Рецензент

доктор технических наук В.А Мещеряков (Проректор по информационным технологиям ФГБОУ ВО СибАДИ.)

Работа утверждена редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний.

С56 Современные проблемы информатики и вычислительной техники

[Электронный ресурс] : методические указания / сост. : С.Ю.Пестова, А.В.Козлова. – (Серия внутривузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа:…..………………………………………..., свободный после авторизации.

– Загл. с экрана.

По темам изложен материал, необходимый для выполнения лабораторных и контрольных работ, дана рекомендуемая литература и перечень дополнительных ресурсов, необходимых для освоения дисциплины «Современные проблемы информатики и вычислительной техники». Для самостоятельной подготовки к промежуточной аттестации сформированы вопросы и типовые тесты.

Имеется интерактивное оглавление в виде закладок.

Методические указания предназначены для обучающихся направления магистратуры 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» и направления подготовки бакалавров 09.03.03 «Прикладная информатика». Также могут быть использованы как дополнительный учебный материал в различных информационных дисциплинах для формирования профессиональных компетенций.

Издание подготовлено на кафедре «Прикладная информатика в экономике».

Текстовое (символьное) издание

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM;

1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Издание первое. Дата подписания к использованию Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 © ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

СОДЕРЖАНИЕ

1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Современные проблемы информатики и вычислительной техники» к базовой части образовательной программы и определяет теоретические основы и практические навыки, при освоении которых студент способен приступить к изучению следующих дисциплин в соответствии с учебным планом:

−«Высокопроизводительные вычисления и облачные сервисы»,

−«Стандартизация, моделирование и сертификация»,

−«Машинное обучение и анализ данных»,

−«Технологии разработки программного обеспечения».

Целью дисциплины «Современные проблемы информатики и вычислительной техники» является формирование у обучающихся комплексного представления о современном состоянии информатики и вычислительной техники (ИВТ) на основе обобщения знаний, полученных ранее по отдельным учебным дисциплинам в рамках подготовки на предыдущей ступени образования.

Задачи дисциплины «Современные проблемы информатики и вычислительной техники»:

−систематизация знаний о возможностях и особенностях применения информационных технологий в современном обществе;

−начальное формирование точки зрения аналитика, способного сделать обоснованный выбор информационных технологий для решения задач разного типа, умеющего определить критерии этого выбора;

−обеспечение обучающихся знаниями в области возникновения, становления, развития и понимания современных проблем информатики и вычислительной техники;

−представление об истории развития и формировании науки «информатика», современных информационных технологиях и основных парадигм обработки и представлении информации, информационных моделях, и перспективах их развития информационных технологий.

Приобретенные навыки будут актуальны для прохождения практик и написания выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации).

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ И КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ

1.1. Становление информатики и вычислительной техники в России и за рубежом. Основные парадигмы. Классификация прикладных задач в области информационных технологий и особенности построения информационных систем, ориентированных на их решение

Вопросы для рассмотрения: История и этапы эволюции вычислительной техники; кибернетика и информатика; компьютерная математика. Парадигмы программирования; развитие языков, методов и технологий программирования. Архитектура вычислительных систем и распределенные вычислительные системы; международные стандарты открытых систем. Открытая распределенная обработка информации; развитие вычислительных сетей и телекоммуникаций. Использование современных архитектур для обработки данных в режиме реального времени.

Рекомендуемая литература: 1, 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, перечень ресурсов в сети Интернет.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение лите-

ратуры; выполнение тестовых заданий; выполнение контрольной работы; составление аналитического обзора.

Первые вычислительные устройства были созданы еще в Древней Греции. В 1642г. французский математик Блез Паскаль(16231662) создал механический арифмометр, позволявший выполнять четыре арифметических действия. Немецкий философ Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (1646-1716) изобрел механическую счетную машину, выполняющую сложение и умножение. Англичанин Чарльз Бэббидж (1792-1871) разработал концепцию вычислительной машины с гибкой схемой программирования и запоминающим устройством. Общим свойством машины Бэббидж, современного компьютера и человеческого мозга является способность обрабатывать числовую информацию. Программы вводились с помощью перфокарт.

История знает четыре поколения развития вычислительной техники:

В40-50-е годы ХХ в. появились ЭВМ 1-го поколения.

В50-60-е годы ХХ в. появились ЭВМ 2-го поколения.

В60-70-е годы появились ЭВМ 3-го поколения

В70-80-е годы ХХ в. появились ЭВМ 4-го поколения. Классификация прикладных задач на основе информационных

технологий:

1.По признаку наполняемости: предметные (бескомпьютерные) (бумага, карандаш, пишущая машинка) — наполняемость технологических процедур ручными операциями; обеспечивающие — наполняемость общесистемными операциями; функциональные — наполняемость операциями из предметной области.

2.По степени централизации технологического процесса:

1)централизованные — обработка информации и решение функциональных задач экономического объекта производятся в центре обработки ИТ (в центральном сервере, в организованной на предприятии вычислительной сети либо в отраслевом или территориальном информационно-вычислительном центре);

2)децентрализованные — основаны на локальном применении средств вычислительной техники, установленных на рабочих местах пользователей для решения конкретных задач; такие ИТ не имеют централизованного автоматизированного хранилища данных, но обеспечивают пользователей средствами коммуникации для обмена данными между узлами сети;

3)комбинированные — характеризуются интеграцией процессов решения функциональных задач на местах с использованием совместных баз данных и концентрацией всей информации системы в автоматизированном банке данных.

3. По типу предметной области: бухгалтерский учет; страховая деятельность; банковская деятельность; налоговая деятельность; аудит; другие.

4. По степени охвата ЛИТ задач управления: автоматизированная обработка данных; автоматизация функций управления; поддержка принятия решений; электронный офис; экспертная поддержка.

5. По классу реализуемых технологических операций: работа с текстовыми редакторами; работа с табличными процессорами;

работа с СУБД; работа с графическими объектами; мультимедийные системы; гипертекстовые системы.

6. По типу пользовательского интерфейса: пакетные; диалоговые; сетевые.

1.2. Тенденции развития технического обеспечения автоматизированных систем. Тенденции в развитии вычислительных систем

Вопросы для рассмотрения: Элементная база вычислительной техники. Направления развития микропроцессоров: оптические, квантовые процессоры, когнитивные вычислительные чипы. Стратегия развития процессоров. Архитектурные особенности и области применения современных графических процессоров и процессоров цифровой обработки сигналов. Суперкомпьютеры XXI века. Тенденции в развитии вычислительных систем. Архитектуры и технологии GRID. Протокол IPv6. Интернет-2. Энергосберегающие технологии, используемые в процессорах, персональных компьютерах и серверах: управление электропитанием, технологии виртуализации. Эффективное использование ресурсов в центрах обработки данных: оптимизация количества единиц техники, применение эффективных систем кондиционирования и охлаждения, технологии виртуализации, энергосберегающие технологии для дисковых массивов.

Рекомендуемая литература: 1, 2.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 3, перечень ресурсов в сети Интернет.

Наименование вида самостоятельной работы: изучение ли-

тературы; выполнение контрольной работы.

Можно выделить четыре основных параметра – модульность, гибкость, программируемость, связанность. В данной статье мы постараемся рассмотреть, как некоторые компании реализуют эти тенденции:

− Модульность: тенденция, которая изобретена относительно недавно и постоянно совершенствуется – модульность. Дорогие специализированные машины имеют высокую стоимость и поэтому

они изготавливаются на заказ, имея при этом довольно сложные и многофункциональные системы управления. Именно здесь модульность позволяет снизить расходы, позволяя выбрать только то оборудование, которое необходимо для нормальной функциональности механизма.

−Гибкость: относится к программному обеспечению. Гибкость часто используется для быстроты и простоты смены программного обеспечения за счет использования нескольких языков, источников открытого исходного кода, а также для обеспечения связи с любым программным продуктом, использующимся в оборудовании. Гибкость программного обеспечения имеет очень важное значение.

−Программируемость: для того, чтоб идти в ногу с ростом возможностей электронных систем, инженерам электроникам/электромеханикам просто необходимо начать изучать программирование. Многие практикующие разработчики рекомендуют более детально рассматривать высокоуровневые языки в институтах при подготовке специалистов. Расширение рамок релейной логики в автоматизации и робототехнике позволит покорить новые вершины и увеличить гибкость автоматизированных процессов.

−Связанность: связь между человеком и машиной очень важна. Исследования подтвердили, что мозг обрабатывает информацию с изображением быстрее, чем просто текст. Это объясняет рост популярности использования пользовательских графических интерфейсов (GUI). Например, иконки в мобильных или браузерных при-

ложениях. Еще одним плюсом является и то, что HTML может вза и- модействовать с человеко-машинным интерфейсом, как и с браузером нашего компьютера или смартфона.

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам – вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик.

Наиболее перспективные, создаваемые на основе персональных ЭВМ, территориально распределенные многомашинные вычислительные системы – вычислительные сети – ориентируются не столько на вычислительную обработку информации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электронную почту, системы телеконференций и информационно-справочные системы.