Електронна обчислювальна машина - комплекс технічних та програмних засобів, призначений для автоматизації підготовки та вирішення завдань користувачів. Під користувачем розуміють людину, на користь якої проводиться обробка даних на ЕОМ. Як користувача можуть виступати замовники обчислювальних робіт, програмісти, оператори. Як правило, час підготовки завдань у багато разів перевищує час їх вирішення.
За етапами створення та використовуваної елементної бази ЕОМ умовно поділяються на покоління:
1-е покоління, 50-ті рр.: ЕОМ на електронно-вакуумних лампах;
2-е покоління, 60-ті рр.: ЕОМ на дискретних напівпровідникових приладах (транзисторах);
3-е покоління, 70-ті рр..: ЕОМ на напівпровідникових інтегральних мікросхемах з малим та середнім ступенем інтеграції (сотні, тисячі транзисторів в одному корпусі);
4-е покоління, 80-ті рр.: ЕОМ на великих та надвеликих інтегральних схемах-мікропроцесорах (десятки тисяч - мільйони транзисторів в одному кристалі);
5-е покоління, 90-ті рр..: ЕОМ з багатьма десятками паралельно працюючих мікропроцесорів, що дозволяють будувати ефективні системи обробки знань; ЕОМ на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, що одночасно виконують десятки послідовних команд програми;
6-ті та наступні покоління: оптоелектронних ЕОМ з масовим паралелізмом та нейронною структурою - з розподіленою мережею великої кількості(десятки тисяч) нескладних мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем.
Кожне наступне покоління ЕОМ має порівняно з попереднім суттєво найкращі характеристики. Так, продуктивність ЕОМ і ємність всіх пристроїв збільшуються, як правило, більше ніж на порядок.
Різноманітність сучасних комп'ютерів дуже велика. Але їх структури засновані на загальних логічних принципах, що дозволяють виділити у будь-якому комп'ютері такі основні устрою:
запам'ятовуючий пристрій, або пам'ять для зберігання програм та даних;
зовнішні пристрої для введення-виведення інформації
Перші електронні обчислювальні машини(ЕОМ) з'явилися лише 50 років тому. За цей час мікроелектроніка, обчислювальна техніка та вся індустрія інформатики стали одними з основних складових світового науково-технічного прогресу. Вплив обчислювальної технікина всі сфери діяльності продовжує розширюватися вшир і вглиб. Нині ЕОМ використовуються як виконання складних розрахунків, а й у управлінні виробничими процесами, освіти, охорони здоров'я, екології тощо. Це тим, що ЕОМ здатні обробляти будь-які види інформації: числову, текстову, табличну, графічну, відео, звукову.
Електронна обчислювальна машина - комплекс технічних та програмних засобів, призначений для автоматизації підготовки та вирішення завдань користувачів. Під користувачем розуміють людину, на користь якої проводиться обробка даних на ЕОМ. Як користувача можуть виступати замовники обчислювальних робіт, програмісти, оператори. Як правило, час підготовки завдань у багато разів перевищує час їх вирішення.
Вимоги користувачів до виконання обчислювальних робіт задовольняються спеціальним підбором та налаштуванням технічних та програмних засобів. Зазвичай ці засоби взаємопов'язані та поєднуються в одну структуру.
Структура- Сукупність елементів та їх зв'язків. Розрізняють структури технічних, програмних та апаратурно-програмних засобів. Вибираючи ЕОМ для вирішення своїх завдань, користувач цікавиться функціональними можливостями технічних та програмних модулів (як швидко може бути вирішена задача, наскільки ЕОМ підходить для вирішення даного кола завдань, який сервіс програм є в ЕОМ, можливості діалогового режиму, вартість підготовки та вирішення задач тощо) .Д.). При цьому користувач цікавиться не конкретною технічною та програмною реалізацією окремих модулів, а більш спільними питаннями можливості організації обчислень. Останнє входить у поняття архітектури ЕОМ, зміст якого досить широко.
Архітектура ЕОМ- Це багаторівнева ієрархія апаратурно-програмних засобів, з яких будується ЕОМ. Кожен із рівнів допускає багатоваріантну побудову та застосування. Конкретна реалізація рівнів визначає особливості структурної побудови ЕОМ. У наступних розділах підручника ці питання докладно розглядаються.
Деталізацією архітектурної та структурної побудови ЕОМ займаються різні категорії фахівців обчислювальної техніки. Інженери-схемотехніки проектують окремі технічні пристрої та розробляють методи їх поєднання один з одним. Системні програмісти створюють програми управління технічними засобами, інформаційної взаємодії між рівнями, організації обчислювального процесу Програмісти-прикладники розробляють пакети програм вищого рівня, які забезпечують взаємодію користувачів з ЕОМ та необхідний сервіс під час вирішення ними своїх завдань.
Самого ж користувача цікавлять зазвичай більше загальні питання, що стосуються його взаємодії з ЕОМ (людино-машинного інтерфейсу), починаючи з наступних груп характеристик ЕОМ, що визначають її структуру:
– технічні та експлуатаційні характеристики ЕОМ (швидкість та продуктивність, показники надійності, достовірності, точності, ємність оперативної та зовнішньої пам'яті, габаритні розміри, вартість технічних та програмних засобів, особливості експлуатації та ін);
- Показники та склад функціональних модулів базової конфігурації ЕОМ; можливість розширення складу технічних та програмних засобів; можливість зміни структури;
– склад програмного забезпечення ЕОМ та сервісних послуг (операційна система або середовище, пакети прикладних програм, засоби автоматизації програмування).
Однією з найважливіших показників ЕОМ є її швидкодія, що характеризується числом команд, виконуваних ЕОМ за секунду. Оскільки до складу команд ЕОМ включаються операції, різні за тривалістю виконання та за ймовірністю їх використання, то має сенс характеризувати його або середньою швидкодією ЕОМ, або граничним (для «коротких» операцій типу «регістр-реєстр»). Сучасні обчислювальні машини мають дуже високі характеристики швидкодії, що вимірюються десятками і сотнями мільйонів операцій за секунду. Наприклад, найближчим часом очікується поява мікропроцесора спільного виробництва фірм Intel та Hewlett-Packard (шифр Р7), швидкодія якого має досягти мільярда операцій на секунду.
Реальна або ефективна швидкодія, Забезпечуване ЕОМ, значно нижче, і може сильно відрізнятися залежно від класу розв'язуваних завдань. Порівняння зі швидкодії різних типівЕОМ, що різко відрізняються один від одного своїми характеристиками, не забезпечує достовірних оцінок. Тому дуже часто замість характеристики швидкодії використовують пов'язану з нею характеристику продуктивності обсяг робіт, здійснюваних ЕОМ в одиницю часу. Наприклад, цей параметр можна визначати числом завдань, що виконуються за певний час. Однак порівняння за даною характеристикою ЕОМ різних типів може спричинити труднощі. Оскільки оцінка продуктивності різних ЕОМ є важливим практичним завданням, хоча така постановка питання також не коректна, були запропоновані до використання відносні характеристики продуктивності. Так, наприклад, фірма Intel для оцінки процесорів запропонувала тест, який отримав назву індекс iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). При його визначенні враховуються чотири основні аспекти продуктивності: робота з цілими числами, з плаваючою точкою, графікою та відео. Дані мають 16- та 32-розрядне уявлення. Кожен із восьми параметрів при обчисленні бере участь зі своїм ваговим коефіцієнтом, що визначається за усередненим співвідношенням між цими операціями в реальних завданнях.
Інший найважливішою характеристикою ЕОМ є ємність пристроїв.Місткість пам'яті вимірюється кількістю структурних одиниць інформації, яка може одночасно перебувати у пам'яті. Цей показник дозволяє визначити, який набір програм та даних може бути одночасно розміщений у пам'яті.
Найменшою структурною одиницею інформації є біт – одна двійкова цифра. Зазвичай, ємність пам'яті оцінюється у більших одиницях виміру — байтах (байт дорівнює восьми бітам). Наступними одиницями виміру служать 1 Кбайт = 210 1024 байта, 1 Мбайт = 210Kбайта = = 220 байта, 1 Гбайт = 210 Мбайта = 2м Кбайта = 230 байта.
Зазвичай окремо характеризують ємність оперативної пам'яті та ємність зовнішньої пам'яті. В даний час персональні ЕОМ можуть мати ємність оперативної пам'яті, що дорівнює 4-32 Мбайтам і навіть більше. Цей показник дуже важливий для визначення, які програмні пакети та їхні програми можуть одночасно оброблятися в машині.
Місткість зовнішньої пам'яті залежить від типу носія. Так, ємність однієї дискети становить 0,3-3 Мбайта залежно від типу дисководу та характеристик дискет. Ємність жорсткого дискаможе досягати кількох Гбайтів, ємність компакт-диска (CD ROM) – сотні Мбайтів (640 Мбайт і вище) тощо. Місткість зовнішньої пам'яті характеризує обсяг програмного забезпечення та окремих програмних продуктів, які можуть встановлюватися в ЕОМ. Наприклад, для встановлення операційної середовища Windows 95 потрібно обсяг пам'яті жорсткого диска більше 100 Мбайт і щонайменше 8-16 Мбайт оперативної пам'яті ЕОМ.
Надійність- це здатність ЕОМ за певних умов виконувати необхідні функції протягом заданого періоду часу (стандарт ISO (Міжнародна організація стандартів) 23 82/14-78).
Висока надійність ЕОМ закладається у процесі її виробництва. Перехід на нову елементну базу - надвеликі інтегральні схеми(НВІС) різко скорочує число використовуваних інтегральних схем, а значить, і число їх з'єднань один з одним. Добре продумано компонування комп'ютера та забезпечення необхідних режимів роботи (охолодження, захист від пилу). Модульний принцип побудови дозволяє легко перевіряти та контролювати роботу всіх пристроїв, проводити діагностику та усунення несправностей.
Точність- Можливість розрізняти майже рівні значення (стандарт ISO - 2382/2-76). Точність отримання результатів обробки переважно визначається розрядністю ЕОМ, і навіть використовуваними структурними одиницями представлення інформації (байтом, словом, подвійним словом).
У багатьох застосуваннях ЕОМ не потрібно великої точності, наприклад, при обробці текстів та документів, під час управління технологічними процесами. У цьому випадку достатньо використовувати 8-, 16-розрядні двійкові коди.
При виконанні складних розрахунків потрібно використовувати більшу розрядність (32, 64 і навіть більше). Тому всі сучасні ЕОМ мають можливість роботи з 16- та 32-розрядними машинними словами. За допомогою засобів програмування мов високого рівня цей діапазон може бути збільшений у кілька разів, що дозволяє досягати дуже високої точності.
Достовірність- Властивість інформації бути правильно сприйнятою. Достовірність характеризується ймовірністю отримання безпомилкових результатів. Заданий рівень достовірності забезпечується апаратурно-програмними засобами контролю самої ЕОМ. Можливі методи контролю достовірності шляхом вирішення еталонних завдань та повторних розрахунків. В особливо відповідальних випадках проводяться контрольні рішення на інших ЕОМ та порівняння результатів.
2. Графічний редактор ОС Windows
Paint - найпростіший графічний редактор, вбудований в операційну систему Windowsта призначений для створення та редагування растрових графічних зображень в основному форматі Windows (BMP) та форматах GIF, JPEG. Він прийнятний для створення найпростіших графічних ілюстрацій: схем, діаграм та графіків, які можна вбудовувати, наприклад, у текстові документи. Також редактор дозволяє вводити тексти, використовуючи набір шрифтів Windows.
Графічний редактор Paint орієнтований на процес «малювання» зображення та комбінування готових фрагментів, і не призначений для серйозних графічних робіт, наприклад, технічного проектування (деталей, машин, будинків), для редагування фотоілюстрацій тощо.
Основні можливості редактора:
одночасна робота лише з одним файлом;
проведення прямих та кривих ліній різної товщини та кольору;
використання кистей різної форми, ширини та кольору;
побудова різних фігур - прямокутників, багатокутників, овалів, еліпсів - зафарбованих і незафарбованих;
розміщення тексту на рисунок;
використання перетворень - поворотів, відбитків, розтягувань та нахилу.
Для запуску графічного редактора Paint необхідно виконати: Пуск _
Програми ) Стандартні )Графічний редактор Paint. Після запуску вікно графічного редактора Paint має вигляд, представлений 1.Елементи вікна редактора Paint:
1 – рядок заголовка (ім'я файлу малюнка і потім назва редактора);
2 – рядок меню (команди Файл, Правка, Вид, Малюнок, Палітраі Довідка);
Рис. 1. Вікно графічного редактора Paint
3 - панель інструментів;
4 - палітру кольорів;
5 - поле вибору ширини лінії;
6 — горизонтальну та вертикальну смугипрокручування;
7 - робоче поле (робоча область).
Керувати роботою в графічному редакторі Paint можна за допомогою вибору команд із меню та піктограм панелі інструментів. Існують команди, що викликаються або через меню, або тільки через панель інструментів.
Основні дії з малюнком
Для створення нового малюнка застосовують послідовність: Файл _
Створити. Після цього в робочої областівікна з'явиться білий прямокутник, на тлі якого працюють.Для зміни стандартного розміру малюнка слід встановити курсор у правий нижній кут білого прямокутника (при цьому курсор змінить свій вигляд на дві діагональні стрілки) і перемістити курсор при натиснутій лівій кнопці миші на нове місце. Інший спосіб завдання розмірів малюнка виконується за допомогою вибору пункту меню Малюнокпункту Атрибутита введенням у поля Ширинаі Висотанеобхідних значень. Також є можливість вибрати Одиниці виміруі Тип палітри кольорів(кольорова або чорно-біла). Слід зазначити, що й поточні розміри малюнка перевищують нові розміри, то малюнок обрізається з правого та нижнього краю. Якщо нові розміри більші за поточні розміри, то додана область отримує поточний фоновий колір.
Для збереження малюнка використовують послідовність Файл _
Зберегти (Зберегти як). При цьому необхідно задати ім'я файлу, вибрати тип файлу (BMP, JPG або GIF) та каталог для збереження. Виконання збереження здійснюється вибором мишкою дії Зберегти.Якщо малюнок, який раніше знаходився в робочій області, не був збережений, але дана команда закрити редактор, то буде поставлене запитання: Зберігати зміни у файлі …?з варіантами відповіді Так, Ніі скасування. Вибір варіанта скасуванняпризведе до скасування команди виходу та повернення до редагування малюнка.
Для видалення всього намальованого з робочої області використовують пункти меню Малюнок _ Очистити.
Для завантаження малюнка з диска використовується послідовність Файл _ Відкрити. Після чого треба вибрати місце розташування файлу на диску (каталог), тип файлу та ім'я файлу зі списку. Дія підтверджується натисканням кнопки Відкрити.
Панель інструментів
Щоб малювати, зафарбовувати, змінювати колір, робити написи, прати і т.д. у Paint необхідно вибрати потрібний інструмент. Для цього використовується панель інструментів (мал. 2). Потрібно клацнути на кнопці з потрібним інструментом. Після цього вибрана кнопка перебуватиме в натиснутому стані, повідомляючи користувачеві про вибрану дію. Курсор миші також змінить форму залежно від вибору. Переміщення курсора по робочій області при натиснутій лівій кнопці миші призводить до використання інструменту та зміни малюнку. При кнопці миші відбувається просто переміщення курсору (без зміни малюнка).
Рис. 2. Панель інструментів Paint
(1) та Виділення(2) - дозволяють виділити частину малюнка довільної форми або весь малюнок для подальшого копіювання, видалення тощо.
Ластик(3) - стирання частини малюнка. Можна змінювати розмір гумки. Віддалена ділянка малюнка матиме колір тла.
Заливка(4)- дозволить зафарбувати вибраним кольором внутрішню частину довільної замкнутої області. Для цього потрібно виконати клацання у будь-якій точці всередині області. Якщо область не замкнута, то зафарбується вся робоча область.
Вибір кольору з наявного малюнку(5) - для подальшого малювання, наприклад, олівцем або пензлем.
Масштаб(6) - 1, 2, 6 або 8 - кратне збільшення фрагмента малюнка.
Олівець(7)- при натиснутій лівій кнопці миші за курсором миші малюється його слід вибраного кольору завтовшки 1 піксель. При відпущеній лівій клавіші слід не малюється.
Пензлик(8)- дія схожа на олівець, але можна змінювати форму пензля - кружок, квадратик та ін і товщину пензля.
Розпилювач(9) - малювання за допомогою ефекту розпилення фарби.
Напис(10) – дозволяє набирати текст символами вибраного розміру, зображення та гарнітури у прямокутному вікні з непрозорим або прозорим фоном.
Лінія(11)- призначена для малювання прямої лінії (відрізка) вибраного кольору та товщини. Кінці відрізка - місця, де було натиснуто і відпущено ліву кнопку миші.
Крива(12)- призначена для малювання гладких кривих ліній, що з'єднують задані точки, вибраного кольору та товщини. Спочатку проводять пряму лінію, потім при натиснутій лівій кнопці миші криву можна двічі вигнути у вибраних напрямках.
Прямокутник(13)- використовується для малювання зафарбованих та незафарбованих прямокутників та квадратів. Потрібно натиснути на ліву кнопкумиші перенести курсор в іншу точку і відпустити кнопку. Можливі режими - "тільки рамка", "рамка та заповнення", "тільки заповнення".
Багатокутник(14) - малювання багатокутників. Для малювання першої сторони потрібно перетягнути курсор, натиснувши кнопку. Для побудови наступних сторін можна клацати мишкою у вершинах багатокутника.
Еліпс(15) - малювання еліпса, вписаного в намічений прямокутник. Ви можете вибрати режим (див. прямокутник).
Закруглений прямокутник(16) - малювання прямокутника із заокругленими вершинами.
Редагування малюнка
Вибір палітри
Для вибору кольору можна використати два способи.
По-перше, існує палітра кольорів із 28 пропонованими кольорами (Мал. 3). Для вибору кольору лінії та фону слід клацнути лівою кнопкою миші над потрібним кольором. Для вибору кольору фону клацають правою кнопкою. Основні та фонові кольори, що використовуються за замовчуванням, відображаються в лівому нижньому куті вікна Paint.
Рис. 3. Кольори «за замовчуванням» та палітра кольорів
По-друге, можна вибрати інструмент Вибір кольоруі клацнути їм там робочої області, яка зафарбована потрібним кольором.
Щоб змінити панель, виберіть колір, який потрібно змінити. У меню Палітравиберіть команду Змінити
палітру. Натисніть кнопку Визначити колір, потім змініть значення компонентів кольору за допомогою RGB (червоний, зелений, синій) або HLS (відтінок, контраст, яскравість). Натисніть кнопки Додати до наборуі ОК.Перетворення кольорового малюнка на чорно-білий
Для виконання зазначеної дії у меню Малюноквиберіть команду Атрибути, потім виберіть панель «чорно-біла». Перетворення малюнка на чорно-білий є необоротним. Після повернення кольорової палітри кольоровими можна буде зробити лише новий об'єкт.
Повернення всіх кольорів малюнка
Виробляється шляхом вибору меню Малюноккоманди Звернути кольори. Кожен колір буде замінено на зворотний до нього (білий стане чорним, жовтий – синім тощо).
Вставлення тексту в малюнок
Для вставки тексту в малюнок використовують інструмент Напис. Для цього потрібно клацнути мишкою на кнопці панелі інструментів. Клацніть мишею на малюнку призведе до появи прямокутника (рамки) для введення тексту в місці клацання. У місці введення з'явиться текстовий курсор у вигляді літери I. Рамка показує межі ділянки малюнка, де буде розміщено текст.
Якщо текст досить довгий, він може не поміститися в рамці і висота рамки зміниться. Це з тим, що з введення відбувається автоматичне перенесенняслів на наступний рядок при досягненні правої межі рамки. В результаті, текст може бути неправильно розташований. Тому часто потрібно спеціально змінювати розміри рамки. Для цього необхідно помістити курсор на жирні точки на межі рамки, після чого курсор змінить свій вигляд на «дві стрілки, спрямовані у різні боки». При натиснутій лівій кнопці миші можна буде пересунути межі рамки в заданому напрямку.
Текст на малюнок можна розміщувати у двох режимах. У першому режимі текст зафарбовується вибраним кольором, а колір його фону збігається з основним кольором фону (напис непрозорий, текст затуляє малюнок, розміщуючись поверх нього). У другому випадку текст також зафарбовується вибраним кольором, а прозорий фон (текст розміщується поверх малюнка). Для перемикання режиму з'являється спеціальна панель.
Ви можете використовувати різні шрифти для набору тексту. Шрифт являє собою набір букв, цифр, символів та знаків пунктуації певного зовнішнього вигляду. Характеристики шрифту: гарнітура (Times New Roman, Arial, Courier та ін), розмір та зображення (звичайне, напівжирне, курсив, підкреслений). Для зміни всіх атрибутів шрифту можна використовувати панель атрибутів тексту (Мал. 4).
Рис. 4. Панель атрибутів тексту
Увімкнути та вимкнути появу панелі можна в меню Видшляхом вибору команди Панель атрибутів тексту.Вибір гарнітури шрифту, його розміру та виду кодування здійснюється з списків, що розкриваються. Змінювати шрифт можна до набору та під час набору тексту. Для припинення набору тексту можна або натиснути на малюнку або змінити інструмент. Після цього не можна змінювати шрифт для попередньо набраного тексту.
Зміна масштабу, перегляд малюнку
Інструмент Масштабслужить збільшення масштабу відображення поточного рисунка. Можна вибрати коефіцієнт збільшення «1х», «2х», «6х» і «8х» або можна встановити прямокутник, що з'явився над тією областю малюнка, який хочуть розглянути в збільшеному масштабі, і натиснути на ліву кнопку миші. У збільшеному масштабі можна працювати з окремими пікселями, що становлять зображення малюнка. Щоб відновити вихідний масштаб зображення, вибирають коефіцієнт "1х".
При зміні масштабу необхідна частина малюнка може зникнути з видимої частини робочого вікна Paint, т.к. новий розмір малюнка у кілька разів перевищує розмір робочої області. Необхідно прокрутити вікно, щоб малюнок з'явився у робочій області. Для цього використовуються смуги вертикальної та горизонтальної прокрутки відповідно у правій та нижній сторонах робочої області.
Також можна змінювати масштаб зображення через меню Вид, використовуючи команду Масштаб, Інший. У цьому випадку коефіцієнт масштабування задається у відсотках: 100%, 200%, 400%, 600% та 800%.
При виборі масштабу 400% і більше можна включити сітку для більш зручної роботиз малюнком. Це здійснюється шляхом вибору меню Видкоманди Показати сітку.
У графічному редакторі Paint існує зручний спосіб перегляду всього малюнка у звичайному масштабі. При цьому з екрана зникнуть рамка вікна, усі панелі інструментів, палітра та смуги прокручування. Буде видно лише редагований малюнок у звичайному масштабі у повноекранному зображенні. У цьому режимі можна лише переглядати зображення із забороною редагування. Для перегляду використовують послідовність Вид, Переглянути малюнок. Повернення в режим редагування клацання лівою кнопкою миші.
Робота з фрагментом малюнка
Інструмент Виділення довільної областідозволяє виділити фрагмент - довільну область малюнка, обмежену побудованою лінією. Для цього потрібно активізувати інструмент, а потім при лівій натиснутій кнопці намалювати замкнуту область довільної форми. Якщо область вибрана неправильно, то клацніть курсором у будь-якому місці, крім виділеної області.
Інструмент Виділеннядозволяє виділити довільну прямокутну область. Для цього треба активізувати інструмент, перемістити покажчик на те місце робочої області, де буде розташовуватися один з кутів фрагмента, що виділяється, натиснути ліву кнопку миші і перемістити її в бажаному напрямку.
Існує два режими виділення – прозоре (з фрагмента виключається колір фону) та непрозоре (у фрагменті зберігається колір фону). Для вибору режиму на екрані з'являється спеціальна панель часу.
Виділений фрагмент малюнку можна переміщувати на інше місце, створювати кілька копій фрагмента або передавати його в іншу програму.
Для переміщення фрагмента інше місце натискають ліву кнопку всередині виділеної області, потім, не відпускаючи її, буксирують фрагмент інше місце. Якщо при цьому утримувати клавішу Ctrl, то буде перенесено копію фрагмента.
Над фрагментом малюнка можна робити й інші операції: змінювати розміри, розтягувати, повертати, нахиляти та відображати за допомогою команд меню Малюнок.
Використання буфера обміну
Виділену область можна помістити у буфер через меню Правка. Для цього використовують команди Копіюватиабо Вирізати. Також можна помістити фрагмент у файл командою Копіювати у файл.
Для вставки в малюнок готових фрагментів із буфера обміну або файлу використовують меню Правката команди Вставитиабо Вставити з файлувідповідно. При цьому вставлений фрагмент спочатку розташовується у верхньому лівому кутку екрана і його потрібно перетягнути на потрібне місце мишкою при лівій кнопці.
Скасування виконаної операції
Під час редагування малюнків не можна змінювати вже закінчені елементи графічного зображенняможна лише їх видаляти, або переносити, або малювати поверх них.
Що робити, якщо випадково малюнок був зіпсований? Можна скасувати три останні зроблені зміни малюнка. Для цього використовують меню Правката команду Скасувати.
Якщо операцію скасували помилково, її можна відновити пунктами меню Правкаі Відновити.
Перетворення малюнка
За допомогою команд меню Малюнокможна відбивати, розтягувати, стискати, збільшувати чи нахиляти виділені фрагменти малюнка.
За допомогою команди Відобразити/повернутиможна відобразити виділений фрагмент щодо вертикальної чи горизонтальної осі. Для цього у діалоговому вікні є перемикачі Відобразити зліва направо, Відобразити зверху внизі Повернути на кут 90, 180 та 270 градусів.
За допомогою команди Розтягнути/нахилитиможна розтягнути або нахилити виділений фрагмент по вертикалі або горизонталі. Для цього в діалоговому вікні є відповідні перемикачі та поля введення.
Попередній перегляд та друк малюнка
Малюнок можна надрукувати на принтері, використовуючи послідовність Файл _ печатка. Через відмінності між роздільною здатністю екрана та принтера, один і той же малюнок на екрані та на папері може виглядати по-різному. Щоб заздалегідь перевірити, як виглядатиме малюнок у надрукованому вигляді, використовують меню Файлта команду Попередній перегляд. Далі за допомогою кнопок Більшеі Мельчеможна підібрати відповідний масштаб зображення. Щоб завершити попередній перегляд, Натисніть на кнопку Закрити.
Використовуючи меню Файлта команду Параметри сторінки, можна змінити розмір сторінки, розміри полів, орієнтацію малюнка та використовуваний принтер.
Копіювання («захоплення») зображення з екрану
Для копіювання в буфер обміну вмісту на екрані необхідно натиснути клавішу Print Screen. Для копіювання в буфер обміну вмісту активного вікна- натиснути одночасно клавіші Alt+Print Screen.
Для подальшої роботи з малюнком використовуйте меню Правкакоманду Вставити.
Завдання 2
Зведення про зміну валютного вкладу при ставці балансу 7,0% за період 5 років, початковий внесок 1400$.
У фінансовий відділ
Колекторної агенції
ТОВ "Бакр" м. Краснодар
Носову Т.А.
Зведення
на тему: «Зведення про зміну валютного вкладу при ставці банку»
Рік
Початкова сума вкладу
2007
2008
2009
2010
2011
пам'ять (запам'ятовуючий пристрій, ЗУ), що складається з перенумерованих осередків;
процесор, що включає пристрій управління (УУ) і арифметико-логічний пристрій (АЛУ);
будову введення;
пристрій виведення.
Ці пристрої з'єднані каналами зв'язку, якими передається інформація.
Функції пам'яті:
прийом інформації з інших пристроїв;
запам'ятовування інформації;
- Видача інформації за запитом до інших пристроїв машини.
Функції процесора:
обробка даних за заданою програмою шляхом виконання арифметичних та логічних операцій;
програмне керування роботою пристроїв комп'ютера
Рис. 1. Загальна схема комп'ютера
Та частина процесора, яка виконує команди, називається арифметико-логічним пристроєм (АЛУ), інша частина, виконує функції управління пристроями, називається пристроєм управління (УУ).
Зазвичай ці два пристрої виділяються суто умовно, конструктивно вони розділені.
У складі процесора є ряд спеціалізованих додаткових осередків пам'яті, які називаються регістрами. Реєстр виконує функцію короткочасного зберігання чи команди.
Першою людиною, що сформулювала основні принципи функціонування універсальних обчислювальних пристроїв, тобто. комп'ютерів був знаменитий математик Джон фон Нейман.
Насамперед, сучасний комп'ютерповинен мати такі пристрої:
арифметично-логічне пристрій, що виконує арифметичні та логічні операції;
пристрої управління, що організовує процес виконання програм;
Лекція 1
Основні характеристики та галузі застосування ЕОМ різних класів
Визначення ЕОМ
Визначення. ЕОМ (електронно-обчислювальна машина) - це комплекс технічних та програмних засобів, призначені для автоматизації підготовки та вирішення завдань користувачів.
Під користувачем розуміють людину, на користь якої проводиться обробка даних на ЕОМ.
Визначення. Архітектура ЕОМ - це багаторівнева ієрархія апаратно-програмних засобів, у тому числі будується ЕОМ. Кожен із рівнів допускає багатоваріантну побудову та застосування.
Узагальнена структура ЕОМ
На рис. 1 наведено узагальнена структурна схема ЕОМ.
Рис. 1. Узагальнена структурна схема ЕОМ.
Етапи обчислень:
1. Визначення та завдання порядку обчислень.
2. Завдання вихідних даних.
3. Виконання обчислень (для отримання проміжних результатів).
4. Отримання кінцевого результату.
В основі функціонування будь-якої ЕОМ лежать два фундаментальні поняття у обчислювальній техніці:
1. Поняття алгоритму.
2. Принцип програмного управління.
Визначення. Алгоритм – деяка однозначно певна послідовність дій, що складається з формально заданих операцій над вихідними даними, що веде до рішення за кілька кроків.
Властивості алгоритмів:
1. Дискретність алгоритму (дії виконуються кроками, а сама інформація дискретна).
2. Детермінованість (скільки б разів той самий алгоритм не реалізовувався для тих самих даних – результат той самий).
3. Масовість (алгоритм «вирішує задачу» для різних вихідних даних із допустимої множини і дає завжди правильний результат).
Програма. Опис алгоритму якоюсь мовою.
Принцип програмного управління був уперше сформульований угорським математиком та фізиком Джоном фон Нейманом у 1946 році.
Принцип програмного управління включає кілька архітектурно-функціональних принципів:
1. Будь-який алгоритм представляється як деякої послідовності управляючих слів – команд. Кожна окрема команда визначає простий (поодинокий) крок перетворення інформації.
2. Принцип умовного перехода. У процесі обчислень, залежно від отриманих проміжних результатів, можливий автоматичний перехід на ту чи іншу ділянку програми.
3. Принцип команди, що зберігається. Команди в ЕОМ представляються в такій же кодованої формі, як і будь-які дані і зберігаються в такому ж оперативному пристрої. Це означає, що якщо розглядати вміст пам'яті, то без будь-якої команди неможливо розрізнити дані та команди. Отже, будь-які команди можна важливо обробляти як дані (інформація в ЕОМ відрізняється не уявленням, а способом її використання).
4. Принцип двійкового кодування.
5. Принцип ієрархії пристроїв.
Покоління ЕОМ
Протягом усього періоду еволюції комп'ютерних систем простежується тенденція до підвищення швидкості обробки інформації процесором, зменшення фізичних розмірів компонентів, зростання обсягу пам'яті та підвищення пропускної спроможності каналів введення-виводу.
Не заперечуючи того факту, що однією з причин підвищення продуктивності процесорів з'явився прогрес у галузі мікроелектроніки, зокрема мініатюризація електронних компонентів, все ж зазначимо, що не менший, якщо не більший вплив на цей процес, особливо в останні роки, надали нові ідеї відношенні структурної організації процесора, зокрема широке використання принципів конвеєрної та паралельної обробки та впровадження технології кращого вибору напряму розгалуження програми, тобто. виконання умовних переходів виходячи з прогнозних оцінок ще до формування умов переходу. Всі ці ідеї мають одну мету – максимально скоротити час простою процесора.
Найважливішою проблемою, з якою стикається будь-який конструктор комп'ютерних систем, є досягнення балансу показників продуктивності окремих компонентів системи, тобто. такий підбір компонентів, при якому жоден компонент не простоює, чекаючи, поки за ним «встигнуть» інші. Зокрема, продуктивність процесора зростає швидше, ніж швидкодія оперативної пам'яті. Конструктор має у своєму арсеналі безліч методів, що дозволяють звести нанівець негативний ефект такої невідповідності, включаючи використання проміжної кеш-пам'яті, розширення пропускної спроможності магістралі між процесором та пам'яттю, застосування елементів пам'яті з складнішою логічною організацією.
Виклад матеріалу розпочнемо з короткого екскурсу в історію розвитку обчислювальної техніки. Крім пізнавального інтересу, є ще й практичний інтерес до історії. Ми спробуємо, розглядаючи процес еволюції комп'ютерних систем, простежити, як у міру вдосконалення елементної бази змінювалися погляди структурну організацію та архітектуру ЕОМ.
Перші ЕОМ з'явилися трохи більше 50 років тому. Відповідно до елементної бази та рівня розвитку програмних засобів виділяють чотири покоління ЕОМ, коротка характеристика яких наведена в таблиці:
|
Параметри порівняння |
Покоління ЕОМ |
|||
|
четверте |
||||
|
Період часу | ||||
|
Елементна база (для УУ, АЛУ) |
Електронні (або електричні) лампи |
Напівпровідники (транзистори) |
Інтегральні схеми |
Великі інтегральні схеми (ВІС) |
|
Основний тип ЕОМ |
Малі (міні) | |||
|
Основні пристрої введення |
Пульт, перфокартковий, перфострічковий введення |
Алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура |
Кольоровий графічний екран, сканер, клавіатура |
|
|
Основні пристрої виведення |
Алфавітно-цифровий принтер (АЦПУ), перфострічковий вивід |
Графобудівник, принтер |
||
|
Зовнішня пам'ять |
Магнітні стрічки, барабани, перфострічки, перфокарти |
Перфострічки, магнітний диск |
Магнітні та оптичні диски |
|
|
Ключові рішення у ПЗ |
Універсальні мови програмування, транслятори |
Пакетні Операційні системи, що оптимізують транслятори |
Інтерактивні операційні системи, структуровані мови програмування |
Дружність ПЗ, мережеві операційні системи |
|
Режим роботи ЕОМ |
Однопрограмний |
Пакетний |
Поділ часу |
Персональна робота та мережева обробка даних |
|
Ціль використання ЕОМ |
Науково-технічні розрахунки |
Технічні та економічні розрахунки |
Управління та економічні розрахунки |
Телекомунікації, інформаційне обслуговування |
ЕОМ 1-го покоління
ЕОМ першого покоління мали невелику швидкодію в кілька десятків тис. оп./сек. Вони були значних розмірів, споживали велику потужність, мали невисоку надійність роботи та слабке програмне забезпечення.
Мови програмування як таких ще не було, і для кодування своїх алгоритмів програмісти використовували машинні команди або асемблери. Це ускладнювало та затягувало процес програмування. До кінця 50-х років засоби програмування зазнають принципових змін: здійснюється перехід до автоматизації програмування за допомогою універсальних мов та бібліотек стандартних програм.
ЕОМ 2-го покоління
Друге покоління ЕОМ – це перехід до транзисторної елементної бази, поява перших міні-ЕОМ. Один транзистор вже здатний працювати за 40 електронних ламп і при цьому працювати з більшою швидкістю, виділяти мало тепла і майже не споживати електроенергію. Поруч із процесом заміни електронних ламп транзисторами удосконалювалися методи зберігання інформації. Збільшився обсяг пам'яті, а магнітну стрічку почали використовувати як введення, так висновку інформації. У середині 60-х років набуло поширення зберігання інформації на дисках.
Отримує подальший розвитокпринцип автономії – він реалізується вже лише на рівні окремих механізмів, що виявляється у тому модульної структурі. Пристрої вводу-виводу забезпечуються власними пристроями управління (УУ) (званими контролерами), що дозволило звільнити центральне УУ від управління операціями введення-виводу. В ЕОМ 2-го покоління додався алфавітно-цифровий екран, з'явилася клавіатура.
Принциповою зміною у структурі ЕОМ стало додавання апаратного блоку обробки чисел у форматі з плаваючою комою.
Починається розробка програмного забезпечення з урахуванням бібліотек стандартних програм, які мають властивістю переносимості, тобто. функціонування ЕОМ різних марок. Найчастіше використовувані програмні засоби виділяються в пакети прикладних програм на вирішення завдань певного класу. Створюються спеціальні програмні засоби - системне програмне забезпечення, спочатку призначене для прискорення та спрощення переходу процесором від одного завдання до іншого.
ЕОМ 3-го покоління
У 70-х роках виникають та розвиваються ЕОМ третього покоління. Цей етап- Перехід до інтегральної елементної бази. Одна інтегральна схема здатна замінити тисячі транзисторів. В результаті швидкодія ЕОМ третього покоління зросла в 100 разів, а габарити значно зменшилися.
ЕОМ цього покоління створювалися з урахуванням принципу уніфікації, що дозволило використовувати обчислювальні комплекси у різних галузях діяльності.
Розширення функціональних можливостей ЕОМ збільшило сферу їх застосування, що викликало зростання обсягу оброблюваної інформації та поставило завдання зберігання даних у спеціальних базах даних та їх ведення. Так виникли перші системи управління базами даних – СУБД.
Змінилися форми використання ЕОМ: введення віддалених терміналів (дисплеїв) дозволило широко та ефективно впровадити режим поділу часу та за рахунок цього наблизити ЕОМ до користувача та розширити коло розв'язуваних завдань.
Забезпечити режим поділу часу дозволив новий вид операційних систем, що підтримують багатозадачність - спосіб організації обчислювального процесу, у якому одному процесорі поперемінно виконуються кілька програм. Поки одна програма виконує операцію введення-виводу, процесор не простоює, як це відбувалося за послідовного виконання програм (однопрограмний режим), а виконує іншу програму (багатопрограмний режим).
У розвитку вітчизняної обчислювальної техніки особливу увагу займає машина БЭСМ-6. Машина почала працювати в 1967 р. Її швидкодія - близько 1 млн. операцій/сек. Тут уперше у вітчизняній практиці та незалежно від зарубіжних розробок був застосований принцип конвеєрного виконання команд. На БЕСМ-6
Рис. 2. ЕОМ БЕСМ-6
ЕОМ 4-го покоління
Наприкінці 70-х років розвиток мікроелектроніки призвело до створення можливості розміщувати на одному кристалі тисячі інтегральних схем. Так з'явилися великі інтегральні схеми та 4-е покоління ЕОМ, для якого характерні створення серій недорогих мікро-ЕОМ, розробка супер-ЕОМ для високопродуктивних обчислень.
Найбільш значним стала поява персональних ЕОМ, що дозволило наблизити ЕОМ до свого кінцевого користувача. Комп'ютери стали широко використовуватися нефахівцями, що вимагало розробки "дружнього" програмного забезпечення. Виникають операційні системи, які підтримують графічний інтерфейс, інтелектуальні пакети прикладних програм. У зв'язку з попитом на ПЗ удосконалюються технології його розробки – з'являються розвинені системи програмування, інструментальні середовища користувача.
У 80-х стали бурхливо розвиватися мережі персональних комп'ютерів, які працюють під управлінням мережевих чи розподілених ОС.
Основні характеристики ЕОМ
Кожна ЕОМ має свої технічні та експлуатаційні характеристики: швидкодія, продуктивність, показники надійності, достовірності, точності, ємність оперативної та зовнішньої пам'яті, габаритні розміри, вартість технічних та програмних засобів, особливості експлуатації та ін.
Швидкодія- одне з найважливіших показників ЕОМ, яка характеризується числом команд, виконуваних ЕОМ за секунду. Оскільки до складу команд ЕОМ включаються операції, різні за тривалістю виконання та за ймовірністю їх використання, то є сенс характеризувати його або середньою швидкодією ЕОМ, або граничним (для самих "коротких" операцій типу "реєстр-реєстр"). Сучасні обчислювальні машини мають дуже високі характеристики швидкодії, що вимірюються мільярдами операцій на секунду.
Продуктивність- Обсяг робіт, що здійснюються ЕОМ в одиницю часу. Реальна або ефективна швидкодія, що забезпечується ЕОМ, значно нижча, і вона може сильно відрізнятися в залежності від класу завдань, що вирішуються. Порівняння за швидкодією різних типів ЕОМ, що різко відрізняються один від одного своїми характеристиками, не забезпечує достовірних оцінок. Тому дуже часто замість характеристики швидкодії використовують пов'язану із нею характеристику продуктивності. Наприклад, цей параметр можна визначати числом завдань, що виконуються за певний час. Однак порівняння за даною характеристикою ЕОМ різних типів може спричинити труднощі. Оскільки оцінка продуктивності різних ЕОМ є важливим практичним завданням, були запропоновані до використання відносні характеристики продуктивності, що розраховуються на основі тестів: наборів типових завдань по роботі з цілими числами, з плаваючою точкою, графікою, відео. Результати одного з таких тестів наведено на рис. 1.
Рис. 1. Порівняння процесорів на основі тесту SiSoftSandra
Ємність запам'ятовуючих пристроїв- Вимірюється кількістю структурних одиниць інформації, яка може одночасно перебувати в пам'яті. Цей показник дозволяє визначити, який набір програм та даних може бути одночасно розміщений у пам'яті. Найменшою структурною одиницею інформації є біт – одна двійкова цифра. Як правило, ємність пам'яті оцінюється у більших одиницях виміру - байтах (вісім біт). Наступними одиницями виміру служать 1 Кбайт = 1024 байта, 1 Мбайт = 1024 Кбайта, і т.д. 1 Мбайт, 1 Гбайт. При цьому окремо характеризують ємність власної пам'яті процесора (кеш-пам'ять), оперативної пам'яті та ємність зовнішньої пам'яті.
Надійність- це здатність ЕОМ за певних умов виконувати необхідні функції протягом заданого періоду часу. Висока надійність ЕОМ закладається у процесі її виробництва. Перехід на нову елементну базу - надвеликі інтегральні схеми (НВІС) різко скорочує число використовуваних інтегральних схем, а значить, і кількість їх з'єднань один з одним. У сучасних ЕОМ добре продумано компонування комп'ютера та забезпечення необхідних режимів роботи (охолодження, захист від пилу), модульний принцип побудови дозволяє легко перевіряти та контролювати роботу всіх пристроїв, проводити діагностику та усунення несправностей.
Точність- Можливість розрізняти майже рівні значення. Точність отримання результатів обробки переважно визначається розрядністю ЕОМ, і навіть використовуваними структурними одиницями представлення інформації (байтом, словом (2 байти), подвійним словом тощо.). У багатьох застосуваннях ЕОМ не потрібно великої точності, наприклад, при обробці текстів та документів, під час управління технологічними процесами. У цьому випадку достатньо використовувати 8-, 16-розрядні двійкові коди. При виконанні складних розрахунків потрібно використовувати більшу розрядність (32, 64 і навіть більше). Тому всі сучасні ЕОМ мають можливість роботи з 16- та 32-розрядними машинними словами. За допомогою засобів програмування мов високого рівня цей діапазон може бути збільшений у кілька разів, що дозволяє досягати ще більшої точності.
Основні галузі застосування ЕОМ різних класів
Відповідно до Закону Мура, основні характеристики комп'ютерів покращуються приблизно в 2 рази кожні 2 роки. У умовах будь-яка запропонована класифікація ЕОМ дуже швидко застаріває і потребує коригування. Наприклад, у класифікаціях десятирічної давності широко використовувалися назви міні-, міді- та мікроЕОМ, які майже зникли з ужитку.
Існують три глобальні сфери діяльності, які вимагають використання якісно різних типів ЕОМ:
1. Застосування ЕОМ для автоматизації обчислень.Науково-технічна революція у всіх галузях науки і техніки постійно висуває нові наукові, інженерні, економічні завдання, які вимагають проведення великомасштабних обчислень (завдання проектування нових зразків техніки, моделювання складних процесів, атомна та космічна техніка та ін.). Відмінною особливістю цього напряму є хороша математична основа, закладена розвитком математичних наук та їх додатків. Перші, та був і наступні обчислювальні машини класичної структури насамперед і створювалися для автоматизації обчислень.
Поруч із структурними змінами ЕОМ відбувалося і якісне зміна характеру обчислень. Частка суто математичних розрахунків постійно скорочувалася, й у час вона становить близько 10% від усіх обчислювальних робіт. Машини дедалі більше стали використовуватися нових видів обробки: текстів, графіки, звуку та інших.
2. Застосування ЕОМ у системах управління.Це напрям народилося приблизно 60-ті роки, коли ЕОМ стали інтенсивно впроваджуватися в контури управління автоматичних і автоматизованих систем. Нове застосування обчислювальних машин зажадало зміни їх структури. ЕОМ, які у управлінні, мали як забезпечувати обчислення, а й автоматизувати збір даних, і розподіл результатів обробки. Поєднання з каналами зв'язку зажадало ускладнення режимів роботи ЕОМ, зробило їх багатопрограмними і розрахованими на багато користувачів.
3. Застосування ЕОМ на вирішення завдань штучного інтелекту.Нагадаємо, що завдання штучного інтелекту передбачають отримання не точного результату, а найчастіше опосередкованого у статистичному, імовірнісному сенсі. Прикладів таких завдань багато: завдання робототехніки, докази теорем, машинного перекладу текстів, планування з урахуванням неповної інформації, складання прогнозів, моделювання складних процесів та явищ тощо. Цей напрямок все більше набирає сили. У багатьох галузях науки і техніки створюються та вдосконалюються бази даних та бази знань, експертні системи. Для технічного забезпечення цього напрямку потрібні якісно нові структури ЕОМ з великою кількістю обчислювачів (ЕОМ або процесорних елементів), що забезпечують паралелізм у обчисленнях. Фактично, ЕОМ поступаються місцем найскладнішим обчислювальним системам.
Вже це невелике перерахування областей застосування ЕОМ показує, що для вирішення різних завдань потрібна відповідно різна обчислювальна техніка. Тому ринок комп'ютерів має широку градацію класів і моделей ЕОМ.
Класифікація обчислювальних систем
Супер ЕОМ
З розвитком науки і техніки постійно висуваються нові масштабні завдання, що вимагають виконання великих обсягів обчислень. Особливо ефективно застосування суперЕОМ під час вирішення завдань проектування, у яких натурні експерименти виявляються дорогими, недоступними чи практично нездійсненними. І тут ЕОМ дозволяє методами чисельного моделювання отримати результати обчислювальних експериментів, забезпечуючи прийнятний час і точність рішення, тобто. вирішальною умовою необхідності розробки та застосування подібних ЕОМ є економічний показник "продуктивність/вартість". Подальший розвиток суперЕОМ пов'язується з використанням напряму масового паралелізму, у якому одночасно можуть працювати сотні і навіть тисячі процесорів.
Великі ЕОМ (mainframe)
Дані ЕОМ являють собою розраховані на багато користувачів машини з центральною обробкою, з великими можливостями для роботи з базами даних, з різними формами віддаленого доступу. Здавалося, що з появою швидко прогресуючих персональних ЕОМ великі ЕОМ приречені на вимирання. Однак вони продовжують розвиватися і випуск їх знову став збільшуватися, хоча їхня частка в загальному парку постійно знижується. За оцінками IBM, близько половини всього обсягу даних в інформаційних системах світу має зберігатись саме на великих машинах. Нове їхнє покоління призначене для використання в мережах як великих серверів. Великими ЕОМ комплектуються відомчі, територіальні та регіональні обчислювальні центри. У Росії її основними споживачами є державні організації та великі підприємства федерального рівня, такі, як РЖД (система резервування місць та продажу квитків) чи АвтоВАЗ. Свого часу мейнфрейми були єдиною обчислювальною платформою, здатною обслуговувати підприємства такого масштабу, і ця платформа активно розвивалася. За кордоном мейнфрейм вважається класичним рішенням для певного кола завдань, наприклад у фінансовій сфері.
Середні ЕОМ
Середні ЕОМ застосовуються керувати складними технологічними виробничими процесами, ЕОМ цього можуть використовуватися й у управління розподіленої обробкою інформації як мережевих серверів, робочих станцій до роботи з графікою. Існують спеціальні ЕОМ, призначені насамперед для роботи у фінансових структурах. У цих машинах особлива увага приділяється безпеці та безпеці даних.
Персональні ЕОМ
Персональні та професійні ЕОМ дозволяють задовольняти індивідуальні потреби користувачів. За підсумками цього ЕОМ також будуються автоматизовані робочі місця (АРМ) для фахівців різного рівня.
Вбудовувані мікропроцесори
Ці пристрої, універсальні характером застосування, можуть вбудовуватися в окремі машини, об'єкти, системи. Вони знаходять все більше застосування в побутовій техніці (стільникових телефонах, телевізорах, музичних центрах, мікрохвильових печах і т.д.), у міському господарстві (енерго-, тепло-, водопостачання, регулювання руху транспорту тощо), на виробництві (робототехніки, управління технологічними процесами).
Історія зародження та розвитку обчислювальної техніки досить коротка. Її прийнято обчислювати з 1833, коли англійський математик Чарльз Беббідж вперше перейнявся ідеєю створення механічного "обчислювального помічника", в якому використовується принцип програмного управління. Потрібно більше 100 років, щоб ця ідея, збагачена американським математиком Дж.Вафон Вайманом в 1945-1947 рр.., Поклала початок ери ЕОМ, що базуються на електронних лампах, що з'явилися на той час.
Перша швидкодіюча ЕОМ ЕНІАК, створена американськими фахівцями в Пенсільванському університеті, складалася з 18-ти Ватис. електронних ламп, що споживала понад 100 кВт електроенергії, важила 30 т і займала кімнату завдовжки 30 м. Машина була спеціалізованою та призначалася для вирішення диференціальних рівнянь у задачах розрахунку траєкторій. З моменту створення 1947Ваг. Першою програмно-керованою цифровою ЕОМ почався бурхливий прогрес обчислювальної техніки. Наступна ПЕОМ була створена буквально в гаражі двома американцями С. Возняком і С. Джобсоном в 1976 р. Вона отримала назву Apple-I. Весною 1977 р. ними ж був виготовлений відносно дешевий і водночас цілком закінчений персональний комп'ютер Apple-II. В результаті домашня майстерня перетворилася на процвітаючу фірму Apple Computer, яка тривалий час займала гідне місце на ринку ПЕОМ.
На початку 80-х. в ряди виробників ЕОМ були комп'ютерні гіганти International Business Machine Corp (IBM), DEC і Hewlett-Packard.
Таблиця 1.1 Довідка про зміну поколінь ЕОМ
| Поколення | Час | Елементна база | Характеристика |
| 1-е | Початок 50-х років. | Електронні лампи | ЕОМ відрізнялися великими габаритами, високим споживанням енергії, малою швидкодією, низькою надійністю, програмуванням у кодах. |
| 2-ге | З кінця 50-х років. | Напівпровідникові елементи | Поліпшилися всі технічні характеристики. Для програмування використовувалися алгоритмічні мови |
| 3-тє | Початок 60-х років. | Інтегральні схеми, багатошаровий друкований монтаж | Різке зниження габаритів ЕОМ, підвищення їхньої надійності, збільшення продуктивності |
| 4-те | З середини 70-х гг. | Мікропроцесори, великі інтегральні схеми (ВІС) | Поліпшились технічні характеристики. Масовий випуск персональних комп'ютерів Напрямок розвитку: потужні багатопроцесорні обчислювальні системиз високою продуктивністю, створення дешевих мікроЕОМ |
| 5-те | З середини 80-х гг. | Розробка інтелектуальних комп'ютерів | Впровадження у всі сфери комп'ютерних мережта їх об'єднання, використання розподіленої обробки даних, повсюдне застосування комп'ютерних технологій |
Структура персонального комп'ютера. Характеристика пристроїв системного блокукомп'ютера.
Структура Комп'ютер - це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. Елементами можуть бути самі різні пристрої- Від основних логічних вузлів комп'ютера до найпростіших схем. Структура комп'ютера графічно представляється як структурних схем, за допомогою яких можна дати опис комп'ютера на будь-якому рівні деталізації.
Пристрої системного блоку:
Системна (материнська) плата
На материнської платизазвичай розташовуються такі пристрої:
· Процесор - основна мікросхема, що виконує математичні та логічні операції;
· Оперативне запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ) - набір мікросхем, призначених для тимчасового збереження даних, поки включений комп'ютер;
· Постійне запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) - мікросхема, призначена для довготривалого зберіганняданих, навіть за відключеному комп'ютері;
· Шина - магістраль, по якій відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп'ютера;
· Рознімання для приєднання додаткових пристроїв (слоти) та ін.
Процесор
Основна мікросхема комп'ютера, у якій виробляються всі обчислення.
До складу МП входять:
1. пристрій управління (УУ) – формує і подає до всіх блоків машини у необхідні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси;
2. арифметико-логічне пристрій (АЛУ) – призначено до виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числової і символьної информацией;
3. реєстрова пам'ять (МПП)- служить для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, безпосередньо використовуваної у обчисленнях у найближчі такти роботи машини. Ця пам'ять складається з осередків, які називаються регістрами. Регістри – швидкодіючі осередки пам'яті різної довжини. Обробка інформації відбувається лише у регістрах процесора.
Основними характеристиками процесорівє: розрядність, тактова частота, модель (тип).
Розрядність процесора показує, скільки біт даних може прийняти і обробляти у своїх регістрах за один раз (за один такт). Чим більша ця кількість, тим більше інформації в одиницю часу може бути оброблено. Розрядність процесора залежить від розрядності регістрів його власної пам'яті, в яких розміщуються оброблювані дані, що надійшли з внутрішньої пам'яті (інформація між процесором і внутрішньою пам'яттюпередається цілими машинними словами).
Перші процесори сімейства х86 були 16-розрядними. Сучасні процесорисімейства Intel Pentiumє 32 та 64-розрядними.
Оперативний пристрій (ОЗУ)
Це пристрій, призначений для зберігання програм, що виконуються в даний момент часу, а також даних, необхідних для їх виконання. Це набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних, коли комп'ютер увімкнено. У ОЗУ зберігається поточна інформація (тобто програма та дані) по розв'язуваній задачі, причому вона може зчитуватися, так і записуватися. Залежить від джерела живлення, вміст зникає за його відключення. Об'єм оперативної пам'яті впливає на продуктивність комп'ютера. Сучасні програмипотребують оперативної пам'яті сотні мегабайтів.
Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП)
ПЗУ призначено для зберігання інформації, до якої необхідно швидкий доступале немає можливості з кожним новим включенням завантажувати її в ОЗУ. Така інформація записується в ПЗУ у заводських умовах і надалі може бути лише прочитана.
Кеш-пам'ять
Спеціальна надшвидкодійна пам'ять невеликого об'єму (128-512 Кбайт), яка розташовується як би «між» мікропроцесором та оперативною пам'яттю і зберігає копії найчастіше використовуваних ділянок оперативної пам'яті. При зверненні мікропроцесора до пам'яті спочатку виконується пошук потрібних даних у кеш-пам'яті. Оскільки час доступу до кеш-пам'яті в кілька разів менший, ніж до звичайної пам'яті, а в більшості випадків необхідні мікропроцесору дані вже містяться в кеш-пам'яті, середній час доступу до пам'яті зменшується.
CMOS-пам'ять
Це мікросхема пам'яті для збереження параметрів конфігурації комп'ютера. Ця пам'ять виконана за спеціальною технологією CMOS, що володіє низьким електроспоживанням. Вміст CMOS-пам'яті не змінюється при вимкненні електроживлення комп'ютера. Мікросхема пам'яті CMOS постійно живиться від маленької батареї, розташованої на материнській платі.
| Параметри порівняння |
Покоління ЕОМ |
|||
| четверте |
||||
| Період часу |
||||
| Елементна база (для УУ, АЛУ) |
Електронні (або електричні) лампи |
Напівпровідники (транзистори) |
Інтегральні схеми |
Великі інтегральні схеми (ВІС) |
| Основний тип ЕОМ |
Малі (міні) |
|||
| Основні пристрої введення |
Пульт, перфокартковий, перфострічковий введення |
Алфавітно-цифровий дисплей, клавіатура |
Кольоровий графічний екран, сканер, клавіатура |
|
| Основні пристрої виведення |
Алфавітно-цифровий принтер (АЦПУ), перфострічковий вивід |
Графобудівник, принтер |
||
| Зовнішня пам'ять |
Магнітні стрічки, барабани, перфострічки, перфокарти |
Перфострічки, магнітний диск |
Магнітні та оптичні диски |
|
| Ключові рішення у ПЗ |
Універсальні мови програмування, транслятори |
Пакетні операційні системи, що оптимізують транслятори |
Інтерактивні операційні системи, структуровані мови програмування |
Дружність ПЗ, мережеві операційні системи |
| Режим роботи ЕОМ |
Однопрограмний |
Пакетний |
Поділ часу |
Персональна роботата мережева обробка даних |
| Ціль використання ЕОМ |
Науково-технічні розрахунки |
Технічні та економічні розрахунки |
Управління та економічні розрахунки |
Телекомунікації, інформаційне обслуговування |
Таблиця - Основні характеристики ЕОМ різних поколінь
| Покоління |
||||
| Період, мм |
1980-наст. вр. |
|||
| Елементна база |
Вакуумні електронні лампи |
Напівпровідникові діоди та транзистори |
Інтегральні схеми |
Надвеликі інтегральні схеми |
| Архітектура |
Архітектура фон Неймана |
Мультипрограмний режим |
Локальні мережіЕОМ, обчислювальні системи колективного користування |
Багатопроцесорні системи, персональні комп'ютери, глобальні мережі |
| Швидкодія |
10 – 20 тис. оп/с |
100-500 тис. оп/с |
Близько 1 млн. оп/с |
Десятки та сотні млн. оп/с |
| Програмне забезпечення |
Машинні мови |
Операційні системи, алгоритмічні мови |
Операційні системи, діалогові системи, системи машинної графіки |
Пакети прикладних програм, бази даних та знань, браузери |
| Пристрої введення з перфострічок та перфокарт, |
АЦПУ, телетайпи, НМЛ, НМБ |
Відеотермінали, НЖМД |
НГМД, модеми, сканери, лазерні принтери |
|
| Застосування |
Розрахункові завдання |
Інженерні, наукові, економічні завдання |
АСУ, САПР, науково-технічні завдання |
Завдання управління, комунікації, створення АРМ, обробка текстів, мультимедіа |
| Приклади |
ENIAC, UNIVAC (США); |
IBM 701/709 (США) |
IBM 360/370, PDP-11/20, Cray-1 (США); |
Cray T3 E, SGI (США), |
Протягом 50 років виникло, змінюючи одне одного, кілька поколінь ЕОМ. Бурхливий розвиток ВТ у всьому світі визначається лише за рахунок передових елементної бази та архітектурних рішень.
Так як ЕОМ є системою, що складається з технічних і програмних засобів, то під поколінням природно розуміти моделі ЕОМ, що характеризуються однаковими технологічними і програмними рішеннями(Елементна база, логічна архітектура, програмне забезпечення). Тим часом, у ряді випадків виявляється дуже складним провести класифікацію ВТ за поколіннями, бо межа між ними від покоління до покоління стає дедалі розмитою.
Перше покоління.
Елементна база - електронні лампи та реле; оперативна пам'ятьвиконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках. Надійність - невисока, була потрібна система охолодження; ЕОМ мали суттєві габарити. Швидкодія - 5 - 30 тис. арифметичних оп/с; Програмування - в кодах ЕОМ (машинний код), пізніше з'явилися автокоди та асемблери. Програмування займалося вузьке коло математиків, фізиків, інженерів - електронників. ЕОМ першого покоління використовувалися переважно для науково-технічних розрахунків.
Друге покоління.
Напівпровідникова елементна база. Значно підвищується надійність та продуктивність, знижуються габарити та споживана потужність. Розвиток засобів введення/виводу, зовнішньої пам'яті. Ряд прогресивних архітектурних рішень та подальший розвиток технології програмування - режим поділу часу та режим мультипрограмування (суміщення роботи центрального процесораз обробки даних та каналів введення/виводу, а також розпаралелювання операцій вибірки команд та даних з пам'яті)
У межах другого покоління чітко стала виявлятися диференціація ЕОМ на малі, середні та великі. Істотно розширилася сфера застосування ЕОМ вирішення завдань - планово - економічних, управління виробничими процесами та інших.
Створюються автоматизовані системиуправління (АСУ) підприємствами, цілими галузями та технологічними процесами (АСУТП). Кінець 50-х років характеризується появою цілого ряду проблемно-орієнтованих мов програмування високого рівня (ЯВУ): FORTRAN, ALGOL-60 та ін. роботи ЕОМ, плануванням її ресурсів, які заклали концепції операційних систем наступного покоління.
Третє покоління.
Елементна основа на інтегральних схемах (ІС). З'являються серії моделей ЕОМ програмно сумісних знизу вгору і які зростають від моделі до моделі можливостями. Ускладнилася логічна архітектура ЕОМ та їх периферійне обладнання, що суттєво розширило функціональні та обчислювальні можливості. Частиною ЕОМ стають операційні системи (ОС). Багато завдань управління пам'яттю, пристроями ввода/вывода та інші ресурсами стали брати він ОС чи безпосередньо апаратна частина ЕОМ. Потужним ставати програмне забезпечення: виникають системи управління базами даних (СУБД), системи автоматизації проектних робіт (САПРи) різного призначення, удосконалюються АСУ, АСУТП. Велику увагу приділяють створенню пакетів прикладних програм (ППП) різного призначення.
Розвиваються мови та системи програмування Приклади: серія моделей IBM/360, США, серійний випуск - з 1964р; -ЄС ЕОМ, СРСР та країни РЕВ з 1972р.
Четверте покоління.
Елементною базою стають великі (ВІС) та надвеликі (СВІС) інтегральні схеми. ЕОМ проектувалися вже ефективне використання програмного забезпечення (наприклад, UNIX-подібні ЕОМ, найкраще занурювані в програмну UNIX-среду; Prolog-машини, орієнтовані завдання штучного інтелекту); сучасних ЯВУ. Отримує потужний розвиток телекомунікаційне оброблення інформації за рахунок підвищення якості каналів зв'язку, що використовують супутниковий зв'язок. Створюються національні та транснаціональні інформаційно-обчислювальні мережі, які дозволяють говорити про початок комп'ютеризації людського суспільства загалом.
Подальша інтелектуалізація ВТ визначається створенням найрозвиненіших інтерфейсів " людина-ЭВМ " , баз знань, експертних систем, систем паралельного програмування та інших.
Елементна база дозволила досягти великих успіхів у мінітуюаризації, підвищенні надійності та продуктивності ЕОМ. З'явилися мікро- та міні-ЕОМ, що перевершують по можливостях середні та великі ЕОМ попереднього покоління за значно меншої вартості. Технологія виробництва процесорів на основі НВІС прискорила темпи випуску ЕОМ і дозволила впровадити комп'ютери в широкі маси суспільства. З появою універсального процесора однією кристалі (мікропроцесор Intel-4004,1971г) почалася ера ПК.
Першим ПК вважатимуться Altair-8800, створеним з урахуванням Intel-8080, в 1974г. Е. Робертсом. П.Аллен та У.Гейтс створили транслятор із популярного мови Basic, Суттєво збільшивши інтелектуальність першого ПК (згодом заснували знамениту компанію Microsoft Inc). Особа 4-го покоління значною мірою визначається і створенням супер-ЕОМ, що характеризуються високою продуктивністю (середня швидкодія 50 - 130 мегафлопс. 1 мегафлопс = 1млн. операцій за секунду з плаваючою точкою) і нетрадиційною архітектурою . Супер-ЕОМ використовуються при розв'язанні задач математичної фізики, космології та астрономії, моделюванні складних систем та ін. -ЕОМ можна назвати машини серії Ельбрус, обчислювальні системи пс-2000 та ПС-3000, що містять до 64 процесорів, керованих загальним потоком команд, швидкодія на ряді завдань досягалася близько 200 мегафлопсів. Разом з тим, враховуючи складність розробки та реалізації проектів сучасних супер-ЕОМ, що вимагають інтенсивних фундаментальних досліджень у галузі обчислювальних наук, електронних технологій, високої культури виробництва, серйозних фінансових витрат, є досить малоймовірним створення в найближчому майбутньому вітчизняних супер-ЕОМ, за основними характеристиками не поступається кращим зарубіжним моделям.
Слід зазначити, під час переходу на ІС-технологію виробництва ЕОМ визначальний акцент поколінь дедалі більше зміщується з елементної бази інші показники: логічна архітектура, програмне забезпечення, інтерфейс з користувачем, сфери застосування тощо.
П'яте покоління.
Зароджується у надрах четвертого поколіннята значною мірою визначається результатами роботи японського Комітету наукових досліджень у галузі ЕОМ, опублікованими у 1981р. Відповідно до цього проекту ЕОМ та обчислювальні системи п'ятого покоління крім високої продуктивності та надійності за більш низької вартості, що цілком забезпечуються НВІС та ін. новітніми технологіями, повинні задовольняти наступним якісно новим функціональним вимогам:
· Забезпечити простоту застосування ЕОМ шляхом реалізації систем введення/виведення інформації голосом; діалогового опрацювання інформації з використанням природних мов; можливості навчання, асоціативних побудов та логічних висновків;
· спростити процес створення програмних засобів шляхом автоматизації синтезу програм за специфікаціями вихідних вимог природними мовами
· Поліпшити основні характеристики та експлуатаційні якості ВТ для задоволення різних соціальних завдань, покращити співвідношення витрат і результатів, швидкодії, легкості, компактності ЕОМ; забезпечити їхню різноманітність, високу адаптованість до додатків та надійність в експлуатації.
Враховуючи складність реалізації поставлених перед п'ятим поколінням завдань, цілком можливе розбиття його на більш доступні для огляду і кращі етапи, перший з яких багато в чому реалізований в рамках справжнього четвертого покоління.
