Информатикадан отчет

 

1 бөлім.Кіріспе

1.1. Мекеменің даму тарихымен,қызметімен танысу

1.2. Электронды есептеуіш машинамен жалпы танысу

 

Есептеу техникасының дамуы ерте кезден-ақ басталды. Кейбір мысалдар: XVII ғасырдың 40-жылдарында Б. Паскаль (1613—1662) сандарды қоса алатын механикалық қүрылғы ойлап тапты. XVIII ға-сырда В. Лейбниц сандарды қоса жене көбейте алатын қүрылғы жасап шығарды. XIX ғасырда Ч. Бэббидж (1792—1871) механикалық машинаны программа арқылы басқару жүйесімен біріктірді.

XX ғасырдың 30-жыддарының  соңында Америкада қосу, азайту элементтері, электрондық жад, механикалық компонент енгізілген ЭЕМ қүрастырьшып шықты. 40-жылдардың соңғы кездеріңце қазіргі кезде қолда-нылып жүрген ЭЕМ-дердің қүрылү принципінің негізінде бірсыпыра машиналар дайындалды. Алғашқы ЭЕМ-ді құру және оның жұмыс істеуінің теориялық негіздерін 1946—1947 жылдары атақты математик, кибернетик Джон фон Нейман дайывдап шықты. Мүвда өнделетін информация мен өндеу программасын сандық түрде дайындау, де-ректер мен программаны машинаның жадында орналастыру тәсілдері де қарастырылған. Осы кезге дейін дайындалған ЭЕМ-дер төрт буындық түрге болінеді.

50-жылдардьщ басында жарыққа  шыға бастаған негізгі өңдеу  қүралы — бірінші буын ЭЕМ-дерінің  ішкі қүрылымы элементтері жеке  бөлшектерден дайындалған электрондық-логикалық схемаларға негізделген болатын. Бүл бөлшектердің негізгілері вакуумдық электрондық шамдар еді. Мүндай компьютерлердің көлемдері үлкен, сенімділігі жоғары емес, тездік жылдамдықтары бір секөнтге 5-6 мың қарапайым операция шамасынан аспайтын (екі санды қосу, кебейту не символдарды салыстыру сияқты бір өрекет қарапайым операция деп аталады да, оны орыңдайтын комаңца машиналық комаңда делінеді. Оның үстіне, мүндай машиналар үшін қүрылатын программа маши-налық комаңдалардан түратын да, программалау жүмысы көп еңбекті қажет еткізетін. Ал, ЭЕМ-нің озі тек есептеу жүмыстарын жүргізу үшін пайдаланылатын.)

Транзисторды ойлап шығаруға байланысты, 50-жьщдардың соңғы кездерінде техникалық негіздері түгелдей алмастырылған, негізгі элементтері жартылай өткізгішті транзисторлардан түратын екінші буын ЭЕМ-дері жарыққа шықты. Мүндай элементтер машинаның өрекет тездігін және машинаның сенімділігін елеулі түрде арттыруға мүмкіндік берді. Екінші буын машиналарының сырт аумағы, массасы, энергияны пайдалану шамасы көп темендегендіктен, олардың өзін-дік қүны да бірінші буын машиналарына қарағанда көп төмендетілді. Оның үстіне, бүл ЭЕМ-дерде жоғарғы деңгейлі (Алгол, Фортран, Бейсик, т.б.) программалау тілдерінде операторлардан түратын про-граммалармен жүмыс істеу мүмкіндігі туды. (Өңцеу операторы -бірнеше, тіпті ондаған, жүздеген машиналық командалардан түруы мүмкін программалық комавда (әрекеттер тізбегінің негіздік бірлігі.)

Сонымен, тиімді программа  қүру технологиясына жету арқылы жүмсалатын адам еңбегін үнемдеудің екінші кезеңі басталды.

Алпысыншы жылдардың екінші жартысында және жетпісінші жьщдары  ЭЕМ қүрылымына одан ері сапалы, күрделі өзгерістер енгізіліп, элементтік негізі жартылай өткізгішті интегралдық  схема (ИС), үлкен интегралдық схема (ҮИС) және аса үлкен интегралдық схема (АҮИС) болатын ушінші, төртінші буын машиналар көптеп жасалына бастады. Мысалы, 80-жыддардың басыңда дайыңдалған төртінші буын-дық ЭЕМ-дер бір кристалында он мыңцаған-миллиондаған транзис-тор болатын микропроцессорлардан құрылды. 90-жылдары пайда бол-ған соңғы тертінші буын ЭЕМ-дері білімді нәтижелі түрде өндей алатын, параллель жұмыс істейтін ондаған микропоцессорлар жиын-тығынан дайындалып шықты. ЭЕМ жүмысын күрделендіру одан әрі жалғасуда.

Интегралдық (біртүтас) схема (ИС) ~ мүмкіндігі күрделі тран-зисторлық схемадай болатын, аумағы 1 шаршы см-re де жетпейтін фунциональдық блок. Ол жартылай өткізгішті кристаддан (негізінен кремнийден) түрады да, элементтері он мындаған-миллиондаған транзисторлар, диодтар, конденсаторлар, резисторлар арнайы тақша-да (платада, беттақтасында) түтас қүрастырылады. (Тақша — түрлі электрондық схемаларды орналастыруға мүмкіндік беретін матери-алдан қүрылған көп қабатты пластинка.) Қазіргі кезде бір кристал-дық электроңцық (5x5 мм) схемада жүздеген мың "электрондық молекулалар" жинақталған.

Интегралдық схеманы пайдалану  ЭЕМ-нің сырт аумағын шүғыл кішірейтуге  және оның жүмыс енімділігін коп  мыңдаған есе жоға-рылатуға себеп  болды.

Машина жүмысын басқарушы  жене арифметикалық-логикалық информацияны өңцеуге арналған компьютердің негізгі қүрылғыла-рын бірге қосып процессор деп, ал бір не бірнеше АҮИС-тен түра-тын дербес компьютер (ДК) процессорын микропроцессор деп атайды. Бір микропроцессордың қүрамында кемінде бірнеше ондаған мың транзистор бар. Мысалы, 1981 жылы Intel фирмасы жасап шығарған алғашқы 8086 нөмірлі микропроцессорының өзінде 29000 транзистор орналастырьшған жөне аумағы 5.7 шаршы мм ғана болатын.

Қазіргі кездің күрделі ЭЕМ-дері мен ДК-лерінде орталық (негізгі) жөне шет аймактық деп аталатын бірнеше  микропроцессор орналас-тырылған. Олар машинаға енгізілген бірнеше программаны шамамен бір мезгілде "қатар" орындап шығуға мүмкіндік туғызып отыр. Информацияны осылайша еңдеуді мультипрограммалық режимде өңцеу деп атайды (мульти — көп).

ЭЕМ-дер өте үлкен (супер), үлкен, кіші (мини), өте кіші (микро) компыотерлер болып бірнеше типке бөлінеді. Үлкен ЭЕМ-дер (60-80-жылдары дайындалған EC ЭЕМ 1035, 1046, ...) секөнтіне миллионнан артық қарапайым операцияларды орындай алады. (ЭЕМ-нің бағасы оның жабдықтамасы және қамтамасыздандыру програм-малары бағаларының қосындысына тёң.) Мысалы, 80-жылдардың басында Ресейде қүрастырьшған тортінші буындық EC 1046 атаулы үлкен компьютердің сипаттамасы мынадай:

§         орталық процессордың өнімділігі 1,3 млн опер/с

§         негізгі жад көлемі 8 Мбайт

§         алатын орны 17 х 6,5 шаршы м

Интегралдық схеманы пайдалану  жөне ЭЕМ-ді қүрастыруды ав-томаттандыру жылдамдығы 250—800 мың операция/с  болатын мини-ЭЕМ-дерді (СМЗ —  СМ4, ...) және микрЭЕМ-дерді (арзан микро-калькуляторлар мен іштей орналастырылған микроЭЕМ-дерді, бір жазу столына толық сыйып кететін дербес компьютерлерді (ДК) көптеп шығаруға мүмкіндік туғызды. Қазіргі кезде пайдаланылып жүрген дербес компьютерлер - IBM PC жене оған үйлесімді ембебап (кесіби) компьютерлер.

IBM РС-ге үйлесімді дербес компьютерлер жүмыс істеу мүмкіңдігі жағынан алпысыншы жылдары шығарылған үлкен ЭЕМ-дерден кем түспейді, тіпті кей жағдайларда олардан артық та. Оларды оқу орын-дары, мекемелер, инженерлер, т.б. түрлі информацияны өндеуге, іс қағаздарын жүргізуге, басқарудың автоматты жүйесін үйымдасты-руға және тағы басқалар үшін пайдалануда.

Микрокалькуляторлармен  есептеу жүмыстары жүргізіледі  де, іштей орналастырылған микроЭЕМ-дер  түрмыстық, өнеркәсігпік, т.б. қүрал-дарға  іштей орналастырылып, осы қүралдарды не олардың бөліктерінің жүмысын автоматты түрде бақылау не басқару үшін пайдаланылады.

1990 жылдардан бастап объектілі-бағдарлы  программалау тілдері сияқты  электрондық қүралдары жаңа типті  етіліп күрделі дамытыл-ған бесінші  буын ЭЕМ-дері дайындалып шықты.  ЭЕМ-дерді дамыту одан әрі жалғасуда.

Компьютер информацияны арнайы қүрылған программалар ар-қьілы ғана өндей алады. Жалпы, оның орындайтын негізгі жүмысы: информацияны енгізу, оны өңдеу, енделген информацияны сыртқа шығару, сақтау. Программаны пайдаланып жүмыс істейтін компьютер жүмысының принципін қарастырайық.

ЭЕМ-дердің көпшілігшің қүрылымы Американың кибернетика ғалымы Джон фон Нейманның еңбектерінде 1945 жылы жарық көрді. Төмеңдегі принциппен жүмыс істеу машинаның Нейман при нципімен жұмыс істеу принципі делінеді. б.э.д. 500 жыл — Қытайда абактың «жаңа» нұсқасы пайда болды.1492 жыл — Леонардо да Винчи өзінің бір күнделігінде он тісті сақиналары бар 13-разрядты есептегіш құрылғының сызбасын көрсеткен. Бұл сызбалар негізінде жұмыс жасайтын құрылғы ХХ ғасырда ғана жасалғанымен Леонардо да Винчи жобасының дұрыстығы расталды.

1623 жыл — Вильгельм Шиккард, Тюбинген университетінің профессорі, тісті сақиналар неізінде алты разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын құрылғы жасап шығарды. 1960 жылы профессордың сызбасы бойынша қайта жасалып, дұрыс жұмыс жасайтындығын көрсетті.

1630 жыл — Ричард Деламейн шеңберлік логарифмдік сызғыш жасады.

1642 жыл — Блез Паскаль «Паскалин» — алғашқы нақты жүзеге асырылған және кең танылған цифрлық есептеуіш құрылғыны ұсынды. Құрылғы прототипі бес разрядты ондық сандарды қосып және азайта алатын еді. Паскаль бұндай есептегіштердің оннан астамын жасады, соңғы үлгілері сегіз разрядты сандармен де жұмыс жасай алатын еді.

1673 жыл — көрнекті неміс философы және математигі Готфрид Вильгельм Лейбниц механикалық калькулятор жасады, ол екілік санау жүйесінің көмегімен көбейту, бөлу, қосу және азайтуды орындай алатын еді.

Осы кездер шамасында Исаак  Ньютон математикалық анализ негіздерін қалады.

1723 жыл — неміс математигі және астрономы Христиан Людвиг Герстен, Лейбниц жұмыстарының негізінде арифметикалық машина жасады. Машина сандарды көбейту кезінде бүтін бөлігін және тізбектелген қосу амалдарының санын есептей алатын еді. Сонымен қатар бұл машина енгізілген мәліметтерді енгізудің дұрыстығын тексере алатын еді.

1786 жыл — неміс әскери инженері Иоганн Мюллер «айырмалық машина» идеясын ұсынды — бұл машина айырмалық әдіспен есептелетін логарифмдерді табуляциялай алатын еді. Лейбництің тісті доңғалақтары негізінде жасалған бұл машина біршама кішкентай (биіктігі 13 см, диаметрі 30 см) болғанымен, 14-разрядты сандармен негізгі төрт арифметикалық амалды орындай алатын еді.

1801 жыл — Жозеф Мария Жаккард бағдарлама арқылы басқарылатын тігін станогын құрды, оның жұмысы перфокарталар жиыны көмегімен көрсетілетін еді.^[1]

1820 жыл — француз Тома де Кальмар арифмометрлерді алғаш рет өндірістік жағдайда шығарды.

1822 жыл — ағылшын математигі Чарльз Бэббидж айырмалық машинаны (математикалық кестелерді автоматты түрде құруға арналған арифмометр) ойлап тапты, бірақ іс жүзінде жасап көрсете алмады.

1855 жыл — Стокгольм қаласында ағайынды Георг және Эдвард Шутц Чарльз Бэббидж жұмыстарының негізінде алғашқы айырмалық машина жасады.

1876 жыл — орыс математигі П.Л.Чебышев ондықтарды үзіліссіз тасымалдайтын қосқыш аппарат құрды. Бұл ғалым 1881 жылы осы машинаға көбейту және бөлуге арнап қосымша бөліктер жасады.

1884—1887 жж — Герман Холлерит электрлік табуляциялық жүйе (Холлерит табуляторын) жасап шығарды, бұл жүйе 1890 және 1900 жылдары АҚШ-тағы, 1897 жылы Ресейдегі халық санағында қолданылды.

1912 жыл — орыс ғалымы А.Н.Крылов жобасы бойынша қарапайым дифференциалдық теңдеулерді интеграциялауға арналған машина жасалды.

1927 жыл — Массачусетс технологиялық университетінде аналогтық компьютер жасап шығарылды.

1938 жыл — неміс инженері Конрад Цузе өзінің алғашқы есептеуіш машинасын жасап, оған Z1 деген ат берді (Оның соавторы ретінде Гельмут Шрейердің есімі де аталады). Бұл толықтай механикалық, бағдарламаланатын цифрлық машина еді. Бұл үлгі іс жүзінде қолданылмады. Оның қалпына келтірілген нұсқасы Берлиндегі неміс техникалық мұражайында сақталған. Осы жылы Цузе Z2 машинасын жасауға кірісіп кетті.

1941 жыл — Конрад Цузе Z3 машинасын жасады. Бұл машина қазіргі заманғы компьютердің барлық қасиеттерін ие болатын.

1942 жыл — Айова штатының университетінде Джон Атанасов және оның аспиранты Клиффорд Берри АҚШ-тағы алғашқы электрондық цифрлық компьютерді жасап бастады. Бұл машина толықтай аяқталмағанымен (Атанасов әскерге кетті), тарихшылардың айтуына қарағанда, американ ғалымы Джон Мочлидің екі жылдан кейін Эниак ЭЕМ-ін жасап шығаруыны көп әсерін тигізді.

1943 жылдың басында алғашқы американдық есептеуіш машина — Марк I жасалды. Бұл машина АҚШ әскери-әуе күштерінің күрделі баллистикалық есептерін шығаруға арналған еді.

1943 жылдың соңында арнайы мақсаттарда қолданылатын ағылшын есептеуіш машинасы — Колосс жасалды. Машина фашисттік Германияның құпия кодтарын шешумен айналысты.

1944 жылы Конрад Цузе Z4 компьютерін жасап шығарды.

1946 жылы алғашқы әмбебап электронды цифрлық есептеуіш машина — Эниак жасап шығарылды.

Кеңес Одағында алғашқы электрондық есептеуіш  машинасы Киевте Сергей Алексеевич Лебедевтің басшылығымен 1950 жылы жасалды.

Компьютер – ақпараттық процестерді жүзеге асыратын негізгі ақпараттық құрылғы, ал ақпараттық процестер дегеніміз ақпаратты алу, есту, көру, өңдеу, тарту болып табылады. Осы компьютердің пайдасы өте көп.

Мысал келтіретін болсақ: әр пәнен жазылатын рефераттардың  көрнекі әрі таза, әдемі жазылуын мұғалімдер талап етеді. Қолмен жай сиямен және компьютерде терілген жұмыстарды салыстырайықшы. Екеуінің айырмашылығы жер мен көктей. Осы жазылған рефераттың бірнеше көшірмесі керек дейік. Оны ашып принтермен көшірмесін жасаған әлде қайда аз уақыт жұмсалады. Сөзімді қорытындылап келіп «Компьютер – уақыт талабы» біз уақытымызды ұтымды пайдаланамыз.

Компьютер зияны  туралы мақалалар өткен ғасырдың сексенінші жылдарынан бастап жарық  көрген.Әсіресе, ондағы алуан түрлі  ойындар жеткіншек балалар мен  бүлдіршіндердің денсаулығына, жүйке жүйесіне зақым келтіретінін сол кезден-ақ ғылыми негізде дәлелденген.

Бұған қоса және жағымсыздықтары бала күнгі құмарпаздықтар секілді еркінен тыс компьютерге  тәуелді болып "байланады".Мінезі күрт өзгереді, айналасына немқұрайлы қарауды әдетке айналдырады. Басқа ойындарға, ақыл-ойды дамытатын қызықты тақырыптарға талпынысы болмайды. Баланың көңіл-күйіне де әсер етеді, яғни көңілді, сергек жүргеннен гөрі көбінесе ашулы, күш көрсетуге бейім тұрады. Сонымен бірге балада тек өзіне ғана мәлім "жабық әлем" қалыптасады. Тек компьютермен шектелетіндіктен мұндай бала ерте ме, кеш пе әйтеуір қатарластарымен тілдесе алмайтын халге жетеді. Тіпті,бұған дейін достасып жүрген жолдастарын жоғалтады...