расчетов был метод распараллеливания, когда несколько людей – счетчиков работали параллельно над разными частями одного и того же расчета.

Без моделирования, предварительного численного анализа создавать сложные технические системы было уже нельзя [56]. Здесь уместно вспомнить случай c Энрико Ферми, рассказанный его женой Лаурой Ферми в [48]. В проекте Манхеттен по созданию атомной бомбы Э.Ферми отвечал за разработку системы безопасности ядерного реактора. После многомесячных усилий ему принесли на утверждение сложнейшую схему трубопроводов, клапанов и т.п. оборудования, которая занимала несколько ватмановских листов формата А1. Подумав некоторое время, Ферми указал на несколько клапанов и спросил, что произойдет, если он закроет некоторые из них, а другие окажутся в таких-то и таких-то состояниях. Инженеры, проведя в размышлениях несколько часов, ответили, что произойдет взрыв и спросили, как Ферми удалось так быстро найти изъян в их проекте. Тот ответил, что методы проектирования этой системы не соответствовали ее сложности, поэтому она должна быть не надежной. А, то, что он сразу нашел изъян, так это случай. Этот пример говорит о том, что чем сложнее система, тем она менее надежна, что для проектирования сложных систем нужны специальные методы. Так же следует отметить, что именно проект Манхеттен оказал значительное влияние на развитие вычислительной техники [56].

Создать объект уже было мало. В современных условиях его надо уметь поддерживать в работоспособном состоянии, выявлять неисправности, ремонтировать при выходе из строя, модифицировать и развивать в ходе его эксплуатации. Эксплуатация технически сложных систем потребовала специальной организации работ, где без информационных технологий обойтись было нельзя.

1.1.2.Повышение эффективности управления

Помимо технических предпосылок, определяющую роль в развитии информационных технологий сыграли предпосылки социальные. Прежде всего, надо помнить, что информации всегда не хватало и она стоила дорого. Примерами этому тезису могут служить история дипломатии, разведок [5, 50, 81]. В обществе XX века налицо были следующие тенденции:

• демографический рост,

• концентрация капитала, индустриализация развитых стран и децентрализация управления,

• рост числа людей, вовлекаемых в процессы принятия решений.

При развитии данных тенденций отсутствие эффективных методов коммуникации, распределенного доступа к информации, автоматизации ее сбора, обработки и хранения тормозили развитие индустриализации как на внутригосударственном, так и на межгосударственном уровнях.

Скорость принятия решения может быть представлена как материальная величина и измерена в стоимостном выражении. Ее значение можно проиллюстрировать аналогией с транспортным средством: чем медленнее вы реагируете на изменения на дороге (принимаете решение), тем ниже должна быть ваша скорость движения.

Старые технологии сбора и обработки информации предполагали сбор информации на местах, заполнение специально разработанных форм, которые собирались в соответствующих государственных структурах, где они, возможно, проходили предварительную обработку, после чего отправлялись далее по инстанции. При этом в начале XX века путешествие из Москвы за Урал (а, следовательно, и обмен документами) занимало несколько месяцев. Необходимы были новые, быстрые средства коммуникации. Появляются телеграф, телефон, радио, телевидение. Обратите внимание, что каждый из перечисленных видов связи был предназначен для передачи вполне определенных видов данных: телефон – голос, радио – аудио данные, телевидение – видеоданные. Постепенно возникла необходимость их интеграции. Например, передача по радиоканалу, как аудио, так и видеоданных, или по телефонной каналу – картинки. Важной тенденцией наших дней является то, что телефонные, телевизионные, радио и спутниковые сети связи, используемые технологиями сбора, передачи, обработки и хранения информации, начинают сливаться, интегрироваться в единую сеть.

Слияние компьютеров со средствами передачи данных коренным образом изменило представление об организации вычислительных систем. Появились сети ЭВМ. Правда, в первых сетях ЭВМ средства связи использовались именно для соединения между собой ЭВМ. Изначально эти средства были специализированные, т.е. предназначались только для соединения ЭВМ. Потом было осознанно, что для этих целей можно использовать существующие средства коммуникации. Однако их разнообразие создавало существенные сложности их использования как средства коммуникации для ЭВМ. Желательно было по одному и тому же каналу уметь передавать как цифровые данные, так и аудио, и видео данные. Другими словами, возникла проблема интеграции разнородных сетей между собой.

Появление и развитие сетей ЭВМ и средств коммуникации было востребовано военными и промышленностью. Военным нужны были надежные, живучие системы коммуникации, которые нельзя было бы уничтожить однократным ударом; надежные и высокоскоростные системы сбора и обработки информации. Промышленности нужны были средства для эффективного управления производством, развития и расширения рынка. Сети ЭВМ стали основной информационных технологий. Сегодня управление компанией или предприятием невозможно без информационных систем. Эти системы во многом определяют скорость адаптации компании к изменяющимся внешним условиям, способность организации быстро и экономически эффективно управлять своей деятельностью.

Не меньшее значение, чем для развития промышленности или управления государством информационные технологии имеют для отдельной личности. Ярким примером является их применение для развития форм и методов обучения людей. Следует отметить, что в современных условиях изменилась роль и значение образования в деятельности любого государства. По оценкам, приведенным в [70], в 1905 году число рабочих, где требовалось образование, оценивалось в 10-15% от общего числа рабочих мест мест в мире, в 1995 году число рабочих мест, требовавших образования не ниже средне технического, оценивалось в 75-80%. Эти цифры говорят, во-первых, о росте интеллектуализации рабочих мест, а во-вторых, о том, что промышленность не может работать без притока образованных специалистов. Если в конце ХIX – в начале XX веков основной функцией образования было развитие личности, то теперь – это обеспечение промышленности профессиональными кадрами. Сегодня речь уже идет об образовании через всю жизнь, поскольку темпы развития технологий требуют постоянного развития персонала на производстве. Эти тенденции существенно усложняют процессы глобализации в экономике, которые требуют унификации образовательных стандартов в разных странах.

Таким образом, конкурентоспособность – как отдельного предприятия, так и государства в целом напрямую теперь зависит от развития информационных технологий.

1.2.Три движущие силы информационных технологий

Состояние и направление развития информационных технологий определяют три основных составляющих: микроэлектроника, телекоммуникация и инженерия программного обеспечения.

Бегло напомним основные положения и исторические факты об этих трех составляющих.

1.2.1.Некоторые факты из истории компьютеров

1946 год считают годом создания первого компьютера – ENIAC. Работа над этим проектом была начата в 1943 году. Руководителем этого проекта был Дж. Моучли, а техническим лидером Дж. Эккерт. Машина весила 27 т., содержала 18 000 электронных ламп и 1 500 реле. Потребляла она около 150 квт энергии! Подробно об этом проекте см. [3].

В 1946 году эти же специалисты начали работу по заказу правительства США над новым проектом – EDVAC – электронным автоматическим вычислителем с хранимой программой. Идеи, положенные в основу этого проекта, были опубликованы Дж. Фон Нейманом, которому впоследствии и были приписаны. В 1951 году они создали машину UNIVAC, которая была предназначена для решения разнообразных задач.

Приведенные факты – общеизвестны и, во многом благодаря им, родоначальниками ЭВМ считают американцев. Однако, как свидетельствуют документы, опубликованные в конце ХХ – в начале XXI века, это первенство не столь однозначно.

Одним из претендентов на право лидера является немецкий ученый Конрад Цузе [2, 16]. В 1941 году под его руководством была построена машина Z3, основанная на двоичной системе исчислений. Эта машина была создана по заказу института аэродинамических исследований Люфтваффе и была оснащена языком программирования Plankalkul, ввод данных осуществлялся с перфолент. Работы К. Цузе активно использовались в фашистской Германии. Этот факт бросил политическую тень на его работы и сегодня его результаты малоизвестны.

Другим претендентом являются создатели компьютера Colossus [63]. Он был создан в Великобритании в 1943 году и запущен в эксплуатацию в феврале 1944 г. Возглавили проект математик М. Ньюмен и инженер Т. Флауэрс. Машина создавалась для суперсекретных задач вскрытия зашифрованной иностранной переписки. Первая информация об этих машинах всплыла только в 70-ые годы прошлого века в результате рассекречивания американских документов [18, 49]. Именно поэтому об этой машине долгое время никто ничего не знал. Эта машина в частности обеспечивала вскрытие переписки высшего командования фашистской Германии. Благодаря этой машине время вскрытия шифровок сократилась с нескольких недель до 2-3 часов. Машина Colossus-Mk1 имела 1500 электронных ламп. В 1944 англичане построили Colossus-Mk2 – более мощную машину, которая состояла из 2500 ламп и выполняла 100 булевских операций в секунду. До конца Второй Мировой Войны было построено 10 таких машин. В 1945 году Уинстон Черчель, опасаясь, что руководство СССР узнает о проекте Colossus, лично приказал демонтировать и уничтожить 8 из 10 машин. Оставшиеся 2 машины эксплуатировались еще полтора десятка лет в условиях строжайшей тайны в Блетчли-Парк, в криптографической службе Великобритании. После чего были уничтожены.

1.2.2.Микроэлектроника и закон Мура

В 1947 году физики Вильям Шокли, Джон Барден и Уолтер Бретейн разработали точечный транзистор – первый полупроводной усилитель. В 1956 все трое получили Нобелевскую премию по физике. Любопытно отметить, что примерно в это же время был разработан электровакуумный прибор нувистор, который по электрическим параметрам превосходил транзистор, а по массово-габаритным уступал, но не много. Однако транзистор победил! Причина – он нес принципиально новую технологию – создание полупроводниковых схем на кремниевой пластинке. Так был дан старт кремниевой технологии, которая действует в области микроэлектроники по сей день.

Этот новый прибор совершил революцию в электронике. В 1971 году появился первый микропроцессор Intel 4004, который работал с частотой 108КГц и состоял из 2300 транзисторов. Но уже через 7 лет в 1978 году в микропроцессоре 8086 их было около 29000, т.е. более чем в 10 раз больше, и работал он с частотой 5 МГц, т.е. частота возросла почти в 50 раз! Через 23 года Pentium 4 работал на частоте 1.7 ГГц (т.е. частота за 30 лет возросла более чем в 1000 раз), а число транзистора возросло до 42 млн. (т.е. почти в 20 тыс. раз больше чем в 4004). С 1971 года тактовая частота процессоров Intel возрасла в 28 тысяч раз – со 108 КГЦ до 3 ГГц. Среднее число транизисторов в одном процессоре возросло в 350 тыс.раз.

Эта тенденция увеличения числа транзисторов на кристалле была сформулирована в 1965 году Гордоном Муром (одним из основателей Intel) в виде закона, который носит его имя: Количество транзисторов в интегральной схеме с минимальной ценой удваивается каждые 18 месяцев [12]. По оценкам экспертов эта тенденция сохраниться до 2011 года.

Если экстраполировать эту тенденцию, то к 2010 году мы получим кристалл с 3 млрд. транзисторов, а к 2020 – 140 млрд. транзисторов. Напомним, что мозг человека вмещает около 100 млрд. нейронов. Если закон Мура будет действовать в течении ближайших 70 лет, то к этому времени появятся схемы памяти размером с песчинку и емкостью 30 Тбайт. Это означает, что на таком кристалле можно будет сохранять видеозапись всей жизни человека.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов учебной работы