1 История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация 1. Развитие электронной базы, влияющее на усовершенствование ЭВМ. Поколения ЭВМ ЭВМ – электронно-вычислительная машина, которая осуществляет действия с данными, представленными в той или иной форме. Развитие радиоэлектроники и новейшей технологии производства радиоаппаратуры обусловило смену поколений ЭВМ. Строго говоря, характеристикой поколения ЭВМ является конструктивно-технологическая составляющая элементной базы – вакуумные лампы, полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы (ИМС), большие интегральные микросхемы (БИС). Разница между поколениями ЭВМ постепенно становилась все менее отчетливой по мере дальнейшего развития внешних устройств машин, систем связи, программ, дистанционных пультов, архитектуры машин и т.д. К первому поколению относились ЭВМ, построенные в основном на электровакуумных приборах. Первая быстродействующая ЭВМ “ЭНИАК” (построена в 1946 г. в США) содержала около 18 тысяч ламп и потребляла более 100 кВт мощности электроэнергии. Машина работала в десятичной системе счисления. Сложение и вычитание производились за 200 мкс, умножение – за 2800 мкс. Она предназначалась для решения дифференциальных уравнений в частных производных, а также некоторых других расчетов. В СССР в 1950 г. под руководством академика С. А. Лебедева в АН УССР была создана первая в Европе малая электронная счетная машина МЭСМ, которую можно отнести к классу машин общего назначения (в отличие от “ЭНИАК”, являющейся специализированной). Машина МЭСМ содержала около 2000 электронных ламп, работала по параллельно-последовательному принципу выполнения операций, имела быстродействующую память на ламповых регистрах и внешнюю память на магнитном барабане. Структура и основные схемы этой машины являлись классическими, они положены в основу серии отечественных быстродействующих машин БЭСМ (1952 г.), БЭСМ-2, БЭСМ-4 и БЭСМ-6, созданных также под руководством академика С. А. Лебедева. Первые модели серии БЭСМ имели быстродействие до 10 тысяч арифметических действий в секунду. К первым ЭВМ широкого назначения в СССР относятся и машины М-1 (1952 г.), “Стрела” (1954 г.), “Урал-1” (1957 г.) и др. Производство и внедрение машин первого поколения имело большое значение для создания отрасли электронного машиностроения, для развития методов применения вычислительной техники в различных областях. Так, ЭВМ первого поколения использовались для решения чисто вычислительных задач научного и делового характера. Машины просто ускоряли счет в рамках существующих методов ручных вычислений. Машины первого поколения заложили основу логического построения ЭВМ. Однако применение электронных ламп сдерживало развитие логических и вычислительных возможностей цифровых вычислительных машин. Ламповые ЭВМ имели большие габаритные размеры, потребляли большую мощность, имели малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти, недостаточное математическое обеспечение и, что особенно важно, имели невысокую надежность. Ко второму поколению относились ЭВМ, построенные в основном на полупроводниковых приборах. К ним относятся серийные машины М-20 и М-220, семейства серийных машин “Урал”, “Минск”, “Раздан” с быстродействием до 10–20 тысяч арифметических действий в секунду. В этот же период в Советском Союзе развиваются работы по созданию и применению цифровых управляющих вычислительных машин. В вычислительных машинах и системах второго поколения транзисторы полностью заменили в качестве активных элементов электронные лампы. Это существенно повысило надежность, снизило потребление мощности и уменьшило размеры ЭВМ. Было достигнуто улучшение всех основных характеристик, которое сопровождалось снижением их стоимости. Важным достижением явилось также применение в машинах второго поколения печатного монтажа, при котором нужная схема электрических соединений вытравливается на тонкой медной фольге, наклеенной на поверхности плоского листа изоляционного материала, и в некоторых машинах – монтажа накруткой, при котором зачищенный конец одножильного провода накручивается на вывод, имеющий острые грани (обеспечивается получение высоконадежных соединений без нагрева и применения припоя). Повысилась надежность периферийных электромеханических устройств, количество которых в машинах и системах второго поколения увеличилось. Характерной особенностью ЭВМ второго поколения явилась их дифференциация по применению. Появились машины для научных расчетов, для решения экономических задач и, наконец, ЭВМ для управления производственными процессами (управляющие машины). При создании ЭВМ второго поколения возникла необходимость обработки крупных массивов данных – решения большого количества отдельных задач. Этот период (60-е годы XX в.) характеризовался также появлением и развитием АСУ, в которых применялся только позадачный метод обработки информации. Электронные вычислительные машины второго поколения насчитывали сотни тысяч транзисторов и диодов, до миллиона резисторов и конденсаторов. Все эти компоненты связываются с помощью миллионов витых, сварных, паяных и разъемных соединений в общую систему. Разрабатывать, изготовлять и эксплуатировать такие сложные системы было достаточно трудно, дальнейшее усложнение их уже было почти невозможно. Выход из создавшегося положения был найден при создании третьего поколения ЭВМ и систем на интегральных микросхемах, которые появились в середине 60-х годов. В машинах третьего поколения большинство транзисторов и дискретных деталей заменяется интегральными микросхемами, каждая из которых выполнена в виде отдельного прибора. Такой прибор в корпусе, примерно равном по размерам транзистору, содержит несколько десятков компонентов, соответствующих дискретным транзисторам, резисторам и конденсаторам. Эти компоненты интегрально, неразборно, соединены между собой и образуют законченный логический функциональный блок, который соответствует сложной транзисторной электронной схеме, но имеет надежность и стоимость (при массовом производстве), приближающиеся к надежности и стоимости отдельного транзистора. При этом общее количество разъемных компонентов в ЭВМ значительно уменьшается, повышается ее надежность, а стоимость снижается. Конструкции современных ЭВМ третьего поколения весьма разнообразны, а комплект устройств, входящих в состав ЭВМ, изменяется в очень широких пределах. К машинам этого поколения относятся ЭВМ Единой системы (ЕС) и Системы малых (СМ) ЭВМ. Середина 70-х годов ознаменовалась появлением первых персональных компьютеров (ПК). Следующие поколения ЭВМ связаны с развитием ПК. Персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом ЭВМ, их мощность постоянно увеличивается, а область применения растет.^ 2. История развития ПКВ США первый ПК появился в продаже в 1975 г. как набор готовых плат и узлов. Он был выпущен фирмой MITS и имел поэтическое название “Альтаир-8800”. Сейчас этот ПК уже больше не выпускается. Интересно отметить, что вследствие конкурентной борьбы и хода развития технической мысли фирмы (которые были пионерами в области производства ПК) – MITS, IMSAI, РТС и другие к настоящему времени либо утратили свое лидирующее положение, либо перестали существовать вообще. Первые персональные микроЭВМ были дешевыми, но еще не очень надежными устройствами; для них не было создано программное обеспечение, предназначались они главным образом для ограниченного круга людей, любящих конструировать самостоятельно. Поскольку в самых разнообразных областях человеческой деятельности существовала настоятельная необходимость автоматизации переработки информации, а достигнутый уровень технологического развития сделал экономически целесообразным массовое производство инструментального средства автоматизации – персональных компьютеров, последние начали уверенно входить в нашу жизнь. Второе поколение ПК появилось к концу 70-х годов в виде готовых систем. ПК этого поколения были намного надежнее, и для них было создано пусть примитивное, но намного облегчающее работу программное обеспечение. В это время в лидеры производителей ПК вышли компании Radio Shack, Commodore и Apple. Наиболее популярные модели этих фирм TRS-80, Apple II и PET еще доживают свой век, но по сегодняшним меркам они уже безвозвратно устарели. В начале 80-х годов появились ПК третьего поколения, характеристики которых настолько улучшились, что ПК стали повсеместно использоваться в деловых приложениях. Успех небольших компаний серьезно встревожил таких гигантов компьютерной индустрии, как IBM, DEC, Hewlett-Packard. Они интенсивно включились в разработку и производство ПК. В 1981 г. фирма IBM выпустила свою первую удачную модель IBM PC. Можно считать, что с этого момента производство ПК прочно встало на индустриальные рельсы и начал формироваться рынок персональных компьютеров. Наконец, к середине 80-х годов количественные и качественные улучшения характеристик ПК привели к появлению нового поколения ПК – супермикроЭВМ. Основной отличительной чертой этих ПК является использование “полного” 32-разрядного микропроцессора (Motorola 68020, Intel 80386, Texas Instruments 32032 и др.), что в конечном счете и определяет все остальные параметры вычислительной машины. Например, 32-разрядный микропроцессор 68020 фирмы Motorola имеет следующие основные характеристики: адресуемое пространство – 4 Гбайта, средняя производительность – 6–7 млн. oп./с (типа регистр-регистр, при тактовой частоте 25 МГц). Иногда смену поколений ПК связывают с изменением микроэлектронной базы: ПК с 8-разрядными микропроцессорами – I поколение; ПК с 16-разрядными микропроцессорами – II поколение; ПК с 32-разрядными микропроцессорами – III поколение. Такая классификация не вполне точно соответствует реальной картине. Дело в том, что стремление максимально “выжать” возможности 16-разрядных микропроцессоров привело к тому, что стали разрабатываться усовершенствованные варианты этих микропроцессоров. Например, использование микропроцессора Intel 8086 с 20-разрядной адресной шиной позволило в модели IBM PC XT поднять верхнюю границу объема оперативной памяти до 1 Мбайта. А завоевавший большую популярность среди широкого круга пользователей ПК IBM PC AT фирмы IBM реализован на базе 16-разрядного микропроцессора Intel 80286 с 24-разрядной адресной шиной, что позволяет наращивать оперативную память до 16 Мбайт (максимальный объем полупроводниковой памяти – 24 Мбайта, дополнительно 8 Мбайт подсоединяются как внешние периферийные устройства и используются для создания виртуальных дисков и вспомогательных буферов). ПК IBM PC AT обеспечивает среднюю производительность – 3–4 млн. оп./с (типа регистр-регистр, при тактовой частоте 12 МГц). В операционной системе MS DOS пользователю программно доступны 640 Кбайт, остальная память может использоваться в качестве электронных дисков, буферов для печати и т.п. В операционной системе UNIX (точнее, в ее версиях для ПК) программно доступно все адресное пространство в 16 Мбайт. Возможности модели IBM PC AT значительно превосходят возможности других серийно выпускаемых ПК на 16-разрядных микропроцессорах. Фирме IBM удалось создать действительно массовую модель с высокими эксплуатационными характеристиками. Можно с уверенностью констатировать, что фирма IBM стала несомненным лидером в области производства ПК, а модель IBM PC AT – стандартом для многих других фирм.Просмотр Фильма. История развития ЭВМ.^ 3. Основные характеристики ЭВМОсновные характеристики ЭВМ определяются характеристиками его компонентов. Каждый компонент представляет собой отдельное устройство (device, unit), которое само по себе и во взаимодействии с другими устройствами и определяет характеристики ЭВМ. Основными компонентами ЭВМ являются: • центральный процессор (ЦП); • системная плата; • основная память; • жесткий диск; • монитор; • графическая карта; • дисковод для компакт-дисков (CD или DVD). В литературе и в прайс-листах торговых фирм можно встретить обозначения составляющих компьютера, включающие в себя перечисления основных характеристик. Процессор Pentium III 600 MHz Intel 256 Kb 133 MHz. Это обозначает следующее: процессор модели Pentium III, с максимальной частотой работы – 600 MHz, производства Intel, объем вторичного кэша 256 Kb, частота системной шины 133 MHz.Монитор Sony CPD-G200 0.25 17" 1280x1024 75 Hz ТСО’99. Это обозначает следующее: монитор производства Sony, марки CPD-G200, с величиной “зерна” 0,25 мм, диагональю экрана 17 дюймов, максимальным разрешением 1280х1024 точек и частотой регенерации 75 Гц, удовлетворяет стандарту ТСО’99.HDD IBM 13.7 GB IDE 5400 rpm. Это обозначает следующее: жесткий диск производства IBM, емкостью 13,7 Гбайт, с интерфейсом IDE, скоростью вращения 5400 оборотов в минуту.Области применения ЭВМ^ 1. Применение ЭВМ в научных исследованиях В настоящее время для повышения эффективности научных исследований важное значение приобретает их автоматизация, позволяющая осуществлять моделирование исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными способами затруднено или невозможно. Решению этой задачи призваны служить автоматизированные системы научных исследований (АСНИ). ЭВМ в АСНИ могут использоваться для решения следующих основных задач: 1) управление экспериментом; 2) подготовка отчетов и документации; 3) поддержание базы экспериментальных данных; 4) построение информационных и экспертных систем. Эффективность применения ЭВМ в автоматизации научных исследований заключается в следующем: • в несколько раз сокращается цикл исследования за счет ускорения подготовки и проведения эксперимента, уменьшения времени обработки и систематизации данных, уменьшения числа ошибок при измерении и обработке; • увеличивается точность результатов и их достоверность; • повышается качество и информативность эксперимента за счет числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных; • в ходе интерактивного взаимодействия с АСНИ достигается усиление контроля за ходом эксперимента и возможность его оптимизации; • сокращается штат участников эксперимента. Еще одно направление использования ЭВМ связано с решением задач моделирования, часто встречающихся в практической деятельности исследователей. ^ Модель – система, обеспечивающая требуемую имитацию определенного процесса.Информационная модель – набор параметров, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах. Здесь допустимо не только математическое моделирование какого-либо процесса или явления, но и визуально-натурное моделирование, которое обеспечивается за счет виртуального отображения этих процессов и явлений средствами машинной графики (а не табличными данными или графиками, как это принято) в реальном масштабе времени. Рассмотрение различных имитационных вариантов позволяет исследователю выбрать оптимальный. На высших уровнях иерархии в АСНИ находятся информационная и экспертная системы.^ Информационная система – автоматизированная система для хранения большого объема информации, быстрого поиска требуемой информации и вывода ее в удобном для человека виде. Информационная система предназначена для хранения и просмотра базы экспериментальных и других данных. Большие объемы информации часто встречаются при цифровой обработке изображений, например в аэрокосмической съемке, астрофизике, ядерной физике и других подобных областях. Особое место в АСНИ отводится экспертной системе, которая представляет собой мостик между теорией и практикой. Так, методы анализа данных, берущие свое начало в математической статистике, все усложняются и включают логические структуры, которые обеспечивают более высокий уровень обобщения информации. АСНИ выпускаются в виде как специализированных компьютерных систем, так и прикладных пакетов общего назначения. Большой популярностью среди научных работников пользуются интегрированные пакеты АСНИ. Примером такого пакета является система MathCAD фирмы MathSoft, которая позволяет в интерактивном режиме создавать, редактировать и отображать на экране монитора широкий класс функций, решать уравнения, заданные в аналитической или графической форме. Система MathCAD имеет встроенные тригонометрические и гиперболические функции, позволяет оперировать как действительными, так и комплексными числами, использовать различные системы единиц. Кроме того, встроенный синтаксический анализатор выполняет проверку синтаксической правильности вводимых формул. Пакет STATISTICA фирмы StatSoft – один из самых мощных пакетов по математической статистике. Он включает очень широкий набор возможностей, в том числе и таких сложных, как кластерный анализ, непараметрическая статистика, нелинейная регрессия, корреляционный анализ. Система имеет удобный интерфейс, управление которым основано на полиэкранных меню.^ 2. Применение ЭВМ в медицине За последние 20 лет уровень применения компьютеров в медицине чрезвычайно возрос. Практическая медицина становится все более и более автоматизированной. Сложные современные исследования в медицине не мыслимы без применения вычислительной техники. К таким исследованиям можно отнести компьютерную томографию, томографию с использованием явления ядерно-магнитного резонанса, ультрасонографию, исследования с применением изотопов. Количество информации, которое получается при таких исследованиях, так огромно, что без компьютера человек был бы неспособен ее воспринять и обработать. Компьютерная томография представляет собой метод рентгенографического исследования, позволяющий при помощи специальной технологии получать рентгенограммы человеческого тела по слоям и удерживать эти снимки в памяти компьютера после специальной обработки; она дает возможность установить локализацию патологического процесса, оценить результаты лечения, в том числе лучевой терапии, выбрать подходы и объем оперативного вмешательства. Для этой цели используются специальные аппараты с вращающейся рентгеновской трубкой, которая перемещается вокруг неподвижного объекта, “построчно” обследуя все тело или его часть. Так как органы и ткани человека поглощают рентгеновское излучение в неравной степени, изображения их выглядят в виде “штрихов” – установленного ЭВМ коэффициента поглощения для каждой точки сканируемого слоя. Компьютерные томографы позволяют выделить слои от 2 до 10 мм при скорости сканирования одного слоя 2–5 секунд с моментальным воспроизведением изображения в черно-белом или цветном варианте. Очень важным в последнее время становится использование в медицине компьютеров, объединенных в компьютерные сети при помощи специальных кабелей или телефонных каналов. Такие компьютерные сети позволяют очень эффективно производить обмен данными между удаленными друг от друга компьютерами. В рамках российскогоМинистерства здравоохранения и медицинской промышленности функционирует компьютерная сеть MEDNET, которая позволяет упростить сбор статистических медицинских данных по регионам, делать соответствующую обработку, агрегирование данных и составление отчетности. Кроме того, эта сеть может передавать все данные в любые медицинские учреждения, имеющие компьютеры. В последнее время также получили распространение компьютерные гипертекстовые системы, которые позволяют таким образом организовать информацию, что она становится легко доступной для людей, не являющихся специалистами в компьютерном деле. Такие гипертекстовые системы могут включать в себя как текстовую информацию, так и звуковую и графическую, в том числе движущиеся видеоизображения. Это делает возможным создание информационных систем, осуществляющих информационную поддержку медиков в тех случаях, когда их квалификации или опыта недостаточно для принятия решений о комплексе лечебных мероприятий. Эти же системы, оснащенные подсистемой вопросов и оценки ответов, могут использоваться для целей обучения. В медицине широко применяются экспертные системы, основное назначение которых – медицинская диагностика. Диагностические системы используются для установления связи между нарушениями деятельности организма и их возможными причинами. Наиболее известна экспертная диагностическая система MYCIN, которая предназначена для диагностики и наблюдения. Ее первая версия была разработана в Станфордском университете в середине 70-х годов. В настоящее время эта система ставит диагноз на уровне врача-специалиста. Она имеет расширенную базу знаний, благодаря чему может применяться и в других областях медицины.^ 3. Применение ЭВМ в образовании Применение вычислительной техники в процессе обучения позволяет уменьшить нагрузку на преподавателя и увеличить качество преподавания в масштабах всей страны. Применение ЭВМ в обучении является продолжением и развитием многолетнего процесса внедрения технических средств в учебный процесс. Существуют следующие формы применения компьютеров в обучении: • в качестве лабораторных установок, в том числе для моделирования процессов; • для решения задач и упражнений, курсового и дипломного проектирования; • для планирования и организации учебного процесса, разработки учебных планов и программ (АСУ учебным заведением); • как средство автоматизации исследований в области обучения (педагогические и психолого-педагогические исследования, математические модели учебного процесса); • в качестве управляющего элемента процесса обучения (контроль знаний, предъявление учебного материала, управление ходом обучения); • для сбора и анализа статистических данных об учебном процессе. Кроме того, помимо формирования умственных навыков ЭВМ применяется для формирования различного рода двигательных навыков в составе тренажеров при обучении некоторым профессиям (летчиков, машинистов, водителей). В настоящее время широкое распространение получили автоматизированные обучающие системы (АОС) на базе вычислительных систем общего назначения и специализированных устройств. Типичная АОС имеет в своем составе центральную ЭВМ и от 10 до 30 терминалов, один из которых служит рабочим местом преподавателя, а остальные – рабочими местами обучающихся. Кроме того, получают распространение АОС на базе класса персональных компьютеров, объединенных в локальную сеть, в которой один компьютер является главным (за ним работает преподаватель). АОС представляет собой основанный на ЭВМ взаимосвязанный комплекс учебно-методического, информационно-лингвистического и программно-технического обеспечения, ориентированный на управление обучением. В основу АОС заложены идеи программирования обучения. АОС позволяет управлять учебным процессом по гибкой программе, учитывающей некоторые индивидуальные особенности студентов, разгружает преподавателя от целого ряда трудоемких действий и изменяет характер его труда. Индивидуализация в условиях группового обучения достигается за счет дифференцированного режима работы обучаемых, при котором каждый получает информацию независимо от других. АОС может обрабатывать и обобщать статистический материал по многочисленным аспектам учебной деятельности с целью дальнейшего совершенствования учебного процесса. Система позволяет в случае необходимости быстро вносить соответствующие изменения и дополнения в учебный материал. В типичной АОС элементарной частью учебной процедуры является шаг обучения, направленный на усвоение логически законченных понятий или действий. Каждый шаг состоит из четырех кадров (элементов): информационного, операционного, контрольного и дополнительного. Информационный кадр выдает обучаемому сведения об изучаемом объекте и способах решения задач. Операционные кадры представляют собой наборы задач, ориентированных на формирование заданных действий и понятий. Контрольный кадр – это набор задач, по результатам решения которых делается вывод о достижении целей обучения, поставленных в данном шаге. Дополнительный кадр служит для коррекции деятельности обучаемого в случае ее отклонения отзаданного образца. Если на вопрос АОС обучаемый дает неправильный ответ, то система выбирает одну из многочисленных ветвей программы, по прохождению которой человек вновь повторяет соответствующий шаг курса; если же ответ правильный, то ему предлагается следующий шаг. Естественно, что разные обучаемые тратят на усвоение фрагмента разное время. Наиболее способные и приспособленные к данной методике обучения могут получить больше информации, раньше закончить обучение. АОС автоматически фиксирует все действия обучаемых (количество шагов, время решения задачи, количество ошибок и т.д.) и производит общую оценку обучения как в индивидуальном порядке, так и в группе в целом. Частичное освобождение преподавателя от трудоемких операций контроля и предъявления обучаемым информации позволяет ему, например, уделять больше внимания отстающим, а также давать наиболее успевающим дополнительные виды самостоятельной работы. В качестве основного средства взаимодействия обучаемого и АОС выступает диалог. Характерными видами обучающего диалога является совместное – обучаемого и АОС – решение задач, выполнение упражнений, моделирование какого-либо процесса, учебные игры и т.д. Огромным достоинством АОС является возможность использования машинной графики для создания как статических, так и динамических образов – анимации с целью изучения различных процессов природы на основе имитационного моделирования. Анимация – результат работы программы, которая заставляет двигаться объект на экране. Одним из самых ответственных моментов при создании АОС является анализ и переработка учебного курса, разделение учебного материала на отдельные шаги в соответствии с требованиями программированного обучения. Следует указать, что от преподавателя не требуется знания программирования для ЭВМ, современные АОС предоставляют преподавателю специализированный, понятный ему язык, предназначенный для описания учебного материала и ввода его в ЭВМ. От преподавателя требуется формализация учебного курса, все остальное выполняет ЭВМ. Перспективным направлением использования АОС является применение ее для проведения консультаций, например, абитуриентам при поступлении в вуз. Другим важным направлением использования АОС является контролирование уровня знаний при экзаменах и зачетах. ЭВМ позволяют не только изменить характер обучения, но и формы образования. В настоящее время развивается новая форма обучения – заочное обучение на базе телекоммуникационных методов связи. Такая форма обучения обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционной. Многие люди получают возможность повышать образование на дому, а преподаватели – индивидуальноконтролировать работу каждого студента и вместе с тем давать общие указания всей аудитории. Студенты могут думать над ответом столько, сколько им требуется.^ 4. Применение ЭВМ в других областях Мощными системными применениями вычислительной техники являются автоматизированные системы управления экономико-организационного типа (АСУ, АСУП и т.п.), системы автоматизации проектирования и конструирования (САПР), информационно-поисковые системы и системы управления сложными технологическими процессами (АСУ ТП). Появившаяся более чем 30 лет назад система автоматизированного проектирования непрерывно эволюционировала, изменяя свое содержание. Вначале она ассоциировалась со структурным анализом метода конечных элементов. Впоследствии основной упор был сделан на автоматизированное черчение, и сегодня большинство имеющихся САПР в основном ориентировано на выполнение функций черчения. В настоящее время функции САПР расширяются вследствие распространения системы на решение задач интеллектуального плана. Процесс проектирования представляет собой не только процедуру создания разработчиком некоторой новой информации, в него входит анализ данной проблемы, включающий изучение целей проектирования, имеющихся данных, объектов-аналогов и т.п., выяснение критических параметров и учет существующих факторов, выбор предположительных путей достижения поставленных целей, собственно проектирование, расчет и оптимизация узлов и компонентов, моделирование отдельных процессов, представление результатов в той или иной форме. Все эти стадии составляют содержание автоматизированного проектирования. Одним из наиболее популярных пакетов САПР является пакет универсального назначения AutoCAD, разработанный фирмой Auto Desk и предоставляющий разработчикам широкие возможности проектирования разнообразных технических систем. Чертежи, рисунки и схемы создаются в интерактивном режиме. В набор функций входит панорамирование, увеличение, масштабирование, поворот, секционирование, штриховка и другие операции преобразования изображений. Одним из важных достоинств системы является возможность работы с трехмерной графикой, позволяющей строить реальные объекты, которые можно обозревать в различных ракурсах. Для создания сложных кривых применяется специальный метод полилиний, представляющих собой соединенные отрезки прямых линий и дуг. Применение ЭВМ для целей управления началось достаточно давно. Традиционно области управления делятся на административноеи технологическое управление. В середине 70-х годов сформировался сегодняшний облик автоматизированных систем управления (АСУ). Были автоматизированы регламентированные массовые рутинные операции, обычно возлагаемые на младший управленческий персонал, функции сбора и первичной обработки данных. В области административного управления значительное место занимает конторская деятельность, связанная с формированием новых документов, справок, отчетов по текущему и предполагаемому состоянию объектов управления. Автоматизация этой деятельности привела к появлению концепции электронного офиса, в котором обработка, передача, хранение и поиск данных осуществляются на основе ЭВМ. Концепция электронного офиса оказалась чрезвычайно плодотворной, ибо она позволяет значительно сократить управленческий штат, улучшить коммуникацию между подразделениями учреждения, повысить оперативность управления. Поскольку основу деловой деятельности управленческих кадров среднего уровня составляют обработка текстов, хранение и выдача документов, существенными компонентами электронного офиса стали такие программные системы, как текстовые редакторы, электронные таблицы, СУБД. В деятельности учреждений большую роль играет внутриорганизационное распределение потоков данных, обеспечиваемое средствами передачи данных. Развитие систем автоматизации учрежденческого труда привело к появлению таких средств электронной связи, как электронная почта и компьютеризированные телеконференции. Под электронной почтой понимается передача или распределение информационных сообщений с помощью электронных средств связи. Системы компьютеризированных телеконференций представляют собой технические средства, соединенные линиями связи и предназначенные для одновременного обмена информацией внутри группы людей. Рассматривая использование ЭВМ в технологическом управлении, можно выделить целую группу применений, связанных с измерениями и отображениями измеренного состояния. ЭВМ оказались информационным ядром принципиально новых средств производства; гибких производственных систем (ГПС) и измерительных комплексов. Создание на основе ПК контрольно-измерительной аппаратуры, с помощью которой можно проверять изделия прямо на производственной линии, является одной из новых областей применения ЭВМ на предприятиях. Использование ЭВМ в качестве контрольно-измерительных приборов экономически более эффективно, чем выпуск в ограниченных количествах специализированных сложных приборов с вычислительными блоками. Большой эффект в машиностроении дают ГПС, состоящие изстанков с числовым программным управлением, автоматизированных складских и транспортных систем, управляемых при помощи ЭВМ. В АСУ ТП за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, измеряющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования (например, температуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и готового продукта. Таких приборов в одной системе может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч. Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым параметром (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЭВМ. В УСО сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе обрабатываются вычислительной машиной. ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которые через другую часть УСО поступают на регулирующие органы агрегата. Например, если датчики подали сигнал, что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое расстояние. Одним из важнейших свойств АСУ ТП является обеспечение безаварийной работы сложного технологического комплекса. Для этого в АСУ ТП предусматривается возможность диагностирования технологического оборудования. На основе показаний датчиков система определяет текущее состояние агрегатов и тенденции к аварийным ситуациям и может дать команду на ведение облегченного режима работы или остановку вообще. При этом оператору представляют данные о характере и местоположении аварийных участков. Таким образом, АСУ ТП обеспечивают лучшее использование ресурсов производства, повышение производительности труда, экономию сырья, материалов и энергоресурсов, исключение тяжелых аварийных ситуаций, увеличение межремонтных периодов работы оборудования. В связи с широким применением ЭВМ в различных областях деятельности человека все большее значение приобретает компьютерная грамотность – умение пользоваться компьютером для выполнения определенных задач.Модели процессоров и их характеристики ^ 1. Основные понятия Основной компонент компьютера – процессор, точнее центральный процессор (Central Processing Unit, CPU). Подобные процессоры находятся не только в PC (Personal Computer) – в принципе процессором оборудована каждая современная стиральная машина или микроволновая печь. CPU регулирует, управляет и контролирует рабочий процесс. Он находится в постоянном взаимодействии с другими элементами материнской платы до тех пор, пока PC включен.^ Процессор – блок компьТема урока: Характеристики материнских плат.^ Материнская плата – системная печатная плата с центральным процессором и поддерживающими его микросхемами. Материнская (системная) плата является основой компьютера и представляет собой плоский лист фольгированного стеклотекстолита, на котором находятся основные электронные элементы: микропроцессор, оперативная память, кварцевый генератор, BIOS, вспомогательные микросхемы и т.д. Необходимые электрические соединения этих элементов выполняются предварительным травлением медной фольги, нанесенной на подложку из стеклотекстолита. Листы стеклотекстолита с нанесенным на каждом из них “рисунком” медной фольги в технологическом цикле соединяются вместе, в результате чего