Компьютер как техническое средство реализации технологий

Технология в переводе с греческого означает “искусство”, мастерство, умение.

Под технологией в технике понимают процесс, использующий совокупность определенных действий, направленных на достижение поставленной цели.

Технология изменяет исходное состояние объекта. Например, используя разные технологии переработки молока как исходного сырья, можно получить творог, сметану, масло и другие мо-лочные продукты. Таким образом, соответствующая технология переводит молоко из одного со-стояния в другое.

Под технологией материального производства понимается процесс, определяемый совокуп-ностью средств и методов обработки, изготовления, изменение состояния, свойств, формы сырья или материала. Технология изменяет качество или первоначальное состояние материала.

Впоследствии термин “технология” перешел в сферу обработки информации, в которой объ-ектом является не материальный, а информационный продукт. При этом смысл понятия “техноло-гия” сохранился. Только добавилось еще одно слово – “информационная”, отражающее тот факт,

что переработке подвергается не материальное сырье, а информация.

Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов об-работки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоя-нии объекта, процесса или явления.

Цель технологии материального производства – производство материальной продукции.

Цель информационной технологии – производство информации для ее последующего анали-за человеком и принятия на ее основе решения по выполнению какого – либо действия.

В информационной технологии можно получить разные формы представления информации (аналогично: используя разные технологии к одному и тому же исходному материальному объек-ту, можно получить разные изделия, например, из древесины получают бумагу, мебель и другие продукты).

В материальном производстве для изготовления продукции используется специальное обо-рудование: станки, инструменты. Для информационной технологии также существуют свои инст-рументы. В роли технических средств производства информации будет выступать аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их участием перерабатывается пер-вичная информация в информацию нового качества. В числе этих средств выделим программные продукты и назовем их программным инструментарием.

Инструментарий информационной технологии – совокупность программных продуктов, ис-пользование которых позволяет достичь поставленную пользователем цель.

К инструментарию можно отнести текстовый процессор, настольные издательские системы, электронные таблицы, СУБД, электронные записные книжки, электронные календари. В совре-менном обществе основным техническим средством обработки информации служит ПК. Внедре-ние ПК в информационную среду и использование телекоммуникаций определило новый этап развития информационной технологии, которая с этого момента получает наименования “новой”, “компьютерной”.

Определение “новая” подчеркивает радикально новаторский, а не эволюционный характер этой технологии. Ее внедрение существенно изменяет содержание различных видов деятельности в учреждениях и организациях. В сферу новой информационной технологии включены также коммуникационные технологии, обеспечивающие передачу информации различными средствами, такими как телефон, телеграф, телевидение, факс и др.

Определение “компьютерная” подчеркивает, что основным техническим средством реализа-ции информационной технологии является компьютер.

Существует три основных принципа компьютерной информационной технологии:

- интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;

- интеграции с другими программными продуктами;

- гибкое изменение данных и поставленных задач.

Компьютер (в переводе с английского языка "вычислитель") - это устройство, предназначен-ное для обработки информации. Компьютеры позволяют проводить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме этого для хранения данных, промежуточных и итоговых результатов вычислений компью-теры имеют память.

Компьютеры создавались для обработки числовой информации, но сейчас компьютеры мо-гут обрабатывать другие виды информации, т.к. эти виды можно преобразовать в числовую фор-му. Следовательно, компьютеры имеют средства преобразования некоторого вида информации в числовую форму и обратно.

В основу устройства компьютера положены принципы известного математика Джона фон Неймана. И в настоящее время в основе построения компьютеров используются принципы фон Неймана. Согласно этим принципам, компьютер должен иметь следующие устройства (рис.1):

- арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

- устройства управления (УУ), организующие процесс выполнения программ (инструкции, задающие компьютеру порядок действий), которое последовательно выполняет команды, находя-щиеся в памяти компьютера и может изменить эту последовательность, если встречаются команды передачи управления;

- оперативно - запоминающее устройство ОЗУ (оперативная память - ОП) для хранения ко-манд (программ) и данных;

- внешние (периферийные) устройства (ВУ) ввода/вывода информации.

Память ячеек, каждая из

компьютерасостоитизнекоторогоколичествапронумерованных

которых может содержать или обрабатываемые данные, или команды программ.

Программа - это указание на последовательность действий (последовательность команд), ко-торую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации. Программа записывается на компьютерном (машинном) языке. Компьютерный язык - это набор правил определяющих систему записей, составляющих программу, синтаксис и семантику исполь-зуемых грамматических конструкций.

Принцип работы компьютера

С помощью какого-либо ВУ в память компьютера вводится программа. УУ считывает со-держимое ячеек памяти, где находится первая команда программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать ввод или вывод данных с ВУ в память или, наоборот, из памяти на ВУ, выполнение арифметических (сложение, вычитание, деление, умножение) или логических операций.

После выполнения первой команды УУ начинает выполнять вторую, которая находится в ячейке памяти компьютера, расположенной сразу за ячейкой с первой командой и т.д. Однако по-следовательность выполнения команд может быть изменена с помощью команд передачи управ-ления (перехода). Эти команды указывают УУ, что необходимо продолжить выполнение про-граммы, начиная с команды, содержащейся в другой ячейке памяти. Такой переход может выпол-няться не всегда, а лишь при выполнении определенных условий. Например, если одно число больше другого (логическая операция). Это позволяет использовать одни и те же команды не-сколько раз, выполнять различные последовательности команд в зависимости от выполнения оп-ределенных условий.

Таким образом, УУ выполняет инструкции автоматически, без вмешательства человека. УУ может обмениваться информацией с ОП и ВУ компьютера. Поскольку ВУ, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, УУ может приостанавливать выполне-ние программы до завершения операции ввода – вывода с ВУ.

Принцип запоминаемой программы

Для реализации принципа микропрограммируемости необходимо наличие в компьютере по-стоянной памяти, в ячейках которой будут постоянно храниться коды, соответствующие различ-ным комбинациям управляющих сигналов. Каждая такая комбинация позволяет выполнить эле-ментарную операцию, то есть подключить определенные электрические цепи и схемы.

Для того, чтобы выполнить элементарную операцию, необходимо задать управляющий сиг-нал. Он хранится в ячейке постоянной памяти, имеющей конкретный адрес. Достаточно задать оп-ределенную последовательность адресов, чтобы был сформирован набор управляющих сигналов для выполнения элементарных операций. Задает эту последовательность адресов микропрограмма, также хранящаяся в постоянной памяти.

Команда выполняет все действия в зависимости от того, какой код операции находится в

этой команде. Каждой команде, а точнее коду операции, соответствует своя микропрограмма. Эта микропрограмма, состоящая из адресов ячеек, где хранятся управляющие сигналы, вызывает их на выполнение и обеспечивает подключение необходимых электрических цепей и схем.

Микропрограммируемость – это микропрограммный принцип управления компьютером, ко-гда каждой программе ставится в соответствие своя микропрограмма, хранящаяся в памяти. На-пример, операция сложения состоит из элементарных операций: передача информации от одного узла к другому, одноразрядный сдвиг и суммирование одного разряда, чтение первого слагаемого, чтение второго слагаемого и т.д. Техническая реализация этого способа проста благодаря тому, что можно легко видоизменить содержание любой операции и, соответственно, команды за счет изменения микропрограммы.

Представление информации в компьютере

Компьютер может обрабатывать информацию, представленную в числовой форме. Вся дру-гая информация для обработки должна быть преобразована в числовую форму.

Минимальной единицей измерения информации в компьютере является ячейка памяти, на-зываемая бит. В эту ячейку памяти можно занести только одно из двух значений 0 или 1. Последо-вательно расположенные восемь бит называются байтом. Два байта составляют слово. Более крупные единицы измерения информации - это килобайт Кб (1024 б), мегабайт Мб (1024 Кб) и ги-габайт Гб(1024 Мб).

Для обработки на компьютере текстовой информации обычно при вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (печать, экран ком-пьютера) по этим числам строится соответсятвующее изображение букв. Соответствие между на-бором букв и цифр называется кодировкой символов.

Существует специальная таблица кодирования символов ASCII (American Standart Cod for Information Intercange), где с 0-го по 127 байт записаны знаки препинания, цифры, буквы латин-ского алфавита, с 128 по 255 байт - буквы национального алфавита и спец. символы.