1.Объект и методология исследований научного направления информатики и вычислительной техники. Связь с другими научными направлениями: кибернетикой, математикой, электроникой, системным анализом, лингвистикой.

Информация – данные в закодированном виде.

Информационные процессы – хранение, передача, обработка, получение информации.

Кибернетическая система – любая система, рассматриваемая с информационной точки зрения.

В вычислительной технике информация представлена закодированными данными. Информационные технологии – методы и средства, использующиеся в вычислительной технике для решения различных задач.

Информатика как научное направление использует направления:

1) Математика (логика для описания логических схем: модальная логика, темпоральная логика, многозначная, нечеткая логика) 2) Кибернетика 3) Электроника и электротехника

Появились как фундаментальные науки:1) Философия, теория познания 2) Новые математические модели (логики: модальная, темпоральная, нечеткая, многозначная) 3) Формальные языки и грамматики –математическая лингвистика 4) Сложные ВМ, ВК, ВСистемы и ВСети – системотехника

Таблица: Научное направление - Предмет исследования - Метод исследования

Строка1) Кибернетика (управление и связь живых объектов и машин) - Кибернетические системы. Понятие информации, инф. процессы. – Имитация информационных процессов средствами ЭВМ

Строка2) Вычислительная техника - Системы обработки данных, вычислительные машины, комплексы, сети и системы. - -//- Не аналитические модели на разных уровнях

представления данных

Строка3) Информатика - Инф. процессы и инф. Технологии - -

2. Влияние информации и информатики на развитие цивилизации и научно-технический прогресс. Этапы развития цивилизации. Названия. Сроки. Вид развиваемой математики, цель и общая характеристика, ключевые понятия математики.

Таблица: Этап – осн.задачи науки – как менялась мат-ка – Ключевые понятия.

Строка1) С/Х этап - постр. матер. картины мира – элементарная математика - Число, системы счисления

Строка2) Индустр. Этап - постр. энерг. картины мира - высшая

Математика – Функция (абстр-я,точка)

Строка3) Инф. Этап (постиндустр.) - постр. инф. картины мира - совр. (комп) математика – Информация

3. Накопление знаний в области техники и технологий на основе анализа витка спирали развития технических систем.

1) передача знаний через общение 2) 25 тыс. лет назад – наскальные надписи. 3) 6 тыс. лет назад – кодирование – тексты. 4) совершенствование носителей информации: камень, дерево, …б бумага 5) Первая революция – книгопечатание – 1445 год – тиражирование знаний. Появление первых университетов. 6) Вторая информационная революция – появление ПК

Процесс накопления знаний в области техники и технологии: Виток спирали развития технических систем 1) Потребность в создании новой системы 2) Проектирование, разработка документации (50%) 3) Изготовление – разработка технологии (15 %) 4) Маркетинг, реклама (торговля) (20%) 5) Научные исследования – новые модели – сухой остаток для передачи другим людям (15%) 6) Обучение в университетах

(1 – 4) инжиниринг (5 – 6) наука и образование

50% выпускников занимаются проектированием.

4. Проблема отчуждения и распространения профессиональных знаний. 1-я и 2-я информационные революции. Влияние 1 и 2 информационных революций на процесс распространения знаний.

Первая революция – книгопечатание – 1445 год – тиражирование знаний. Появление первых университетов.

Вторая информационная революция – появление ПК

5. Структура фонда профессиональных знаний человека. Барьер формализации знаний. Роль фундаментальной подготовки в ВПО и формировании структуры проф. знаний.

Структура фонда профессиональных знаний человека (рисуем пирамиду):

< 1% - формализованные знания

< 2% - вербальное представление

< 10% - «делай как я»

Остальное – подсознание

6. Характеристика темпов роста профессиональных знаний у человечества. Информационный взрыв в 20 веке. Проблемы и опасности информационного взрыва. Перераспределение трудовых ресурсов на информационном этапе развития. 4 признака перехода на новый этап технологического развития.

Развитие неравномерно. Рост знаний (Джон Нортон BM) V – объем информации

Рис1

Потребление 10в20 эрг. Солнце (для сравнения) 10в24 эрг.

К усил. эн. = 104 Кум./ К эн. < 0.1

Процесс перераспределения трудовых ресурсов

Рис2

7. Неравномерность научно-технического развития: чередующиеся периоды создания новых технологий и организации общественного производства.

Рис.3

1 – создание УВМ и вычислит.устройств, 2 – создание мини-ЭВМ, 3 – Создание ПК

8. Начало серийного производства ЭВМ (1954). Основной критерий развития. Закон Гроша. Проблема совместимости ЭВМ. Система ИБМ 360 (1964), ее влияние на развитие ЭВМ. Влияние стандартизации на организацию производства ЭВМ и на темпы развития. Производство стандартных модулей. Принцип 3М.

1954 год – компания IBM – машина IBM 650.

1964 год – IBM 360. Задача – увеличение производительности и уменьшение стоимости. Закон Гроша y=1/T, где y – производительность, а T – время решения задачи

V=K*C^2, где С – стоимость, К – зависит от технологии

Проблемы новых машин – все они различны по параметрам. Нужно вводить стандартизацию (64 год). Стали проектировать серию стандартизованных машин. Разрабатывается система стандартизованных модулей, чтобы из них можно было набирать конфигурацию. Разрабатывается ОС IBM 360.

Принцип 3М: 1) Модульность: любая система – набор модулей с известными параметрами 2) Магистральность – любые обмены между модулями происходит по единым магистралям 3) Микропрограммируемость – микропрограммы для блоков управления, использующие идеологию управляющих автоматов с логикой

9. Основные изобретения физиков, положенные в основу разработки технологий производства элементной базы ВТ, повлиявшие на развитие вычислительной техники: магнитный сердечник с ППГ, МОЗУ (1953), биполярный транзистор (1951), полевой транзистор (1953), ИС (1959), фирма Интел. Принципы работы соответствующих элементов. Становление микроэлектроники – базы производства средств ВТ.

1953 год – MIT – создание магнитного ОЗУ – магнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Такой магнитный сердечник мог использоваться для хранения одного бита. Характеризуется пороговостью и энергонезависимостью (при отключении электричества размагничивания не происходит).

Логический элемент:

• магнитно-магнитный • магнитно-диодный • магнитно-транзисторный Запоминающий элемент: МОЗУ: 2D, 3D, 2.5 D

1951 год – биполярный транзистор Шокле

При подаче на базу + распределение заряда на базе (ток от эмиттера к коллектору). Электроны из эмиттера проходят в область базы, далее в коллектор, создавая коллекторный ток.

1953 год – полевой транзистор (исток, затвор, сток)

Если на затвор подают положительное напряжение в предзатворной области скапливаются неосновные носители заряда, образуется проводящий канал n-типа – ток от истока к стоку.

Планарная технология изготовления транзисторов на поверхности кристалла кремния. 1959 год – Интегральная схема по планарной технологии. Фирма Интел (интегральная электроника). Становление микроэлектроники.

На подложку наносятся спец. области при помощи фотошаблона (примеси)

Проектная норма – макс. размер, характеризующий отклонение фтотехнического слоя с доверительной вероятностью 95%.

10 Характеристика развития микроэлектроники в России. История зарождения микроэлектроники как отрасли промышленности. Роль ленинградских ученых и вузов. Связь МЭ с другими отраслями экономики страны. Умножение эффекта от затрат на ИС в системах.

1958 год – центр микроэлектроники в Зеленограде 1954 – 1955 гг. в СПб 2 инженера (чехи) Ф.Г. Старос и Й. В. Берг

1963 г. УМ1НХ – Управляющая вычислительная машина для народного хозяйства Любая страна, которая претендует на независимость в экономика должна иметь свою микроэлектронную базу.

Связь МЭ с другими областями экономики страны:

• Промышленная электроника •Сельское хозяйство •Медицина

•Бытовая электроника •Вооружение •Транспортная электроника

•Радиолокационная связь •ВМ, ВС, Телекоммуникационные системы

Умножение эффекта от затрат 1 руб. - ИС 10 руб. – устройство

100 руб. – система