возможности и позволил начать новый этап ее практического применения. Компьютеры вторглись - уже не штучно, а в массовом порядке - практически во все сферы науки, экономики, управления.

Развитие микроэлектроники позволило создать и освоить технологию интегральных схем с особо большой плотностью компоновки. На одном кристалле размером меньше ногтя стали размещать не десятки и сотни, а десятки тысяч транзисторов и других элементов. Большие интегральные схемы (very large scale integration) составили техническую основу, элементную базу ЭВМ четвертого поколения. Их производительность возросла фантастически - до сотен миллионов операций в секунду.

Подлинный переворот в автоматике и управлении произвели появившиеся в семидесятые годы микропроцессоры и микро-ЭВМ - сверхминиатюрные изделия вычислительной техники. Малый вес и габариты, ничтожное электропотребление - все это позволило встраивать «монолитные» микро-ЭВМ и микропроцессорные наборы непосредственно в средства связи, машины, механизмы, приборы и другие технические устройства, чтобы наилучшим образом управлять их работой и контролировать ее.

ЭВМ третьего-четвертого поколения стали многоязычными и многопрограммными: они получили возможность вести диалог со многими пользователями одновременно и решать задачи, запрограммированные на разных языках.

Основное направление в развитии современных компьютеров (пятого и шестого поколения) - разработка машины, более похожей на человека по способам ввода и хранения информации и методам решения задач. Различные области информатики занимаются изучением этих проблем - задач искусственного интеллекта (artificial intelligence), экспертных систем (expert systems) и представления информации

(information presentation).

Типы и назначение компьютеров

Существование различных типов компьютеров определяется различием задач, для решения которых они предназначены. С течением времени появляются новые типы задач, что приводит к появлению новых типов компьютеров. Поэтому приведенное ниже деление очень условно.

Различают:

•суперкомпьютеры;

•специализированные компьютеры-серверы;

•встроенные компьютеры-невидимки (микропроцессоры);

•персональные компьютеры.

11

Для выполнения изначального назначения компьютеров - вычислений - на рубеже 60-70 годов были созданы специализированные ЭВМ, так называемые суперкомпьютеры.

Суперкомпьютеры - специальный тип компьютеров, создающихся для решения предельно сложных вычислительных задач (составления прогнозов, моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации). Принцип работы суперкомпьютера заключается в том, что он способен выполнять несколько операций параллельно.

Одной из ведущих компаний мира в производстве суперкомпьютеров является компания Cray Research. Ее основатель, человек-легенда Сеймур Крей, уже в середине 70-х годов построил компьютер Cray-1, который поражал мир своим быстродействием: десятки и даже сотни миллионов арифметических операций в секунду.

Как известно, скорость распространения любого сигнала не превышает скорости света в вакууме - 300 тысяч километров в секунду, или 300 миллионов метров в секунду. Если компьютер выполняет 300 миллионов операций в секунду, то за время выполнения одной операции сигнал успевает пройти не более одного метра. Отсюда следует, что расстояние между частями суперкомпьютера, выполняющими одну операцию, не может превосходить нескольких десятков сантиметров. И действительно, суперкомпьютеры компании Cray были очень компактны и выглядели как «бублик» диаметром менее двух метров. Этот «бублик» занимался только вычислениями. Для общения с человеком и доставки данных для вычислений к «бублику» были подключены несколько достаточно производительных обычных компьютеров.

Компьютер, работающий в локальной или глобальной сети, может специализироваться на оказании информационных услуг другим компьютерам, на обслуживании других компьютеров. Такой компьютер называется сервером от английского слова serve (в переводе - обслуживать, управлять). В локальной сети один из компьютеров может выполнять функции файлового сервера, т. е. использоваться для долговременного хранения файлов.

Основная задача, решаемая файловыми серверами, - организация хранения, доступа и обмена данными (информацией) между компьютерами, людьми и другими источниками и поставщиками информации. Требования к серверам иные, чем к суперкомпьютеру. Важно наличие у них устройств хранения информации (типа магнитных дисков) большой емкости, скорость же обработки информации не столь критична.

Вклассе серверов выделяется подкласс суперсерверов, необходимых

втех случаях, когда, с одной стороны, желательна централизация данных, а с другой стороны, к этим данным необходимо обеспечить доступ очень большому количеству потребителей.

12

Кроме привычных компьютеров с клавиатурами, мониторами, дисководами, сегодняшний мир вещей наполнен компьютераминевидимками. Микропроцессор представляет собой компьютер в миниатюре. Кроме обрабатывающего блока, он содержит блок управления и даже память (внутренние ячейки памяти). Это значит, что микропроцессор способен автономно выполнять все необходимые действия с информацией. Многие компоненты современного персонального компьютера содержат внутри себя миниатюрный компьютер. Массовое распространение микропроцессоры получили и в производстве, там где управление может быть сведено к отдаче ограниченной последовательности команд.

Микропроцессоры незаменимы в современной технике. Например, управление современным двигателем - обеспечение экономии расхода топлива, ограничение максимальной скорости движения, контроль исправности и т. д. - немыслимо без использования микропроцессоров. Еще одной перспективной сферой их использования является бытовая техника - применение микропроцессоров придает ей новые потребительские качества.

В1975 году появился первый персональный компьютер. С самого начала их выпуска стало ясно, что невысокая цена и достаточные вычислительные возможности этого нового класса компьютеров будут способствовать их широкому распространению.

Персональные компьютеры совершили компьютерную революцию в профессиональной деятельности миллионов людей и оказали огромное влияние на все стороны жизни человеческого общества. Компьютеры этого типа стали незаменимым инструментом работы инженеров и ученых. Особо велика их роль при проведении научных экспериментов, требующих сложных и длительных вычислений.

Впоследние годы появилась разновидность персонального компьютера - так называемый домашний компьютер. По сути, он ничем не отличается от персонального, только используется для других целей: развлекательных и образовательных.

Идея сетевого компьютера, работающего только в сети и представляющего собой упрощенный вариант персонального компьютера, все больше занимает умы разработчиков. Такому компьютеру не нужно хранить программы, он в любой момент может получить их по сети.

Классы программного обеспечения (ПО) ЭВМ

Программное обеспечение является необходимой составной частью любого компьютера. Современный компьютер представляет собой систему, состоящую из аппаратной части (технических устройств, американский термин «hardware") и информационной части (программного

13

обеспечения, «software"). ПО — это совокупность программ, хранящихся на устройствах долговременной памяти компьютера и предназначенных для массового использования. Для компьютеров, работающих в составе компьютерных сетей, оказываются доступными информационные ресурсы компьютеров-серверов. В состав ПО персональных компьютеров входят как универсальные средства. так и прикладные программы, ориентированные на отдельные проблемные области. ПО ЭВМ можно разделить на несколько классов в зависимости от назначения.

Рис. 2

Системное ПО предназначено, прежде всего для обслуживания самого компьютера, для управления работой его устройств. Главной частью системного ПО является операционная система, составляющая ядро программного обеспечения. Операционные системы — это комплекс программ, обеспечивающих управление устройствами компьютера, взаимодействие с пользователем и работу с файлами.

Ядро операционной системы обычно дополняется набором сервисных программ, которые служат разным целям; с их помощью производится форматирование дисков, установка параметров внешних устройств и др.

Системы программирования — это комплекс инструментальных программных средств, предназначенных для работы на одном из языков программирования. Программисты пишут программы на языках программирования. В настоящее время существует множество различных языков программирования (Паскаль, Си, Бейсик и др.). Системы программирования предоставляют сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ.

Разработка любого системного и прикладного программного обеспечения осуществляется с помощью систем программирования, в состав которых входят:

•трансляторы с языков высокого уровня;

•средства редактирования, компоновки и загрузки программ;

•макроассемблеры (машинно-ориентированные языки);

•отладчики машинных программ.

Системы программирования, как правило, включают в себя:

•текстовый редактор, осуществляющий функции записи и редактирования исходного текста программы;

14

•загрузчик программ, позволяющий выбрать из директория нужный текстовый файл программы;

•запускатель программ, осуществляющий процесс выполнения программы;

•компилятор, предназначенный для компиляции или интерпретации исходного текста программы в машинный код с диагностикой синтаксических ошибок;

•отладчик, выполняющий сервисные функции по отладке и тестированию программы;

•диспетчер файлов, предоставляющий возможность выполнять операции с файлами: сохранение, поиск, уничтожение и т.д.

Ядро системы программирования составляет язык программирования. Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить

применение компьютеров в различных сферах деятельности человека. С их помощью люди решают свои профессиональные задачи, учатся определенным навыкам либо проводят свой досуг, играя в компьютерные игры. К прикладным программам можно отнести такие программы, как:

•Программы для офисов (текстовые редакторы, СУБД, электронные таблицы, интегрированные пакеты)

•Бухгалтерские пакеты, банковские системы, финансовое программное обеспечение.

•Компьютерная графика, анимация, моделирование изображений.

•Multimedia-программные продукты.

•ПО для подготовки демороликов и презентаций.

•Проверка орфографии.

•Автоматический перевод.

•Издательские системы.

•Гипертекстовые системы, электронные справочники.

•Системы электронного документооборота.

•Оптическое распознавание текста.

•Обучающие программы, деловые игры.

•Компьютерные игры, развлекающие программы.

•Системы, выполненные по технологии «клиент-сервер»

•Экспертные системы, искусственный интеллект, системы поддержки принятия решений.

•Средства разработки: баз данных; информационных систем

•Коммуникационные программы, системы связи.

•Системы защиты информации и программ.

Одним из возможных подходов к классификации прикладного программного обеспечения (ППО) является такой:

15

Рис. 3

Инструментальные программные средства общего назначения используются для обработки самой разной информации. Наиболее популярными являются программы для работы с текстами — текстовые редакторы используют системы управления базами данных и издательские системы. Текстовыми редакторами называют программы для ввода, обработки, хранения и печатания текстовой информации в удобном для пользователя виде.

Программы обработки графической информации включают в себя ввод, обработку и вывод графической информации — чертежей, рисунков, картин, текстов и т.д. — средствами компьютерной техники. Различные типы графических систем позволяют быстро строить изображения, вводить иллюстрации с помощью сканера или видеокамеры, создавать анимационные ролики.

Для выполнения расчетов и дальнейшей обработки числовой информации используются специальные программы — электронные таблицы. Электронные таблицы позволяют обрабатывать результаты работы, представленные в виде таблиц, где одна часть полей занята исходными данными. а другая — результатами вычислений и графического анализа. Характерными для них является большой объем перерабатываемой информации, необходимость многократных расчетов при изменении исходных данных.

Одним из наиболее перспективных направлений развития вычислительной техники является создание аппаратных средств для хранения очень больших массивов информационных данных., и

16

последующей нечисловой обработки их — поиска и сортировки. Для компьютерной обработки подобных баз данных (СУБД). СУБД – это набор средств программного обеспечения, необходимых для создания, обработки и вывода записей баз данных.

Универсальные интегрированные системы разрабатывались по принципу единой системы, содержащей в качестве элементов текстовые и графические редакторы, электронные таблицы и систему управления базами данных. Примеры : Framework, Works и др. Современная концепция интеграции программных средств – кооперация отдельных прикладных программных средств по типу Microsoft Office. Сами системы, входящие в пакет, являются независимыми. более того. они сами представляют локально интегрированный пакет, поскольку помимо основной своей задачи поддерживают функции других систем. Например, текстовый процессор имеет возможность манипулировать электронными таблицами базами данных.

ПО специального назначения включает в себя авторские системы. Авторская система представляет собой интегрированную среду с заданной интерфейсной оболочкой, которую пользователь может наполнить информационным содержанием своей предметной области.

Экспертная система — это программа, которая ведет себя подобно эксперту в некоторой предметной области. Экспертные системы призваны решать задачи с неопределенностью и неполными исходными данными, требующие для своего экспертных знаний.

Эти системы должны уметь объяснять свое поведение и свое решение. Принципиальным отличием экспертных систем от других программ является их адаптивность, т.е. изменчивость в процессе самообучения.

В последнее время все шире используются программы обработки гипертекстовой информации. Гипертекст — это форма организации текстового материала не в линейной последовательности, а в форме указаний возможных переходов (ссылок), связей между отдельными его фрагментами. В обычном тексте используется обычный линейный принцип размещения информации и доступ к нему осуществляется последовательно. В гипертекстовых системах информация напоминает текст энциклопедии, и доступ к любому выделенному фрагменту текста осуществляется произвольно по ссылке. Организация информации в гипертекстовой форме используется при создании справочных пособий, словарей, контекстной помощи и прикладных программ.

Расширение концепции гипертекста на графическую и звуковую информацию приводит к понятию гипермедиа. Идея гипермедиа получила распространение в сетевых технологиях, в частности в Интернеттехнологиях. Технология WWW (World Wide Web) позволила структурировать громадные мировые информационные ресурсы

17