- •Тема 2. Вычислительная техника История развития средств вычислительной техники Вычислительная система, компьютер
- •Принцип действия компьютера
- •2.1. Исторические предшественники компьютеров
- •2.1.1. Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения
- •Устройства Блеза Паскаля и Лейбница
- •Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа.
- •Математические первоисточники
- •Двоичная система Лейбница
- •Математическая логика Джорджа Буля
- •2.2. Первые компьютеры
- •2.3. Развитие элементной базы компьютеров
- •2.4. Появление персональных компьютеров
- •2.5. Компьютеры фирмы ibm
- •2.6. Архитектура эвм. Принципы фон Неймана
- •2.7. Принцип открытой архитектуры ibm pc
- •2.8. Состав вычислительной системы
- •2.8.1. Аппаратное обеспечение
- •2.8.2. Программное обеспечение
- •2.8.3. Классификация прикладных программных средств
- •2.8.4. Классификация служебных программных средств
- •2.8.5. Понятие об информационном и математическом обеспечении вычислительных систем
- •2.9. Подведение итогов
- •Тема 2. Вычислительная техника 1
2.8.5. Понятие об информационном и математическом обеспечении вычислительных систем
Наряду с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной техники в некоторых случаях целесообразно рассматривать информационное обеспечение, под которым понимают совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимых для работы данных программ.
Рассмотрим, например, систему автоматической проверки орфографии в редактируемом тексте. Ее работа заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем). В данном случае для успешной работы системы необходимо иметь кроме аппаратного и программного обеспечения специальные наборы словарей, подключаемые извне. Это пример информационного обеспечения вычислительной техники.
В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных .аппаратов и т. п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно «жестко» записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.
2.9. Подведение итогов
Вычислительная техника прошла те же исторические этапы эволюции, которые прошли и все прочие технические устройства: от ручных приспособлений к механическим устройствам и далее к гибким автоматическим системам. Современный компьютер - это прибор. Его принцип действия - электронный, а назначение - автоматизация операций с данными. Гибкость автоматизации основана на том, что операции с данными выполняются по заранее заготовленным и легко сменяемым программам. Универсальность компьютеров основана на том, что любые типы данных представляются в нем с помощью универсального двоичного кодирования.
Работа компьютерной системы протекает в непрерывном взаимодействии аппаратных и программных средств. Физически аппаратные средства согласуются друг с другом с помощью механических и электрических разъемов и контактов. Логически они согласуются друг с другом с помощью программ, называемых драйверами устройств.
Работа компьютерных программ имеет многоуровневый характер. Программы низшего (базового) уровня занимаются только взаимодействием с базовыми аппаратными средствами и согласованием их работы. Ключевая роль программ базового уровня проявляется в момент первичного запуска компьютера.
Программы системного уровня опираются на программы базового уровня и обеспечивают взаимодействие пользователя с оборудованием, взаимодействие дополнительного оборудования с базовым, а также предоставляют возможность для установки и работы программ более высоких уровней.
Программы служебного уровня выполняют обслуживание компьютерной системы, обеспечивают ее контроль и настройку. В своей работе они опираются на программы базового и системного уровней.
Программы прикладного уровня используются человеком для исполнения практических задач с помощью компьютера. Эти программы опираются на программы нижележащих уровней.
Совокупность программ, установленных на компьютере, называется его программной конфигурацией. Совокупность оборудования, подключенного к компьютеру, называется его аппаратной конфигурацией. Несмотря на то что по своей архитектуре и функциональному назначению разные компьютеры могут быть весьма близки друг другу, найти два компьютера, имеющих одинаковые аппаратные и программные конфигурации, практически невозможно. На каждом рабочем месте программно-аппаратная конфигурация создается такой, чтобы наиболее эффективно решать конкретные практические задачи, характерные для данного рабочего места.
В заключение несколько слов для общего развития
Аналоговые машины
На заре развития ВТ наряду с цифровыми машинами существовали аналоговые. Аналоговая машина представляет собой электронную схему, преобразующую входной аналоговый сигнал по определенному закону в выходной, также аналоговый, сигнал. С помощью комбинации таких схем удается моделировать достаточно сложные процессы. В основном моделировались процессы, описываемые дифференциальными уравнениями. Задание начальных условий позволяло проанализировать поведение модели в разных условиях.
Достоинства. В связи с тем, что не требуется оцифровка, подобные схемы хорошо работают на моделях критичных к погрешностям вычислений.
Недостатки. Сложность коммутации и узкая область применения.