Содержание:
Этапы развития вычислительной техники.
История создания Internet.
Применение информатики и ВТ в экономике.
Список используемой литературы.
1. Этапы развития вычислительной техники.
Потребность в вычислениях возникла у человека давно. А по мере роста потребностей и задач, которые ставило перед собой человечество, росло значение и необходимость вычислений. Эта необходимость и заставила искать пути механизации счета.
В отличии от простейших счетных инструментов, типа счетов или абака (доска с вертикальными прорезями, по которым передвигали какие-нибудь предметы), в арифметической машине вместо предметного представления чисел использовалось их представление в виде углового положения оси или колеса, которое несет эта ось. Одна из первых таких машин была создана в 1642 году французским ученым Блезом Паскалем. Для выполнения арифметических операций Паскаль заменил поступательное перемещение костяшек в абаковидных инструментах на вращательное движение оси (колеса), так что в его машине сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов. Машина Паскаля была практически первым суммирующим механизмом, построенным на совершенно новом принципе, при котором считают колеса. Она произвела на современников огромное впечатление.
Труды Паскаля оказали заметное влияние на весь дальнейший ход развития вычислительной техники. Они послужили основой для создания большого количества всевозможных систем суммирующих машин.
В 1694 году Лейбниц создает первый в мире арифмометр - машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических действий.. В ее основе лежал принцип ступенчатого валика - цилиндра с зубцами разной длины, которые взаимодействовали со счетным колесом. На этом же принципе в 1820 году был построен арифмометр Томаса - первая счетная машина, которая изготовлялась серийно.
Но как не блестяще был век механических арифмометров, но и он исчерпал свои возможности. Людям нужны были более энергичные помощники. Это заставило искать пути совершенствования вычислительной техники, но уже не на механической, а на электромеханической основе.
Огромные заслуги в деле создания вычислительных машин принадлежат англичанину Чарльзу Бэббиджу. В период между 1820 и 1856 годами он предпринял попытку построить “аналитическую машину”, способную производить серию арифметических действий в определенной последовательности. Основные элементы, предложенные Бэббиджем, такие, как данные и команды, вводимые в машину, условная передача управления, основанная на полученных результатах, были так хорошо разработаны, что в первых ЭВМ, появившихся в середине XX века, они были почти такими же, как у Бебиджа. Он не смог до конца реализовать свои замыслы, так как его идеи намного обогнали технические возможности его времени.
В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины, данные в которые вводились с помощью перфокарт. Он основал фирму, давшую впоследствии начало известной фирме по производству вычислительной техники IBM.
К 30-м годам XX века стала очевидной связь между релейными схемами и алгеброй логики. На электромагнитных реле создавали логические схемы для вычислительных машин, оперирующих перфокартами. Эти машины могли выполнять довольно сложные арифметические действия.
Во время второй мировой войны ускоренными темпами развивалась электронная техника. Первая чисто релейная машина была создана в 1941 году немецким инженером Цузе. Его машина Ц-3 состояла из 2600 электромагнитных реле, на которых было построено арифметическое устройство и память на 64 двоичных числа. Управлялась машина программой, задаваемой перфорированной ленты. Машина ЭНИАК, построенная Дж. В. Мочли и Д. П. Эккертом, начала работать в 1946 г. В США. В ней было использовано свыше 18 тыс. электронных ламп и 1.5 тыс. реле. Современные теоретические основы построения и функционирования ЭВМ были сформулированы выдающимся математиком Джоном фон Нейманом в 1946-1947 гг. В проекте “Принстонской машины”. Здесь была изложена идея представления обрабатываемых данных и программы обработки в числовой форме, идея размещения данных и программы в памяти машины. Для упрощения логических схем машин фон Нейман предложил использовать двоичную систему счисления.
В 1944 году, американский физик и математик Говард Айкен совместно с группой инженеров фирмы IBM закончил работу над первым вариантом своей универсальной машины, известной под названием “Марк-1”. Машина была передана Гарвардскому университету и эксплуатировалась в течении многих лет. Эта программно управляемая вычислительная машина весом 5 т. и стоимостью 500 тыс. долларов предназначалась для баллистических расчетов ВМС США. Как и машины Цузе, она была построена на электромеханических реле и управлялась при помощи команд, закодированных на бумажной перфоленте. Машина производила умножение 23-значных чисел за 3 с и могла легко настраиваться на решение разнообразных задач оборонного характера, возникающих в ходе войны.
Вообще, всю историю развития вычислительной техники можно разделить на эру простейших машин, эру радиоламп, эру транзисторов и эру интегральных схем. Но в настоящее время более распространено иное деление по периодам развития компьютерной техники - по поколениям машин. Каждому поколению свойственны определенные характеристики.
Предки нынешних машин - ЭВМ первого поколения - ламповые гиганты, вобрали в себя все премудрости электроники 40-х и начала 50-х годов нашего столетия. Жили они не очень долго - до середины 50-х годов. Выпускались же они значительно дольше и эксплуатировались вплоть до 70-х годов.
Характерными чертами машин первого поколения можно считать не только использование электронных ламп в триггерах и вспомогательных схемах, но и некоторые другие особенности. Так, в Кембриджской машине “Эдсак”, построенной в начале 50-х годов, была впервые реализована идея иерархической структуры памяти, т. е. Использовано несколько запоминающих устройств, отличающихся по емкости и быстродействию.
Еще, так сказать, в недрах первого поколения стали зарождаться машины нового типа - второго поколения. Здесь главную роль играют уже полупроводники. Вместо громоздких и горячих электронных ламп стали употребляться миниатюрные и “теплые” транзисторы. Машины на транзисторах обладали более высокой надежностью, меньшим употреблением энергии, более высоким быстродействием. Их размеры настолько сократились, что конструкторы стали поговаривать уже о настольных вычислительных машинах. Появились возможности увеличения в сотни раз оперативной памяти, программирования на так называемых алгоритмических языках. Машин также обладали развитой и совершенной системой ввода-вывода. Но появившиеся в начале 70-х годов машин третьего поколения постепенно оттеснили полупроводниковые машины.
Появление новых ЭВМ неразрывно связано с достижением микроэлектроники, основным направлением развития которой явилась интеграция элементов электронных схем. На одном небольшом кристалле полупроводника площадью в несколько квадратных миллиметров стали изготовлять уже не один, а несколько транзисторов и диодов, объединенных в интегральную схему, ставшей основой машин третьего поколения. Прежде всего произошла миниатюризация размеров машин, а вследствие этого появилась возможность каждый раз увеличивать рабочую частоту и, следовательно, быстродействие машины. Но главным достоинством было то, что электронный мозг перерабатывать теперь не только числа, но и слова, фразы, тексты, т. е. оперировать с буквенно-цифровой информацией. Изменилась форма общения человека с машиной, которою разбили на отдельные независимые модули: центральный процессор и процессоры для управления устройствами ввода-вывода. Это позволило и позволило перейти на мультипрограммный режим работы. И наконец еще одна особенность машин третьего поколения: их стали разрабатывать не поодиночке, а семействами. ЭВМ одного семейства могли отличаться быстродействием, объемом памяти, однако все они являлись конструктивно и программно совместимыми.
В конце 70-х с развитием микроэлектроники появилась возможность создания следующего поколения машин - четвертого поколения. В целом система теперь представляла собой гигантскую иерархическую конструкцию. Электронные процессоры, как кирпичи, составляли структуру ЭВМ. Каждый процессор имел прямой доступ к устройствам ввода-вывода и был снабжен своим местным индивидуальным запоминающим устройством небольшой емкости, но с колоссальной скоростью работы. Наконец вся вычислительная система управлялась центральным управляющим процессором - самостоятельным ЭВМ. По своей сути же принцип работы ЭВМ оставался прежним, просто повысилась степень интеграции электронных схем и появились большие интегральные схемы (БИС). Применение БИС привело к новым представлениям о функциональных возможностях элементов и узлов ЭВМ. В зависимости от программы одна и та же универсальная БИС могла теперь выполнять широкий круг обязанностей: быть и радиоприемником, и сумматором ЭВМ, и блоком памяти, и телевизором.
Развитие этого направления и привело к созданию микропроцессоров, построенных на одном или нескольких кристаллах и содержащих в едином миниатюрном приборе арифметическое устройство, устройство управления и память ЭВМ. Появились микропроцессоры в начале 70-х годов и сразу нашли широкое применение в самых различных областях деятельности человека. На базе микропроцессоров стали строить микроЭВМ и микроконтроллеры. МикроЭВМ представляло собой микропроцессор вместе с запоминающим устройством, устройством ввода-вывода информации и устройствами связи. Эти устройства могут выполняться в виде отдельных БИС и составляют при этом вместе с микропроцессором так называемый микропроцессорный наборный комплект. Если же микропроцессор выполняет функцию управления, то его называют контроллером. В настоящий момент нельзя найти область в которой не применялись бы микропроцессоры.
И наконец пятое поколение ЭВМ получило развитие в конце 80-х годов. Это были принципиально такие же машины, в которых начали использовать сверхбольшие интегральные системы, что позволило увеличить объем памяти, быстродействие, универсальность и другие характеристики.
2. История создания ЭВМ.
В 1960-х годах исследователи начали эксперименты по соединению компьютеров друг с другом и с людьми с помощью телефонных линий, используя фонды Агентства Перспективных Проектов Исследований Министерства Обороны США (U.S Defense Department's Advanced Research Projects Agency- ARPA).
Эта сеть явилась предтечей Internet, - она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной сетью, - она создавалась для поддержки научных исследований в военно-промышленной сфере, - в частности, для исследования методов построения сетей, устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование. Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и компьютером-приемником (станцией назначения).
На связывающиеся компьютеры - не только на саму сеть - также возложена ответственность обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной принцип состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным с любым другим компьютером.
Передача данных в сети была организована на основе протокола InternetIP. Протокол IP - это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетамии их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось никакой информации о конкретной структуре сети. Для того, чтобы послать сообщение по сети, компьютер должен поместить данные в некий “конверт”, называемый, например, IP, указать на этом “конверте” конкретный адрес в сети и передать получившиеся в результате этих процедур пакетов сеть.
Пока Международная Организация по Стандартизации (Organization for International Standartization - ISO) тратила годы, создавая окончательный стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать не желали. Активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.
Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные Вычислительные Сети например, такие как Ethernet и др. Одновременно появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На большинстве рабочих станций была установлена Операционная Система UNIX. Эта ОС имела возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью. Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы. Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с пользователями другой сети.
Одной из важнейших среди этих новых сетей была NSFNET, разработанная по инициативе Национального Научного Фонда (National Science Foundation - NSF), аналога нашего Министерства Науки. В конце 80-х NSF создал пять суперкомпьютерных центров, сделав их доступными для использования в любых научных учреждениях. Было создано всего лишь пять центров потому, что они очень дороги даже для богатой Америки. Именно поэтому их и следовало использовать кооперативно. Возникла проблема связи: требовался способ соединить эти центры и предоставить доступ к ним различным пользователям. Сначала была сделана попытка использовать коммуникации ARPAnet, но это решение потерпело крах, столкнувшись с бюрократией оборонной отрасли и проблемой обеспечения персоналом.
Тогда NSF решил построить свою собственную сеть, основанную на IP технологии ARPAnet. Центры были соединены специальными телефонными линиями с пропускной способностью 56 Kbps. Однако, было очевидно, что не стоит даже и пытаться соединить все университеты и исследовательские организации непосредственно с центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.
Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии. В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной сетью Мичигана совместно с IBM и MCI. Старая физически сеть была заменена более быстрыми (примерно в 20 раз) телефонными линиями. Были заменены на более быстрые и сетевые управляющие машины.
Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам. NSF способствовал всеобщей доступности Internet по линии образования, вкладывая деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою очередь, имело планы распространять доступ далее по округе. Таким образом, каждый студент четырехлетнего колледжа мог стать пользователем Internet.
И потребности продолжают расти. Большинство таких колледжей на Западе уже подсоединено к Internet, предпринимаются попытки подключить к этому процессу средние и начальные школы. Выпускники колледжей прекрасно осведомлены о преимуществах Internet и рассказывают о них своим работодателям. Вся эта деятельность приводит к непрерывному росту сети, к возникновению и решению проблем этого роста, развитию технологий и системы безопасности сети.
В действительности Internet не просто сеть, - она есть структура, объединяющая обычные сети. Internet- это “Сеть сетей”. Что включает? Ответ на него меняется со временем. Вначале ответ был бы достаточно прост: “все сети, использующие протокол IP, которые кооперируются для формирования единой сети своих пользователей”. Это включало бы различные ведомственные сети, множество региональных сетей, сети учебных заведений и некоторые зарубежные сети (за пределами США).
Чуть позже привлекательность Internet осознали и некоторые не-IP-сети. Они захотели предоставить ее услуги своим клиентам и разработали методы подключения этих “странных” сетей (например, Bitnet, DECnet и т.д.) к Internet. Сначала эти подключения, названные шлюзами, служили только для передачи электронной почты. Однако, некоторые из них разработали способы передачи и других услуг.
В восьмидесятых годах эта сеть сетей, которая стала известна под именем Internet, развилась до невероятной степени. Сотни, а потом и тысячи колледжей, исследовательских организаций и правительственных ведомств стали присоединять свои компьютеры к этой всемирной Сети. Некоторые предприимчивые любители и компании, не желающие платить высокие цены за доступ к Internet (или не имеющие возможности соответствовать жестким правительственным требованиям для получения такого доступа), научились присоединять свои системы к Internet даже только ради электронной почты и конференций. Некоторые из этих систем стали предлагать доступ к Internet для всех.
В девяностых годах сеть продолжает разрастаться экспоненциально. По некоторым оценкам, объем пересылаемых сообщений растет на 20 процентов в месяц. В ответ на это правительство и другие пользователи пытаются в последние годы расширить саму Сеть. Когда-то основной "хребет" Сети в Соединенных Штатах передавал данные со скоростью 56000 бит в секунду. Это оказалось слишком медленно для все возрастающего объема пересылаемых данных, и в последнее время максимальная скорость возросла до 1.5 миллиона, а затем - до 45 миллионов бит в секунду. Но даже раньше, чем Сеть оказалась в состоянии достичь подобной скорости, эксперты по Сети стали выискивать способы перекачки данных со скоростью порядка 2 миллиардов бит в секунду - это достаточно, чтобы перегнать через всю страну Британскую Энциклопедию за одну или две секунды. Другое серьезное новшество - разработка коммерческих служб, которые предоставляют услуги по межсетевому обмену, сравнимые по скорости с соответствующими услугами правительственной системы. Фактически в середине 1994 года правительство Соединенных Штатов самоустранится от ежедневного управления работой Сети, и местные и национальные организаторы услуг сети будут ее расширять
Теперь любой владелец компьютера и модема - и некоторой толики настойчивости может открыть себе окно в этот мир.
3. Применение информатики и вычислительной техники в экономике.
Мы все живем в эпоху, когда компьютерные технологии проникли абсолютно во все отрасли человеческой деятельности. Не исключением является и экономика.
При нынешних темпах развития производства непрерывно идет процесс взаимодействия всех его составляющих частей. В таких условиях необходимым является вести непрерывное планирование и оперативно управлять всеми звеньями экономики. Использование математических методов и современных компьютерных технологий в экономике не только ускоряет расчеты, но и в десятки, в сотни раз уменьшает время, нужное для этого. При наличии специализированных программ можно проводить так называемое моделирование, пришедшее на замену дорогостоящим поискам ответов и путей решения проблем с помощью проб и ошибок.
В основном применяют модели двух видов. Модели, описывающие какое-либо состояние моделируемого положения, называют статическими. Если моделируются последовательности таких состояний и связи между ними, нужны модели динамические, учитывающие фактор времени и разнообразные по уровню сложности моделируемого явления.
И те и другие модели достаточно наглядны: показывают экономические системы в их развитии, позволяют проанализировать, где, каким образом, с какими затратами можно что-то исправить, что-либо дополнить, другими словами - улучшить экономическое планирование.
В хозяйственной практике, в планово-экономической работе, в теории экономики возникает множество разнообразных задач, которые решают на экономико-математических моделях, если надо достигнуть углубленного понимания реальных хозяйственных процессов. С помощью этих методов можно разрабатывать планы развития производства, давать практические рекомендации по улучшению пропорций экономики и ее отраслей, рационализировать использование материальных и трудовых ресурсов. А это огромная по своим масштабам система экономических показателей, характеризующих основные соотношения, пропорции и темпы развития производства.
В такой системе требуется отыскать сотни миллионов взаимосвязанных неизвестных. Например, у нас выпускается десятки миллионов разных наименований изделий, на разных предприятиях, по разным технологиям, в разных регионах страны. Также, надо учитывать и износ оборудования на производстве, и ограниченность ресурсов, и темпы научно-технического прогресса, и многое, многое другое. По громоздкости расчетов задача трудно вообразимая даже при современном уровне развития ЭВМ и компьютерных технологий. Вот почему предметом глубокого изучения в экономических исследованиях становится информация. Вовремя полученная и точно обработанная она способствует успеху в работе над решением экономических проблем. Поэтому информационно-поисковые и информационно-справочные системы ориентируются и на удовлетворение нужд экономики. Применение в экономике информационно-справочных сетей позволяет вести мониторинг за различными факторами, обязательную обратную связь между объектом управления и результатами исследования, их корректировку.
Нельзя не отметить, что существенной частью управления хозяйством являются информационные технологии. Без них невозможно ни экономическое планирование производства, ни распределение ресурсов, ни выявление с определенной степенью точности пропорций и связей в экономике, ни осуществление руководства, управления и контроля на предприятии, в отрасли, в регионе, в целом в экономике.
В последнее время для решения экономических задач большое внимание уделяют применению автоматизированных систем управления и автоматических систем обработки данных. Использование таких систем помогает находить оптимальные варианты, позволяющие разрешить различные экономические вопросы, требующие в процессе поиска ответов не только скорости и больших объемов вычислений, но и гибкости, динамизма, неординарных подходов.
4.Список используемой литературы.
М. Г .Мнеян, “Физические принципы работы ЭВМ”, М: Просвещение, 1987г.
В. М. Заварыкин, “Основы информатики и вычислительной техники”, М: Просвещение, 1987 г.
В. Пекелис, “Кибернетика от А до Я”, М: Просвещение, 1990 г.
Под редакцией В. М. Курочкина, “Язык компьютера”, М: Мир, 1989г.
А. Дж. Касака, “Интегрированные сервисные сети”, ЕЦЯИ, 1987 г.