Компьютерная обработка информации. Поколения ЭВМ. (Ответы на экзаменационные билеты по информатике)

Обработка - одна из основных операций, выполняемых над ин­формацией, и главное средство увеличения ее объема и разнообра­зия. В общем случае при решении задач обработки информации на компьютере строится модель того аспекта реального или вообра­жаемого мира, к которому будет применяться алгоритм решения задачи. В такой модели информацию об объекте исследования пред­ставляют в формализованном виде: в виде структур данных («ин­формационных объектов»), представляющих собой некоторую аб­стракцию данного объекта. Абстракция (от лат. — отвлечение) подразумевает выделение наиболее существенных с точки зрения задачи обработки свойств и связей. Так, при решении задач учета успеваемости учащегося необходимая информация о нем может быть представлена набором таких идентифицирующих данных, как фамилия, имя, отчество, номер учебной группы, сред­ний балл. При этом несущественные для данной задачи характери­стики, например рост, вес, цвет волос, учтены не будут.

Обработка информации - преобразование одних «инфор­мационных объектов» (структур данных) в другие путем выпол­нения некоторых алгоритмов.Для механизации и автоматизации процесса обработки инфор-мации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным ал-горитмом, используют различные типы вычислительных машин: механические, электрические, электронные (ЭВМ), гидравлич ские, пневматические, оптические и комбинированные.

В современной информатике основным исполнителем алгорит­мов является ЭВМ, называемая также компьютер (от англ. — вычислитель).

ЭВМ — электронное устройство, предназначенное для авто­матизации процесса алгоритмической обработки информации и вычислений.

В зависимости от формы представления обрабатываемой инфор­мации вычислительные машины делятся на три больших класса:

• цифровые вычислительные машины (ЦВМ), обрабатыва­ющие информацию, представленную в цифровой форме;

• аналоговые вычислительные машины (АВМ), обрабатыва­ющие информацию, представленную в виде непрерывно ме­няющихся значений какой-либо физической величины (элек­трического напряжения, тока и т. д.);

• гибридные вычислительные машины (ГВМ), содержащие как аналоговые, так и цифровые вычислительные устройства.

развитие электронных вычислительных машин можно условно

разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ), которые имеют свои характерные особенности.

Первый этап (ЭВМ первого поколения) - до конца 1950-х гг

Точкой отсчета эры ЭВМ считают 1946 г., когда был создан элект­ронный цифровой компьютер ЕNIAK. Вычислительные машины этого поколе­ния строились на электронных лампах, потребляющих огромное ко­личество электроэнергий и выделяющих много тепла.

Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора пере­ключателей, а программа задавалась соединением гнезд на специ­альных наборных платах. Производительность такой гигантской ЭВМ была ниже, чем современного калькулятора. Широкому ис­пользованию этих ЭВМ, кроме дороговизны, препятствовали так­же низкая надежность, ограниченность их ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввод и отладка программ, написан­ных на языке машинных команд. Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием реактивной авиации, ракетостро­ения и т. д.

Среди известных отечественных машин первого поколения необ­ходимо отметить БЭСМ-1, «Стрела», «Урал», М-20. Типичные харак­теристики ЭВМ лервого поколения (на примере БЭСМ-1, 1953 г.): емкость памяти - 2048 слов; быстродействие - 7000-8000 опер./с; Разрядность — 39 разрядов; арифметика - - двоичная с плавающей за­пятой; система команд - трехадресная; устройство ввода - перфолен­та; количество электронных ламл в аппаратуре - около 4000; внешние запоминающие устройства - барабаны на 5120 слов; магнитная лен-

та - До 120 000 слов; вывод на быструю цифровую печать - 300 строк

в минуту. Отечественная ЭВМ М-20 (20 тыс. опер./с) была одной из самых быстродействующих машин первого поколения в мире.

Основной режим использования машин первого поколения со-стоял в том, что математик, составивший программу, садился за пульт управления машиной и производил необходимые вычисления Чаще всего работа за пультом была связана с отладкой своей собственной программы - наиболее длительным по времени про-цессом. При этом уровень математика-программиста определялся и т.д.

С точки зрения структуры машины этого поколения представ­ляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, ра­ботающие на общую память и общее поле внешних устройств. Для этого периода характерно широкое применение систем управления базами данных, компьютерных сетей, систем распределенной об­работки данных.

Последующие поколения ЭВМ будут представлять, по-видимо­му, оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейрон­ной структурой - с распределенной сетью большого числа (десят­ки тысяч) несложных процессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем, произойдет качественный пере­ход от обработки данных к обработке знаний.