Relativamente recentemente, o termo "tecnologia de computador" apareceu na vida cotidiana. Esta designação não implicava inicialmente todos aqueles aspetos que hoje nela se investem. E, infelizmente, a maioria das pessoas, por algum motivo, acredita que computadores e tecnologia de computadores são palavras sinônimas. Este é um claro equívoco.

Computação: o significado da palavra

O significado deste termo pode ser interpretado de maneiras completamente diferentes, especialmente porque diferentes dicionários podem interpretá-lo em diferentes interpretações.

No entanto, se abordarmos a questão como se com uma certa generalização, podemos dizer com segurança que a informática é um dispositivo técnico com um conjunto de certas ferramentas, técnicas e métodos matemáticos para automatizar (ou mesmo mecanizar) o processamento de quaisquer processos de informação e cálculo ou descrevendo um ou mais outro fenômeno (físico, mecânico, etc.).

o que é isso no sentido mais amplo?

A tecnologia de computadores é conhecida pela humanidade há muito tempo. Os dispositivos mais primitivos que apareceram centenas de anos antes de nossa era podem ser chamados, por exemplo, do mesmo ábaco chinês ou ábaco romano. Já na segunda metade deste milênio, surgiram dispositivos como a escala Knepper, a máquina de somar Shikkard, a máquina de contar, etc. tecnologia.

No entanto, a interpretação desse termo adquiriu um significado mais amplo com o advento dos primeiros computadores. Isso aconteceu em 1946, quando o primeiro computador foi criado nos EUA, designado pela abreviatura ENIAC (na URSS, tal dispositivo foi criado em 1950 e se chamava MESM).

Até o momento, a interpretação se expandiu ainda mais. Assim, no atual estágio de desenvolvimento da tecnologia, pode-se determinar que a tecnologia de computador é:

• sistemas informáticos e ferramentas de gestão de rede;
• sistemas automatizados de controle e processamento de dados (informações);
• meios automatizados de projeto, modelagem e previsão;
• sistemas de desenvolvimento Programas etc.

ferramentas de computação

Agora vamos ver quais são os meios de tecnologia de computador. No centro de qualquer processo está a informação ou, como dizem agora, os dados. Mas o conceito de informação é considerado bastante subjetivo, pois para uma pessoa um processo pode carregar uma carga semântica, mas para outra não. Assim, para a unificação de dados, foi desenvolvido o que é percebido por qualquer máquina e é utilizado para processamento de dados de forma mais ampla.

Entre as próprias ferramentas, pode-se destacar dispositivos técnicos (processadores, memória, dispositivos de entrada / saída) e software, sem os quais todo esse “hardware” é completamente inútil. Aqui vale a pena notar separadamente que o sistema de computação possui vários recursos característicos, por exemplo, integridade, organização, conectividade e interatividade. Existem também os chamados sistemas de computação, que são classificados como sistemas multiprocessadores que fornecem confiabilidade e níveis de desempenho aumentados que não estão disponíveis para sistemas convencionais de processador único. E apenas em uma combinação comum de hardware e software podemos dizer que são os principais meios de computação. Naturalmente, pode-se acrescentar aqui os métodos pelos quais descrição matemática este ou aquele processo, mas pode levar muito tempo.

O dispositivo de computadores modernos

Com base em todas essas definições, é possível descrever o funcionamento dos computadores modernos. Como mencionado acima, eles combinam partes de hardware e software, e uma não pode funcionar sem a outra.

Assim, um computador moderno (engenharia da computação) é um conjunto de dispositivos técnicos que garantem o funcionamento do ambiente de software para executar determinadas tarefas e vice-versa (um conjunto de programas para o funcionamento do hardware). A mais correta é a primeira afirmação, e não a segunda, porque no final esse conjunto é necessário justamente para processar as informações recebidas e gerar o resultado.

(tecnologia de computador) inclui vários componentes principais, sem os quais nenhum sistema pode funcionar. Isso inclui placas-mãe, processadores, discos rígidos, RAM, monitores, teclados, mouses, periféricos (impressoras, scanners, etc.), unidades de disco, etc. Em termos de software, sistemas operacionais e drivers ocupam o primeiro lugar. Os programas aplicativos são executados em sistemas operacionais e os drivers garantem o funcionamento correto de todos os dispositivos de hardware.

Algumas palavras sobre classificação

Os sistemas de computação modernos podem ser classificados de acordo com vários critérios:

• princípio de funcionamento (digital, analógico, híbrido);
• gerações (fases da criação);
• propósito (orientado para o problema, básico, doméstico, dedicado, especializado, universal);
• capacidades e tamanhos (super grande, super pequeno, único ou multiusuário);
• condições de uso (casa, escritório, industrial);
• outras características (número de processadores, arquitetura, desempenho, propriedades do consumidor).

Como já está claro, limites claros na definição de classes não podem ser traçados. Em princípio, qualquer divisão de sistemas modernos em grupos ainda parece puramente arbitrária.

Computadores eletrônicos (computadores) penetraram em muitas esferas da atividade humana. O uso de computadores permite transferir o processamento de informações para dispositivos automáticos que podem funcionar por muito tempo sem intervenção humana e a uma velocidade vários milhões de vezes superior à velocidade do processamento humano de informações.
Universalidade do computador, sua capacidade de processamento intencional vários tipos informações e explicar o rápido processo de introdução de computadores em diversas áreas da atividade humana na sociedade moderna. O escopo dos computadores é extremamente amplo. Eles são aplicados onde quer que seja possível criar modelos matemáticos para algum evento.
Os computadores são usados ​​na medicina para fazer um diagnóstico. O uso de um computador permite obter uma imagem das partes internas de corpos opacos. Chama-se tomografia. A tomografia permite detectar sinais da doença escondidos nos tecidos do corpo humano.

Com a ajuda de um computador, o problema da previsão do tempo é resolvido. Ele coleta e analisa informações recebidas de satélites e estações meteorológicas, realiza uma enorme quantidade de cálculos necessários para resolver as equações que surgem na modelagem matemática de processos na atmosfera e no oceano e, por fim, apresenta os resultados.
Os computadores são frequentemente usados ​​para análise de dados. Eles armazenam conjuntos de dados e os comparam com as informações de entrada.

Os computadores processam contas e faturas para empresas e organizações, e seus recursos gráficos são usados ​​por arquitetos e designers. Um computador pode exibir uma imagem tridimensional de objetos e girá-los para que o designer possa visualizá-los de diferentes ângulos.
Os computadores são usados ​​em sistemas de transporte. O computador é usado nas bilheterias das companhias aéreas e do transporte ferroviário.
Um computador doméstico pode ser inestimável, tornar-se uma fonte de novos conhecimentos e, muitas vezes, renda. A capacidade de trabalhar em um PC (computador pessoal) é valorizada pelos empregadores e, acima de tudo, por empresas conceituadas e bem-sucedidas.
Biotecnologia, nuclear, energia, tecnologia de novos materiais, produção sem resíduos e fabricação de medicamentos são impossíveis sem o uso de sistemas de informação computadorizados. Os computadores integram sistemas de comunicação (telefone, televisão, telefax, comunicações via satélite), bem como bases de dados e conhecimentos departamentais, quotidianos e científicos.

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1. Introdução. O papel e a importância da TV na sociedade moderna. Áreas de uso computadores pessoais. Existem muitas definições da disciplina científica "informática". Uma delas é: Informática é a ciência dos métodos de representação, acumulação, transmissão e processamento de informações por meio de um computador. Esta é a ciência da atividade de informação, processos de informação. A existência da ciência da "Informática" é impossível sem o estudo do computador, uma vez que esta ciência está associada ao tempo de sua ocorrência. A informática é uma disciplina científica com a mais ampla gama de aplicações. Suas principais direções são: desenvolvimento de sistemas de computador e software; teoria da informação, que estuda os processos associados à transmissão, recepção, transformação e armazenamento da informação; métodos de inteligência artificial que permitem criar programas para resolver problemas que exigem certos esforços intelectuais quando executados por uma pessoa (inferência lógica, aprendizado, compreensão de fala, percepção visual, jogos, etc.); análise de sistema, que consiste em analisar a finalidade do sistema que está sendo projetado e estabelecer os requisitos que ele deve atender; métodos de computação gráfica, animação, ferramentas multimídia; meios de telecomunicações, incluindo global redes de computadores; uma variedade de aplicações abrangendo manufatura, ciência, educação, medicina, comércio, agricultura e todas as outras atividades. O termo informática denota um conjunto de disciplinas que estudam as propriedades da informação, bem como as formas de representar, acumular, processar e transmitir informações usando meios técnicos. A base teórica da ciência da computação é formada por um grupo de ciências fundamentais: teoria da informação, teoria dos algoritmos, lógica matemática, teoria das linguagens e gramáticas formais, análise combinatória etc. sistemas, teoria de banco de dados, tecnologia de programação e outros. A era moderna é caracterizada como a era das tecnologias de informação globais: as informações previamente acumuladas são gradualmente convertidas em formato digital e armazenadas nas redes globais de informação. Novas informações são produzidas em forma digital com a ajuda de um computador. Existem redes de informação cobrindo locais de trabalho e computadores domésticos. O campo de estudo da informática inclui sistemas de informação destinados a auxiliar especialistas, gestores, sistemas de tomada de decisão e inteligência artificial. Para utilizar as novas tecnologias de informação é necessário: 1. introduzir computadores, equipamentos de escritório; 2. participação dos usuários no processo de informação; 3. interface acessível; 4. usando pacotes de software aplicativo; 5. acesso a bases de dados através de redes; 6. uso de telecomunicações. Na informática, há uma periodização do desenvolvimento dos computadores eletrônicos. Os computadores são referidos a uma ou outra geração dependendo do tipo dos principais elementos nele utilizados ou da tecnologia de sua fabricação. É claro que os limites das gerações no sentido do tempo são muito indistintos, pois na verdade computadores de vários tipos foram produzidos ao mesmo tempo; para uma máquina individual, a questão de saber se ela pertence a uma ou outra geração é resolvida de maneira bastante simples.

2 Em 1833, o cientista inglês Charles Babbage, que compilava tabelas para navegação, desenvolveu um projeto para uma “máquina analítica”. De acordo com seu plano, esta máquina se tornaria uma máquina de somar gigante com gerenciamento de programas . A máquina de Babbage também fornecia dispositivos aritméticos e de memória. Sua máquina se tornou o protótipo dos futuros computadores. Mas, longe de nós perfeitos, foram usados ​​​​nele, por exemplo, engrenagens foram usadas para memorizar os dígitos de um número decimal. Babbage não conseguiu realizar seu projeto devido ao desenvolvimento insuficiente da tecnologia, e a "máquina analítica" foi esquecida por um tempo. Após 100 anos, a máquina de Babbage atraiu a atenção dos engenheiros. No final dos anos 30 do século 20, um engenheiro alemão desenvolveu a primeira máquina digital binária Z1. Fez uso extensivo de relés eletromecânicos, ou seja, interruptores mecânicos acionados por corrente elétrica. Em 1941, Zuse criou a máquina Z3, totalmente controlada pelo programa. Em 1944, o americano Howard Aiken, em uma das empresas da IBM, construiu a máquina Mark-1, que era poderosa para a época. Nesta máquina, elementos mecânicos - rodas de contagem - eram usados ​​para representar números e relés eletromecânicos eram usados ​​para controle. Gerações de computadores É conveniente descrever a história do desenvolvimento dos computadores usando o conceito de gerações de computadores. Cada geração de computadores é caracterizada por recursos e capacidades de design. A divisão dos computadores em gerações é condicional, pois máquinas de diferentes níveis foram produzidas ao mesmo tempo. A primeira geração Um salto acentuado no desenvolvimento da tecnologia de computadores ocorreu na década de 40, após a Segunda Guerra Mundial, e foi associado ao surgimento de dispositivos eletrônicos qualitativamente novos - tubos de vácuo eletrônicos, que funcionavam muito mais rápido que os circuitos baseados em um relé eletromecânico e máquinas de relé rapidamente substituídas por computadores eletrônicos (computadores) mais produtivos e confiáveis. O uso de computadores ampliou significativamente o leque de tarefas a serem resolvidas. Tarefas que simplesmente não eram definidas antes tornaram-se disponíveis: cálculos de estruturas de engenharia, cálculos de movimento planetário, cálculos balísticos, etc. O primeiro computador foi construído em nos EUA chamava-se ENIAC. Esta máquina continha cerca de 18.000 tubos de vácuo, muitos relés eletromecânicos e cerca de 2.000 tubos falhavam todos os meses. A máquina ENIAC, assim como outros computadores antigos, tinha uma séria desvantagem - o programa executável não era armazenado na memória da máquina, mas era digitado de forma complexa com a ajuda de jumpers externos. Em 1945, o famoso matemático e físico teórico von Neumann formulou os princípios gerais de operação dos dispositivos de computação universal. Segundo von Neumann, o computador deveria ser controlado por um programa com execução sequencial de comandos, e o próprio programa deveria ser armazenado na memória da máquina. O primeiro computador com um programa armazenado na memória foi construído na Inglaterra em 1949. Em 1951, um computador foi criado na URSS sob a orientação de SA Lebedev, o maior projetista de tecnologia de computadores. Os computadores foram constantemente aprimorados, graças aos quais, em meados dos anos 50, sua velocidade poderia ser aumentada de várias centenas para várias dezenas de milhares de operações por segundo. No entanto, o tubo de vácuo permaneceu o elemento mais confiável do computador. O uso de lâmpadas começou a desacelerar o progresso da tecnologia de computadores. Posteriormente, os dispositivos semicondutores vieram substituir as lâmpadas, completando assim a primeira etapa do desenvolvimento dos computadores. Máquinas de computação deste estágio são geralmente chamadas de computadores de primeira geração. De fato, a primeira geração de computadores estava localizada em grandes salas de informática, consumia muita eletricidade e exigia resfriamento com ventiladores potentes. Os programas para esses computadores tinham que ser compilados em códigos de máquina, e somente especialistas que conhecessem os detalhes do computador poderiam fazer isso.

3 Os desenvolvedores de computadores de segunda geração sempre acompanharam o progresso da tecnologia eletrônica. Quando os tubos eletrônicos foram substituídos por dispositivos semicondutores em meados da década de 1950, começou a transferência de computadores para semicondutores. Dispositivos semicondutores (transistores, diodos) eram, em primeiro lugar, muito mais compactos do que suas lâmpadas predecessoras. Em segundo lugar, eles tiveram uma vida útil significativamente mais longa. Em terceiro lugar, o consumo de energia de computadores baseados em semicondutores foi significativamente menor. Com a introdução elementos digitais em dispositivos semicondutores, começou a criação de computadores de segunda geração. Graças ao uso de uma base de elementos mais avançada, começaram a ser criados computadores relativamente pequenos, e houve uma divisão natural dos computadores em grandes, médios e pequenos. Na URSS, uma série de pequenos computadores "Rozdan", "Nairi" foram desenvolvidos e amplamente utilizados. Única em sua arquitetura era a máquina "Mir", desenvolvida em 1965 no Instituto de Cibernética da Academia de Ciências da SSR Ucraniana. Destinava-se a cálculos de engenharia que eram executados em um computador pelo próprio usuário sem a ajuda de um operador. Os computadores médios incluíam máquinas domésticas das séries Ural, M - 20 e Minsk. Mas o recorde entre as máquinas domésticas desta geração e uma das melhores do mundo foi o BESM - 6 ("grande calculadora eletrônica", 6º modelo), criado pela equipe do Acadêmico S. A. Lebedev. O desempenho do BESM-6 foi de duas a três ordens de grandeza superior ao de computadores de pequeno e médio porte e totalizou mais de 1 milhão de operações por segundo. No exterior, os carros mais comuns da segunda geração foram Eliot (Inglaterra), Siemens (Alemanha). A terceira geração A próxima mudança de gerações de computadores ocorreu no final dos anos 60, quando os dispositivos semicondutores em dispositivos de computador foram substituídos por circuitos integrados. Um circuito integrado (microcircuito) é uma pequena placa de cristal de silício na qual são colocados centenas e milhares de elementos: diodos, transistores, capacitores, resistores, etc. computador sem aumentar seu tamanho real. A velocidade do computador aumentou para 10 milhões de operações por segundo. Além disso, tornou-se possível para usuários comuns compor programas de computador, e não apenas para especialistas - engenheiros eletrônicos. Na terceira geração, surgiram grandes séries de computadores, diferindo em seu desempenho e finalidade. Esta é uma família de máquinas IBM360/370 de grande e médio porte desenvolvidas nos EUA. Na União Soviética e nos países CMEA, séries semelhantes de máquinas foram criadas: ES EVM (Unified Computer System, máquinas grandes e médias), SM EVM (Small Computer System) e "Electronics" (sistema de microcomputador). Quarta geração No processo de aprimoramento dos microcircuitos, sua confiabilidade e a densidade dos elementos neles colocados aumentaram. Isso levou ao surgimento de grandes circuitos integrados (LSI), nos quais havia várias dezenas de milhares de elementos por centímetro quadrado. Com base no LSI, foram desenvolvidos computadores da próxima - a quarta geração. Graças ao LSI em um minúsculo cristal de silício, tornou-se possível colocar um circuito eletrônico tão grande quanto um processador de computador. Posteriormente, os processadores de chip único tornaram-se conhecidos como microprocessadores. O primeiro microprocessador foi criado pela Intel (EUA) em 1971. Era um microprocessador Intel 4004 de 4 bits, que continha 2250 transistores e realizava 60 operações por segundo. Os microprocessadores marcaram o início dos minicomputadores e depois dos computadores pessoais, ou seja, computadores voltados para um usuário. A era dos computadores pessoais (PC) começou. Além dos computadores pessoais, existem outros sistemas de computador muito mais poderosos. A influência dos computadores pessoais na compreensão das pessoas sobre a tecnologia de computadores acabou sendo tão grande que o termo "computador" gradualmente desapareceu da vida cotidiana e a palavra "computador" tomou seu lugar com firmeza.

4 Quinta geração A partir de meados da década de 1990, os LSIs de superescala começaram a ser usados ​​em computadores de alto desempenho, que continham centenas de milhares de elementos por centímetro quadrado. Muitos especialistas começaram a falar sobre computadores de quinta geração. Uma característica dos computadores de quinta geração deve ser o uso de inteligência artificial e linguagens naturais de comunicação. Supõe-se que os computadores de quinta geração serão facilmente gerenciáveis. O usuário poderá dar um comando de voz à máquina. A transição para computadores de quinta geração significou uma transição para novas arquiteturas focadas na criação de inteligência artificial. Acreditava-se que a arquitetura dos computadores de quinta geração conteria dois blocos principais. Uma delas é o próprio computador, no qual a comunicação com o usuário é realizada por uma unidade denominada “interface inteligente”. A tarefa da interface é entender o texto escrito em linguagem natural ou fala e traduzir a condição da tarefa declarada dessa maneira em um programa de trabalho. Requisitos básicos para computadores de 5ª geração: criação de uma interface homem-máquina desenvolvida (reconhecimento de fala, imagens); desenvolvimento de lógica de programação para criação de bases de conhecimento e sistemas de inteligência artificial; criação de novas tecnologias na produção de informática; criação de novas arquiteturas de computadores e sistemas computacionais. Classificação BT Existem muitos tipos diferentes computadores, incluindo: supercomputadores, mainframes, servidores, desktops, estações de trabalho, computadores portáteis, dispositivos ultraportáteis. Supercomputadores Hoje em dia, os supercomputadores são chamados de computadores com grande poder computacional. Os supercomputadores são diferentes dos servidores, que são necessários para o processamento online de solicitações. Eles também são diferentes dos mainframes, que também possuem alto desempenho, mas servem para trabalhar com muitos usuários ao mesmo tempo. Os supercomputadores também podem ser usados ​​para trabalhar com um único programa. O que requer recursos poderosos. Isso é modelagem climática, cálculo do processo de fabricação, testes nucleares. Os processadores mais "avançados" na Rússia hoje são os modelos MCST R1000 (quatro núcleos, frequência de 1 GHz) e o híbrido Elbrus-2C + de seis núcleos. Ambos os microcircuitos são fabricados com tecnologia de 90 nm. Até o final de 2012, a empresa deverá lançar um processador Elbrus-4S quad-core fabricado com tecnologia de 65 nm e, em 2015, a MCST planeja concluir o desenvolvimento de um processador de oito núcleos sob um contrato do governo com o Ministério da Indústria e Comércio. Agora, o principal mercado de processadores é o setor de defesa. Um dos maiores projetos em que são usados ​​são os sistemas de defesa aérea. Servidores

5 Servidores são computadores de alto desempenho usados ​​por empresas e outras organizações. Os servidores atendem a muitos usuários finais ou clientes. Computadores desktop Existem diferentes tipos de computadores desktop com diferentes capacidades. Os computadores desktop suportam uma variedade de tipos de conexão, opções de vídeo e uma ampla variedade de periféricos. Estações de trabalho As estações de trabalho são computadores comerciais de alta potência. Eles são projetados para aplicações profissionais especializadas, como a execução de programas de design como CAD (sistemas desenho assistido por computador). As estações de trabalho são usadas para criar gráficos 3D, animação e simulação de realidade virtual. Além disso, podem ser usados ​​como estações de controle de telecomunicações ou equipamentos médicos. Assim como os servidores, as estações de trabalho geralmente vêm com várias CPUs, bastante RAM e algumas unidades rápidas. grande capacidade. Normalmente, as estações de trabalho têm recursos gráficos muito poderosos e monitor grande , ou vários monitores. Dispositivos portáteis Além dos computadores de mesa de vários tipos, existem muitos outros dispositivos eletrônicos portáteis. Eles variam em tamanho, potência e recursos gráficos. Esta categoria inclui: PC portátil ou laptop; computador tablet; PC de bolso; secretária digital pessoal. Computadores pessoais A aparência do PC foi preparada por toda a história anterior do desenvolvimento dos computadores. No início, os computadores ocupavam enormes salas, consumiam muita energia e faziam muito barulho. Então os computadores ficaram menores e começaram a funcionar com mais eficiência, mas ainda exigiam salas separadas para eles. Os computadores mais poderosos estavam localizados em complexos separados, chamados de centros de computação (CC). Naqueles tempos não muito distantes (década de 70), poucos imaginavam um computador compacto que cabesse em um desktop. Engenheiros e cientistas só poderiam sonhar com tal máquina, e seria difícil para as pessoas comuns explicar por que tal computador é necessário. O primeiro sinal foi um computador projetado em 1971. Externamente, parecia mais um rádio de carro com luzes indicadoras e interruptores do que um computador pessoal familiar. De 1971 a 1974, diferentes empresas criaram diferentes modelos de PCs. Mas devido às capacidades limitadas desses computadores, havia pouco interesse neles. Usuários e fabricantes realmente se interessaram por computadores pessoais em 1974, quando a empresa americana MITS desenvolveu o computador Altair baseado no microprocessador Intel 8080. Este computador pessoal era muito mais conveniente do que seus antecessores e tinha mais recursos. Um modelo muito mais avançado de computador pessoal foi desenvolvido em 1976 por dois jovens americanos, Steve Wozniak e Steve Jobs. Eles chamaram seu computador de Apple e rapidamente expandiram sua produção e venda. Devido ao baixo preço (cerca de US$ 500), eles venderam cerca de 100 computadores no primeiro ano. No ano seguinte, eles lançaram o Apple II, que tinha placa-mãe, tela, teclado e parecia uma TV. O número de clientes no PC começou a chegar às centenas e aos milhares. Os computadores pessoais melhoraram rapidamente, em 1978 um disco magnético flexível com um diâmetro de 5,25 polegadas (1 polegada \u003d 2,45 cm) foi projetado para eles, projetado para armazenar informações. Em 1979, a MOTOROLA criou o microprocessador motorola 68000, que superou seus concorrentes em termos de velocidade, desempenho e capacidade de trabalhar com programas gráficos. NO

Em 6 de 1980, um disco rígido magnético apareceu nos computadores pessoais, porém continha apenas 5 MB de dados. Os primeiros PCs eram de 8 bits e pareciam mais um brinquedo caro do que um computador sério. Isso continuou até que o gigante da informática apareceu na indústria de computadores individuais - a IBM, especializada na fabricação de grandes computadores. Em 1982, a IBM lançou um bit computer de muito sucesso. Foi construído com base no microprocessador Intel 8088, trabalhou com frequência do relógio 4,77 MHz e usou o sistema operacional MS DOS. Este modelo de computador foi chamado de IBM PC. Além disso, o desenvolvimento do PC ocorreu em um ritmo muito acelerado: a cada ano a IBM criava um novo modelo. Em 1983, o modelo PC XT apareceu, e em um computador PC AT mais avançado e produtivo. Eles rapidamente conquistaram o mercado de PCs e se tornaram uma espécie de padrão que as empresas concorrentes tentaram imitar. A IBM não criou seu computador pessoal do zero, mas usando componentes de outros fabricantes (principalmente o microprocessador Intel). No entanto, ela não escondeu como os nós do computador devem se conectar e interagir uns com os outros. Como resultado, outras empresas poderiam estar envolvidas na criação e melhoria do computador - a arquitetura dos computadores IBM PC acabou sendo "aberta". Os computadores IBM possuem inúmeros "clones", ou seja, várias famílias de computadores semelhantes ao IBM PC. No futuro, os computadores que suportam o padrão IBM PC foram simplesmente chamados de "computadores pessoais". Com o tempo, os PCs fizeram jus ao seu nome, pois para muitas pessoas eles se tornaram uma parte indispensável do lazer, uma ferramenta para negócios e pesquisas. Além dos PCs compatíveis com IBM, existe outra família de computadores pessoais chamada Macintosh. Esses computadores traçam sua linhagem do já mencionado modelo da Apple, eles foram produzidos pela Apple Computer. A arquitetura dos computadores Macintosh, ao contrário do IBM PC, não era aberta. Portanto, apesar de seus recursos gráficos mais avançados do que o IBM PC, os Macs não conseguiram conquistar um mercado tão grande. O número de "Poppies" é dez vezes menor que o número de computadores compatíveis com IBM PC. A principal tendência no desenvolvimento da tecnologia de computadores atualmente é a expansão do escopo dos computadores e, como resultado, a transição de máquinas individuais para seus sistemas - sistemas de computadores e complexos de várias configurações com uma ampla gama de funcionalidades e características . As mais promissoras - redes de computadores - não se concentram tanto no processamento computacional de informações, mas em serviços de informações de comunicação: o email, sistemas de teleconferência e sistemas de informação e referência. Nos últimos anos, os computadores pesados ​​- supercomputadores e PCs em miniatura e subminiatura - tiveram uma prioridade significativa e estável no desenvolvimento e criação de computadores propriamente ditos. Como já mencionado, está em andamento um trabalho de pesquisa para criar computadores da 6ª geração baseados em uma arquitetura neural distribuída - neurocomputadores. Em particular, MPs de rede especializados - transputers - microprocessadores de rede já existentes com recursos de comunicação integrados podem ser usados ​​em neurocomputadores. A introdução generalizada de multimídia, principalmente entrada e saída de informações de áudio e vídeo, permitirá que você se comunique com um computador em linguagem natural. As novas capacidades técnicas da informática deveriam ampliar o leque de tarefas a serem resolvidas e possibilitar a passagem para as tarefas de criação de inteligência artificial. Como um dos componentes necessários para a criação da inteligência artificial estão as bases de conhecimento (bancos de dados) sobre várias direções Ciência e Tecnologia. A criação e uso de bancos de dados requer um sistema de computação de alta velocidade e uma grande quantidade de memória. Computadores mainframe são capazes de cálculos de alta velocidade, mas não são adequados para operações de comparação e classificação de alta velocidade de grandes quantidades de registros, geralmente armazenados em discos magnéticos. Para criar programas que forneçam preenchimento, atualização de bancos de dados

7 dados e trabalhar com eles, foram criadas linguagens de programação lógicas e orientadas a objetos especiais que oferecem as maiores oportunidades em comparação com as linguagens processuais convencionais. A estrutura dessas linguagens requer uma transição da tradicional arquitetura computacional von Neumann para arquiteturas que levem em consideração os requisitos das tarefas de criação de inteligência artificial. Questões do teste 1. Expandir os conceitos básicos da ciência da computação. 2. Em que princípios se baseiam as novas tecnologias de informação? 3. Qual dispositivo é chamado de computador? 4. Liste os sinais pelos quais os computadores são classificados. 5. Qual é a classificação dos computadores por finalidade?

8 Seção 1. composição geral e a estrutura de PCs e sistemas de computação. Princípios de construção de um computador e VS. Princípio modular do tronco, esquema funcional geral Os computadores modernos foram precedidos por um período de meio século, dividido em gerações de computadores. Se a própria lista de blocos funcionais não mudou por mais de meio século, os métodos de sua conexão e interação passaram por algum desenvolvimento evolutivo. Arquitetura do computador - uma descrição do dispositivo e princípios de operação de um computador, seu dispositivo técnico. Os princípios básicos da construção de um computador universal foram delineados por John von Neumann em 1946, segundo o qual um computador universal foi construído em 1949. O diagrama mostra a estrutura funcional de um computador de geração 1-2. Esquema funcional de acordo com o princípio de von Neumann Dispositivos de computador: 1. Unidade lógica aritmética ALU para realizar operações aritméticas e lógicas. 2. Dispositivo de controle CU para executar programas. 3. RAM para armazenar programas e comandos. 4. Dispositivos externos de entrada/saída VU. O funcionamento do computador é o seguinte: com a ajuda da VU, um programa é inserido na RAM; A UC lê o conteúdo da célula de memória e executa o comando, então o conteúdo da próxima é lido. A ordem de execução pode ser alterada à força usando comandos de salto. Dois blocos ALU e CU são combinados em um processador comum. No diagrama acima, fica claro que o processador é o centro desse design. Em primeiro lugar, ele controla todos os dispositivos e, em segundo lugar, todos os fluxos de informações passam por ele. O sistema descrito, por definição, tem uma desvantagem fundamental: o processador está excessivamente sobrecarregado. Ao regular totalmente a troca entre todos os dispositivos, muitas vezes é forçado a esperar passivamente pelo fim da entrada de dispositivos lentos (geralmente contendo peças mecânicas), o que reduz significativamente a eficiência de todo o sistema como um todo. Computadores com organização de canal A contradição emergente entre o desempenho cada vez maior do processador e a velocidade relativamente baixa de troca com dispositivos externos tornou-se claramente visível já durante o apogeu da tecnologia de computação de segunda geração. Portanto, ao projetar a próxima terceira geração, os engenheiros começaram a tomar medidas especiais para "descarregar" o processador e liberá-lo de guia detalhado entrada/saída. Os computadores da 3ª geração possuíam um diagrama funcional com uma organização de canais. Além do já conhecido conjunto de dispositivos (processador central, memória, dispositivos de entrada e saída), os computadores com organização de canais incluem dispositivos chamados canais. Um canal é um processador especializado que realiza todo o trabalho de controle dos controladores de dispositivos externos e troca de dados entre a memória principal e os dispositivos externos. Os dispositivos são agrupados por velocidade característica e conectados aos canais correspondentes. Dispositivos "rápidos" (por exemplo, unidades de disco magnético) são conectados a canais seletores. Tal dispositivo recebe

9 canal seletor de uso exclusivo durante toda a operação de troca de dados. Dispositivos "lentos" são conectados a canais multiplex. O canal multiplex é dividido (multiplexado) entre vários dispositivos, enquanto a troca de dados simultânea com vários dispositivos é possível. Tanto a CPU quanto um dos canais podem acessar a RAM. Para controlar a ordem de acesso, existe um controlador de RAM. Ele determina a disciplina de acesso prioritário quando vários dispositivos acessam a memória ao mesmo tempo. A CPU tem a prioridade mais baixa. Entre os canais, os canais lentos têm maior prioridade. Assim, a prioridade é inversamente proporcional à frequência com que os dispositivos acessam a memória. Devido à significativa complicação da organização do computador, a arquitetura de entrada-saída é simplificada. As operações de troca de dados tornam-se mais simples. O canal, na verdade, é um controlador DMA "inteligente" especializado. O canal pode informar o processador sobre seu estado usando interrupções. Todos os controladores de dispositivos externos são conectados aos "seus" canais usando uma interface padrão. A liberdade de conectar dispositivos externos é mantida graças ao protocolo de interface padrão, ao mesmo tempo em que é possível agrupar dispositivos de acordo com suas características. Em um computador com organização de canais, o processador fica quase totalmente livre do trabalho rotineiro de organizar entrada-saída. O controle de controladores de dispositivos externos e troca de dados assume o canal. A presença de vários caminhos de transmissão de dados elimina as dificuldades associadas ao bloqueio de um único caminho de transmissão de dados (barramento do sistema), o que aumenta a taxa de câmbio. Tudo isso possibilita a troca de dados com dispositivos externos em paralelo com o trabalho computacional principal do processador central. Como resultado, o desempenho geral do sistema aumenta significativamente. O aumento do custo do esquema compensa. Uma das primeiras máquinas com canais foi o computador de segunda geração IBM-704. Um exemplo notável de computadores com canais são as máquinas da família IBM-360/370. A aparência desses computadores revolucionou a tecnologia de computadores e, por muitos anos, eles se tornaram um modelo para os criadores de computadores. Embora essas máquinas sejam agora uma coisa do passado, elas deixaram um rico legado na forma de interessantes soluções arquitetônicas, software e desenvolvimentos algorítmicos. Atualmente, circuitos com processadores de entrada-saída especializados são frequentemente encontrados em computadores de vários tipos. Computadores com organização de barramento A transição para a quarta geração de computadores não foi acompanhada apenas por um aumento múltiplo na densidade de montagem em microcircuitos, mas também por uma mudança na estratégia geral de uso da tecnologia de computadores. Os volumosos computadores de uso coletivo foram substituídos por computadores pessoais, projetados principalmente para o trabalho individual de usuários individuais. Ao mesmo tempo, a arquitetura continuou seu desenvolvimento e aprimoramento no sentido de liberar o processador da liderança

10 processos de E/S. Como resultado, um PC moderno adquiriu a estrutura mostrada no diagrama. Característica principal tal esquema é a presença de um barramento dedicado (backbone) para transferência de informações entre unidades funcionais computador. Ele consiste em três partes: o barramento de endereços, que determina exatamente para onde as informações são enviadas no barramento; barramento de dados através do qual as informações são transmitidas; um barramento de controle que determina as características da central e a sincroniza. Todos os dispositivos do computador estão conectados ao barramento, começando pelo processador e terminando com os dispositivos de entrada e saída. Uma característica essencial da arquitetura do PC é a presença de processadores de entrada/saída especializados, chamados de controladores. Seu papel é apoiar a troca de informações para este aparelho, bem como de acordo com o barramento padrão de vários dispositivos externos de diferentes fabricantes. Para se comunicar com a memória, é necessário transferir os endereços das células necessárias da CPU e ler os dados correspondentes, e para garantir a comunicação entre os nós, um barramento de controle é introduzido. As informações são trocadas entre os blocos via SD, SHA é projetado para transferir endereços de células de memória ou portas de entrada-saída que são acessadas, SHU para transmissão de sinais de controle. Esses barramentos são chamados de barramento do sistema ou backbone. Diagrama funcional de um computador com uma organização de barramento Considere a operação de um computador. Quando ativada, a memória somente leitura (ROM) transmite dados brutos. A CPU é colocada online e conecta todos os nós aos barramentos. Programas permanentemente armazenados em chips ROM são chamados de hardware. A memória de acesso aleatório (RAM) reserva espaço para programas, instruções e dados. Durante a operação, o processador realiza as seguintes operações: determina os endereços das células necessárias; lê dados ou instruções deles; seguir as instruções (contar); envia dados para células de memória específicas; especifica o endereço da porta de exibição; usando o controlador envia dados para o visor. Neste esquema, todos os dispositivos são conectados simetricamente a um canal do barramento comum. Isso torna possível conectar novos dispositivos. Graças à arquitetura do barramento, é fácil fazer qualquer alteração solicitada por um determinado usuário na configuração do computador. O esquema descrito também tem um "gargalo", requer um alto largura de banda pneus. Para superar essa dificuldade, os designs modernos usam vários barramentos, cada um conectando o processador a um dispositivo ou grupo de dispositivos específico. A arquitetura dos computadores modernos A operação dos computadores modernos é determinada pelo chipset - um conjunto de chips de controle instalados na placa-mãe. Anteriormente, eram usados ​​​​chipsets que consistiam em muitos controladores, e os primeiros chipsets apareceram em meados dos anos 80 do século passado. A transição para chipsets reduziu o custo das placas-mãe e aumentou a compatibilidade mútua dos componentes, o que facilitou a tarefa de projetar placas-mãe. A arquitetura comum dos chipsets modernos é baseada em

11 usando dois chips que formam a base, os chamados ponte norte e ponte sul. O chip Northbridge fornece trabalho com os subsistemas de PC mais rápidos. Contém um controlador de barramento do sistema, um controlador de memória, um controlador de barramento gráfico, um controlador de barramento de comunicação southbridge que fornece suporte para componentes e periféricos de sistema mais lentos. O chip ponte sul geralmente inclui: um controlador IDE (SATA) de dois canais, um controlador USB e um sistema de áudio integrado (codec de áudio). O southbridge é responsável por trabalhar com dispositivos mais lentos e fornece transferência de dados de disco rígido, unidade óptica, impressora, scanner, bem como para eles. Esses dispositivos transmitem informações por meio de fios para ponte sul, que o encaminha para a ponte norte. O northbridge envia informações para a RAM, após o que pode ir para o processador ou placa de vídeo para processamento. O chipset é uma espécie de intermediário na comunicação do processador com os demais dispositivos do sistema do computador. As tarefas do chipset incluem gerenciar a operação dos componentes do computador e garantir a transferência de dados entre eles. Ao mesmo tempo, cada chipset atende apenas à arquitetura do processador para o qual foi projetado. Desde 2005 chipsets diferentes fabricantes focado no uso de microprocessadores multi-core. Os nomes das pontes foram dados por analogia com um mapa geográfico, no qual o Pólo Norte está localizado na parte superior e o Pólo Sul na parte inferior. Perguntas do teste 1. Expandir o conceito de arquitetura de computador. 2. Características do esquema funcional segundo von Neumann. 3. Características de um diagrama funcional com uma organização de canais. 4. Características do esquema funcional com organização de canais. 5. Características do esquema dos computadores modernos.

12 Seção 1. Composição e estrutura geral de PCs e sistemas de computação. A arquitetura interna de um computador: processador, memória. Periféricos. Atribuição de dispositivos de computador. A maioria dos computadores precisa de três elementos para trabalhar em conjunto para funcionar corretamente. 1. Hardware - os componentes físicos internos e externos que compõem um computador. 2. Sistema operacional - definido programas de computador controlar o hardware do computador. 3. Software aplicativo (aplicativos) - programas que são baixados para executar tarefas específicas usando os recursos de um computador. Um computador pessoal moderno consiste nos seguintes nós 1. A placa-mãe é um grande placa de circuito impresso, ao qual estão conectados todos os componentes eletrônicos e circuitos que compõem um sistema de computador. Esta placa possui conectores que conectam os principais componentes do sistema, como CPU e RAM. A placa-mãe fornece comunicação entre vários conectores e componentes do sistema. Além disso, a placa-mãe possui slots para placa de rede, placa de vídeo e placa de som. Muitas placas-mãe têm esses componentes embutidos. A diferença está no método de atualização. Ao usar uma placa-mãe com conectores, os componentes do sistema podem ser facilmente removidos e substituídos por outros mais modernos.

13 Selecionado placa mãe deve: suportar o tipo e a velocidade da CPU selecionada; suporta o tipo e a quantidade de RAM necessária para executar aplicativos; ter slots suficientes para todas as placas de interface necessárias; ter um número suficiente de interfaces do tipo necessário. Esta placa, com a ajuda da qual os demais componentes (partes) do computador são combinados e funcionam juntos. 1. Slot PCI - usado para conectar várias placas, como modem, placa de som. 2. Entrada da placa de vídeo. 3. Slot para o processador. 4. Entrada para alimentar o processador da fonte de alimentação 5. Conector para conectar um disco rígido ou unidade (CD-DVD) com uma interface IDE ATA 6. Conectores para conexão Discos rígidos ou drives (CD-DVD) com interface SATA 7. Slots para RAM 8. Entrada para conexão (driver para disquetes). 9. Conector para conectar a alimentação da fonte de alimentação à placa-mãe, nesta imagem 24 pinos (número de pinos) ou 20 pinos.

14 Painel traseiro 1. PS/2 - Entrada do mouse (Sempre verde). 2. PS/2 - Entrada de teclado (sempre roxa). 3. Entrada digital. 4. saída digital. 5. USB universal portas para conectar vários dispositivos. 6. Faça login para cabo de rede (a rede local, internet dedicada). 7. Saídas para conectar um sistema de áudio (alto-falantes). 2. Processador. O processador executa todos os cálculos, operações e dá comandos a outros componentes. A frequência do processador é medida em megahertz, quanto maior a frequência, mais operações por segundo ele pode realizar. O processador também possui uma pequena memória cache própria, na qual armazena as operações realizadas com mais frequência, o que aumenta sua velocidade. O cache do processador é medido em megabytes e sua capacidade é normalmente este momento de cerca de 8 megabytes para 32, quanto maior o cache, mais caro o processador. Os processadores modernos têm vários núcleos, como se fossem vários processadores em um. O que o torna muito mais produtivo e aumenta a velocidade de seus cálculos. A maioria dos processadores modernos é implementada como um único chip semicondutor contendo milhões e, mais recentemente, até bilhões de transistores. O microprocessador inclui: unidade de controle (UC) - gera e entrega a todos os blocos da máquina no momento certo certos sinais de controle (pulsos de controle) devido às especificidades da operação que está sendo executada e aos resultados das operações anteriores; gera os endereços das células de memória utilizadas pela operação que está sendo executada e transfere esses endereços para os blocos correspondentes do computador, o dispositivo de controle recebe a sequência de pulsos de referência do gerador de pulsos de clock; unidade lógica aritmética (ALU) - projetada para executar todas as operações aritméticas e lógicas em informações numéricas e simbólicas (em alguns modelos de PC, um coprocessador matemático adicional é conectado à ALU para acelerar a execução das operações); memória do microprocessador (MPM) - serve para armazenamento de curto prazo, registro e emissão de informações diretamente utilizadas em cálculos nos próximos ciclos da máquina. O MPP é construído sobre registradores e é utilizado para garantir o alto desempenho da máquina, pois nem sempre a memória principal (OP) oferece a velocidade de escrita, busca e leitura das informações necessárias para trabalho eficaz microprocessador rápido. Os registradores são células de memória de alta velocidade de vários comprimentos (ao contrário das células OP, que têm um comprimento padrão de 1 byte e velocidade menor); sistema de interface de microprocessador - implementa interface e comunicação com outros dispositivos de PC; inclui uma interface MP interna, registros de armazenamento de buffer e circuitos de controle para portas de entrada-saída (IOP) e o barramento do sistema.

15 3. A RAM em um computador desempenha o papel de um buffer temporário para armazenar informações, ou seja, quando você inicia um aplicativo, ele é parcialmente carregado na RAM, portanto, quanto mais memória você tiver, mais poderá abrir e trabalhar em vários programas ao mesmo tempo, por exemplo, jogar jogo de computador e ouvir música ao mesmo tempo. Uma grande quantidade de RAM é necessária em jogos modernos. A RAM tem duas características principais - seu volume e a frequência com que opera. 4. A placa de vídeo é projetada para exibir a imagem no monitor, é responsável pelo processamento gráfico. Se uma placa de vídeo fraca estiver instalada, ela não poderá lidar com o processamento gráfico. As placas de vídeo modernas possuem seu próprio processador embutido (núcleo), cuja potência também é calculada, como a do processador central em megahertz. Sua tarefa é retirar a carga do processamento gráfico do processador central e assumir essa tarefa, ou seja, quanto maior a frequência, megahertz no núcleo da placa de vídeo, mais rápido ela processa os gráficos, portanto, os jogos rodam mais rápido. A placa de vídeo também possui memória, memória de vídeo, com a qual armazena texturas, partes processadas de gráficos, a memória de vídeo é calculada novamente em megabytes, gigabytes. 5. As placas adaptadoras expandem as capacidades de um sistema de computador. Eles são inseridos nos conectores da placa-mãe e se tornam parte do sistema. Muitas placas-mãe possuem funcionalidade de placa adaptadora integrada, eliminando a necessidade de componentes adicionais. As placas incorporadas oferecem suporte à funcionalidade básica, mas as placas adaptadoras especializadas geralmente melhoram o desempenho do sistema. As mais comuns são as seguintes: placas de vídeo; placas de som; placas de interface de rede; modems; placas de interface; placas controladoras. 6. A fonte de alimentação fornece eletricidade a todos os componentes do computador e permite que ele funcione. Um cabo da rede elétrica entra nele e, em seguida, eles distribuem a tensão por toda parte

16 computador. A potência da fonte de alimentação é calculada em watts, quanto mais potente for o seu computador, mais potente será a fonte de alimentação necessária, as placas de vídeo modernas exigem muito das fontes de alimentação, que às vezes precisam de uma fonte de alimentação de até um quilowatt. Os cabos de alimentação vão da fonte de alimentação até a placa-mãe, discos rígidos, coolers e unidades. As fontes de alimentação de alta qualidade são mais resistentes às flutuações de tensão na rede, o que evita a falha da própria unidade e de todos os componentes do computador. 7. Disco rígido. O disco rígido armazena programas, jogos, documentos. Como qualquer armazenamento, ele possui uma capacidade máxima, que é medida em gigabytes. Quanto maior o disco rígido, mais informações você pode armazenar nele. O disco rígido é um dispositivo mecânico. Ele gira várias camadas de discos, nas quais as informações são gravadas e lidas usando uma cabeça magnética. O disco rígido também possui seu próprio buffer temporário de alta velocidade, cache, organizado na forma de um pequeno chip, com a ajuda dele disco rígido reduz o número de acessos físicos diretamente aos discos, aumentando assim a velocidade de trabalho e sua vida útil. 8. Periféricos. Um periférico é um dispositivo que se conecta a um computador e expande suas capacidades. Esses dispositivos são opcionais por natureza e não são necessários para a funcionalidade básica. Eles fornecem apenas algumas funcionalidades adicionais. Os periféricos são conectados de fora do computador, usando cabos especiais ou comunicação sem fio. Eles se enquadram em uma das quatro categorias: dispositivos de entrada, saída, armazenamento ou rede. Exemplos de dispositivos periféricos são: dispositivos de entrada trackball, joystick, scanner, câmera digital, codificador, leitor de código de barras, microfone; impressora de dispositivos de saída, plotadora, alto-falantes, fones de ouvido; dispositivos de armazenamento disco rígido adicional, unidades externas CD/DVD, unidades flash; dispositivos de rede - modems externos, externos adaptadores de rede. 9. Memória permanente. ROM (English ROM, read-only memory) é usado para armazenar programas imutáveis ​​(permanentes) e informações de referência. Nos primeiros computadores pessoais, o código do BIOS era gravado em um chip ROM criado na fábrica. Posteriormente, chips regraváveis ​​começaram a ser usados ​​para armazenar o código do BIOS.

17 chip EEPROM. Parâmetros principais: Capacidade de memória - 16 Mbit, Tempo de amostragem - 65 ns. Descrição geral: Faixa de tensão de alimentação: 3,0-3,6V; Processo tecnológico 0,25 mícrons, Capacidade de apagar qualquer combinação de setores e toda a memória; Número garantido de ciclos de apagamento; Tempo de retenção de dados 13 anos a 125 C; Faixa de temperatura: C. Localização BIOS do sistema borda. Na maioria dos casos, a memória flash é instalada no painel da placa-mãe, o que permite a substituição do chip se necessário, mas em alguns casos ela é soldada diretamente na placa-mãe. Os chips de memória flash para armazenamento do BIOS variam em capacidade, com computadores mais antigos usando chips de 1-2 Mbps (KB) e sistemas modernos de 4-8 Mbps ou mais (512 KB-1 MB ou mais). O BIOS usa definições de configuração que são armazenadas em uma memória CMOS especial. Recebeu o nome da tecnologia de fabricação de chips, onde um semicondutor de óxido de metal complementar foi usado. A memória CMOS é alimentada por uma bateria especial na placa-mãe, que também é usada para alimentar o relógio de tempo real. A vida útil dessa bateria é geralmente de 10 anos. Via de regra, durante esse período, o computador (em particular, a placa-mãe) torna-se moralmente obsoleto e a necessidade de substituir o elemento de energia perde o sentido. Com algumas tecnologias para a produção de chips CMOS, a bateria é embutida diretamente no chip. Neste caso, quando a bateria estiver descarregada, ela deve ser totalmente substituída. Procedimento de inicialização do computador Os programas gravados em chips ROM ficam disponíveis para o computador imediatamente após ser ligado. Os programas na ROM são divididos em: programa de inicialização da máquina, sistema básico de entrada e saída (BIOS). O papel do BIOS é duplo: por um lado, é um elemento integrante do hardware e, por outro lado, é um módulo importante de qualquer sistema operacional. Esses programas são executados toda vez que você o liga. O lançamento consiste em várias fases: verificação do desempenho da máquina, inicialização de microcircuitos programáveis, dispositivos periféricos, verificação da presença de equipamentos adicionais, carregamento do sistema operacional. Os programas de teste são curtos e rápidos. A última operação é o carregamento do sistema operacional, realizado pelo carregador de programas. Depois que o sistema operacional é carregado do disco, o controle é transferido para ele. O BIOS faz parte da ROM é usado ativamente durante todo o tempo em que o computador está funcionando para controlar dispositivos (contém seus drivers), tela, teclado, drive, lida com interrupções, fornece economia de energia, sintonia automática configuração. As interrupções são sinais do mundo externo que informam o processador sobre a ocorrência de um evento (pressionar uma tecla, exibir um disquete). O BIOS usa interrupções de software para chamar e executar programas de serviço.

18 Durante a inicialização, mensagens sobre a operação de verificação de programas aparecem na tela, um programa shell ou prompt do sistema operacional aparece, outros trabalhos ocorrem sob o controle do sistema operacional. Diagnóstico do computador 1. O computador não liga - não responde ao pressionar o botão liga / desliga, o computador liga, mas nada é exibido no monitor - em Unidade de sistema refrigeradores funcionam. Opção número um - quando ligado, o alto-falante emite um único som (bipe), ou seja, informa que está tudo em ordem neste caso, a principal probabilidade é que a placa de vídeo tenha queimado. Opção número dois, o alto-falante fica silencioso (não emite bipes), daí concluímos que a placa-mãe ou a fonte de alimentação quebrou, isso também se aplica ao caso em que o computador não responde de forma alguma ao pressionar o botão liga / desliga. Speaker é um pequeno alto-falante na unidade de sistema, conectado à placa-mãe, que informa ao usuário quando o computador é inicializado sobre o status dos componentes e trabalho comum seu computador. Decifrando combinações de sons (básicos) Alto-falante um bipe curto 1 tudo funciona corretamente. Não há sinais - há problemas com a fonte de alimentação, ela pode não estar conectada à placa-mãe, também existe uma pequena porcentagem da possibilidade de a própria placa-mãe estar com defeito. Sinal contínuo - um problema com a fonte de alimentação. 2 bipes, pequenos erros. 1 problema recorrente longo com BATER. 2. Toda vez que você iniciar o computador, deverá pressionar a tecla F1 e, enquanto isso não for feito, o computador não iniciará o carregamento. Se toda vez que você ligar o computador, sua hora do sistema e data, a razão para isso é uma bateria descarregada na placa-mãe. Nesse caso, você precisa substituir a bateria na placa do sistema e, em seguida, entrar e sair salvando as configurações do BIOS. Perguntas de controle 1. Qual é a configuração de PC mais simples. 2. O que está incluído na unidade do sistema. 3. Qual é a placa-mãe? 4. Finalidade do microprocessador. 5. Liste os tipos de memória. 6. O que significa o termo "periferia"?

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Com exceção de apenas um pequeno número de pessoas talentosas, a humanidade, desde tempos imemoriais, considerou os cálculos aritméticos como um trabalho árduo e tedioso que deve ser eliminado a qualquer custo e por qualquer meio disponível. O ábaco (essencialmente um primitivo dispositivo de computação digital manual) tem uma longa história e parece ter sido inventado independentemente em várias partes do mundo e ainda é usado em alguns lugares. Após o final do século XVI. logaritmos foram inventados, a régua de cálculo tornou-se uma ferramenta mecânica indispensável. A primeira régua de cálculo surgiu na década de 20 do século XVII. Possibilitou a realização de cálculos mais complexos, embora a natureza analógica do instrumento (números são representados por distâncias) limite muito a precisão em muitos cálculos. No entanto, a régua de cálculo ainda é amplamente utilizada por matemáticos, cientistas e engenheiros em todo o mundo. Existem também vários dispositivos de contagem especializados: tabelas de cálculos prontos em contabilidade, balanças automáticas em mercearias e lojas gastronômicas ou medidores em postos de gasolina. Todos esses dispositivos usam tabelas ou escalas pré-preparadas que permitem realizar operações de multiplicação muito rapidamente para vários cálculos monetários.

Esses dispositivos técnicos agora são muito difundidos e servem como a maneira mais simples de se livrar de uma grande quantidade de cálculos aritméticos simples, mas tediosos. Em um nível um pouco mais alto de complexidade estão as máquinas de somar e caixa registradora, que executa facilmente um grande número de operações sequenciais de adição e subtração e imprime os resultados das operações realizadas, bem como vários subtotais e totais. Com base nesses aparatos relativamente simples, uma variedade de máquinas de calcular mais avançadas foi desenvolvida.

A pessoa que usa tal dispositivo pode não ter um entendimento completo de como ele funciona, mas geralmente não é difícil para ele entender que este é apenas um dispositivo mecânico conveniente para fazer com mais eficiência o trabalho que ele mesmo poderia fazer manualmente com um lápis e papéis se tivesse tempo suficiente e pudesse trabalhar incansavelmente e nunca cometer um erro.

Considerações semelhantes também se aplicam a máquinas de somar de desktop mais complexas. São dispositivos mecânicos digitais projetados para realizar operações aritméticas básicas (adição, subtração, multiplicação e divisão) e possuem vários dispositivos auxiliares para acumular resultados e realizar operações de redução. Máquinas de somar mais baratas geralmente são operadas manualmente e são usadas quando a quantidade de computação é relativamente pequena e também para fins de ensino. Para cálculos muito longos, quando é necessária maior velocidade e flexibilidade, são necessárias máquinas de calcular maiores e mais caras. Eles geralmente são acionados por um motor elétrico, embora ainda sejam mecânicos em princípio. Computadores de mesa desse tipo geral estão em uso há muito tempo e, até muito recentemente, quase todos os cálculos científicos de qualquer complexidade eram realizados com a ajuda deles. As enormes vantagens das máquinas de somar de mesa sobre os métodos de cálculo manuais são bem conhecidas. Os números são inseridos na máquina com rapidez e precisão girando os botões ou pressionando os botões; todas as operações aritméticas são realizadas dentro da própria máquina; o planejamento cuidadoso da sequência de cálculos pode evitar o registro de um grande número de resultados intermediários. Obviamente, erros podem ocorrer nos cálculos, embora não com tanta frequência quanto no trabalho manual; portanto, geralmente uma série de operações para verificar o resultado é incluída na sequência de cálculo.

O advento das máquinas de computação de mesa ampliou naturalmente a gama de cálculos possíveis, mas logo chegou o momento em que o limite natural de velocidade dessas máquinas foi atingido. É fácil perceber que ao realizar uma grande sequência de cálculos, por exemplo, ao somar um grande número de produtos, o fator limitante não é tanto a velocidade da própria máquina, mas o tempo necessário para inserir números nela, ler e reescrever os resultados, e também decidir sobre as ações subsequentes. Portanto, o resultado final é que o tempo necessário para resolver um problema complexo é reduzido muito pouco, mesmo que a máquina execute aritmética básica quase instantaneamente.

Quanto mais complexo o trabalho, mais a fadiga do operador afetará e mais erros ocorrerão. Além disso, se os cálculos de um determinado tipo precisarem ser repetidos várias vezes, a sequência correta de ações em um cálculo não garante que um erro não seja cometido na próxima vez. Outra dificuldade é que, para reduzir o tempo e melhorar a precisão em cálculos longos, geralmente é aconselhável confiar o trabalho principal a um operador experiente, embora isso signifique que o compilador do problema deva gastar muito trabalho preparando o trabalho e as explicações necessárias ao operador. E se o mesmo método matemático for usado novamente para outros dados, pode acontecer que todas essas explicações tenham que ser dadas novamente a outro operador.

Embora as máquinas de somar representem uma grande melhoria em relação a outros métodos de cálculo, suas deficiências são bastante óbvias e, portanto, havia um forte argumento para o desenvolvimento de um tipo de máquina completamente diferente. O circuito eletrônico correspondente que usa lâmpadas ou transistores e circuitos elétricos, é claro, permite que você execute operações aritméticas básicas muito mais rapidamente do que dispositivos puramente mecânicos. No entanto, os benefícios desses meios não podem ser desfrutados a menos que a intervenção humana seja reduzida ao mínimo. Isso significa que é necessário não apenas se livrar da lentidão na escrita, leitura e transmissão de números por uma pessoa, mas é necessário reestruturar de alguma forma todo o plano de trabalho para que o operador não precise tomar nenhuma decisão no processo de cálculos. É na solução desses problemas, e não apenas no aumento da velocidade das operações internas, que consiste a verdadeira revolução, provocada pelos modernos computadores eletrônicos automáticos.

Os computadores começaram a ser desenvolvidos no final da Segunda Guerra Mundial. As primeiras máquinas que tinham as características básicas de design dos dispositivos de computação modernos foram o computador EDSAC, que começou a operar em 1949 na Universidade de Cambridge, e o computador SEAC, fabricado pelo US National Bureau of Standards em 1950. Essas primeiras máquinas usavam vácuo válvulas, que já foram substituídas por transistores, o que possibilitou reduzir o tamanho dos computadores e ter uma confiabilidade muito maior. Até o momento, grandes progressos foram feitos no campo da microminiaturização de equipamentos. Tudo isso permitirá criar computadores eletrônicos de mesa e reduzir a duração das operações básicas a nanossegundos, o que significa milhares de milhões de operações por segundo. Já foram publicados vários manuais excelentes, nos quais o leitor pode encontrar uma descrição detalhada das máquinas existentes e recomendações específicas para trabalhar com elas.

Discutiremos aqui apenas os princípios básicos relacionados ao assunto deste livro.

Vamos considerar as propriedades mais importantes de um computador eletrônico moderno. Em primeiro lugar, é importante entender que ela ainda executa as mesmas operações aritméticas básicas de uma máquina de somar de mesa e, portanto, faz essencialmente a mesma coisa que uma pessoa que trabalha apenas com papel e lápis pode, em princípio, fazer. A diferença reside, por um lado, no enorme aumento da eficiência técnica e, por outro, na implementação do controle lógico sobre a sequência das operações. Portanto, entender o que um computador faz não é mais difícil do que entender a maneira usual de resolver problemas aritméticos. Se um computador eletrônico é considerado como exibindo sinais de inteligência, ou se é capaz de realizar um trabalho próximo das funções do cérebro, depende em grande parte de como definimos esses conceitos. O mais importante é que a máquina de computação, por mais complexa e perfeita que seja, é essencialmente apenas um dos muitos dispositivos complexos projetados para fins específicos e, como tal, deve ser considerada em muitos aspectos da mesma forma que e qualquer outro complexo equipamentos científicos, como um microscópio eletrônico ou um acelerador de partículas linear.

Uma máquina de somar de mesa convencional é alimentada com um par de números para executar alguma operação aritmética, como adição, e esses números podem ser armazenados depois que a operação é concluída. A máquina também pode armazenar mais um ou dois números, como o número obtido pela adição ou multiplicação de vários números, ou a soma acumulada dos produtos. No entanto, a capacidade total de armazenamento raramente ultrapassa cinco ou seis números e, mesmo nesse caso, o número de dígitos dos números é extremamente limitado. Um computador eletrônico possui um dispositivo eletromagnético correspondente, que pode armazenar vários milhares de números (com muito um grande número dígitos) de forma que permita amostragem rápida; um disco magnético ou fita magnética pode armazenar vários milhões de números de uma forma que permite uma amostragem relativamente lenta (lenta para os padrões eletrônicos). Isso permite eliminar a intervenção humana no processamento de resultados intermediários, bem como processar automaticamente uma grande quantidade de dados numéricos. Como os dados são gravados em cartões perfurados, fitas de papel, discos magnéticos ou fitas magnéticas, eles podem ser usados ​​repetidamente sem a aplicação de esforço mental ou visual por parte de uma pessoa; eles simplesmente vão para o leitor externo correspondente do computador.

Mas o mais importante é que foi possível desenvolver métodos para planejar toda a sequência de cálculos. Para fazer isso, um programa de instruções é inserido no computador, que é armazenado junto com os dados correspondentes. Esses comandos são escritos no código numérico correspondente e estão associados principalmente ao desempenho de operações aritméticas básicas em pares de números armazenados em certas partes do dispositivo de armazenamento. Depois que o programa e os dados necessários são inseridos na máquina, todas as outras operações são realizadas pela própria máquina a uma velocidade dependente do circuito eletromagnético. Os resultados finais são registrados em cartões perfurados ou fita de papel, ou enviados diretamente para um teletipo ou outro dispositivo de reprodução. O programa para qualquer sequência de cálculos deve ser pensado com muito cuidado. Mas uma vez que um programa é escrito e devidamente testado, ele pode ser reutilizado sem verificação adicional. Claramente, isso resulta em economia significativa de tempo e trabalho. Um programa devidamente testado pode ser usado milhares de vezes por muitas pessoas trabalhando em diferentes computadores. Não menos importante é o fato de que um determinado programa pode conter um comando para repetir a execução de uma determinada tarefa (por exemplo, resolver um determinado sistema de equações) várias centenas de milhares de vezes, cada vez usando dados diferentes. Em seguida, parte do programa deve ser dedicada à resolução de um sistema dessas equações. Se esta parte do programa for compilada corretamente, dentro dos limites deste programa, ela poderá ser acessada com a frequência desejada, com total confiança de que cada vez que as equações serão resolvidas corretamente. Isso elimina uma das deficiências mais importantes dos computadores desktop, já mencionada acima, ou seja, que o correto funcionamento de um computador desktop em um caso não garante a ausência de erros em cálculos repetidos.

Trabalhando em uma máquina de calcular de mesa, o operador observa os cálculos sendo feitos em todas as etapas. Se algo incomum ou imprevisto acontecer, ele pode tomar imediatamente as medidas necessárias e, assim, evitar erros graves. O uso de computadores eletrônicos é frequentemente contestado com base na possibilidade de um número muito grande de erros não percebidos em estágios intermediários de cálculos e, portanto, os resultados finais devem ser considerados altamente duvidosos.

Felizmente, essa dificuldade pode ser amplamente eliminada por uma boa programação. Como vimos, em uma máquina de somar convencional também existe uma possibilidade muito grande de erros de recálculo. Nesse caso, apenas grandes erros são detectados imediatamente e, para evitar o acúmulo de pequenos erros, são necessárias verificações completas em todas as etapas. Essas verificações formam uma parte importante de toda a sequência de cálculos. Mas as mesmas verificações são parte integrante do programa de um computador eletrônico. Devido à sua alta velocidade, um computador eletrônico permite muito mais verificações aritméticas do que uma máquina de calcular de mesa. Conseqüentemente, com um programa bem projetado, um computador eletrônico fornece não menos, mas muito mais confiabilidade dos resultados.

Acima falamos sobre erros que aparecem devido ao controle insuficiente sobre as operações realizadas pelo computador; mas erros devido a danos também são possíveis circuito eletronico. Para detectar tais erros, é possível, por exemplo, prever o desligamento automático do computador quando ocorrerem erros, que são detectados pela chamada verificação de paridade. Na maioria das máquinas, os números são armazenados em notação binária como uma sequência de zeros e uns. Você pode atribuir um dígito adicional igual a zero ou um, dependendo se a soma dos uns em cada número armazenado é par ou ímpar. Em determinados momentos, por exemplo, ao ler um número de um dispositivo de memória, o valor atribuído pode ser comparado com o próprio número. Tal esquema de verificação não pode, é claro, ser considerado absolutamente confiável, pois podem ocorrer erros compensatórios; mas ainda é muito útil para chamar a atenção para erros causados ​​por mau funcionamento do circuito eletrônico.

Estas são algumas das idéias básicas associadas ao uso de computadores eletrônicos. O uso generalizado da tecnologia de computação afetou radicalmente nossas capacidades de computação, a escala do processamento de dados e, como resultado, a direção geral do trabalho de pesquisa e a escolha de métodos para sua implementação. Voltaremos a esse aspecto na Seção 5.5 e 5.6, mas por enquanto vamos examinar mais de perto alguns dos principais problemas para os quais os computadores são úteis e os métodos que permitem aos pesquisadores tirar proveito dessa nova tecnologia.

Um livro recente de Hollingdale e Toutill é uma excelente introdução aos métodos computacionais.

→ Sobre a função tecnologia de computador na sociedade moderna (entrevista com Marchuk G.I.)

Sobre o papel da informática na sociedade moderna (entrevista com Marchuk G.I.)

A. Lepikhov

Entrevista sobre o papel da tecnologia de computador na sociedade moderna no final dos anos 1980 pelo acadêmico G.I. Marchuk deu ao jornalista A. Lepikhov. De uma maneira característica de Gury Ivanovich, o papel dos computadores no mundo moderno é acessível e claramente mostrado: ciência, produção, economia, esfera social etc. Esta entrevista não perdeu sua relevância hoje e, em alguns casos, aumentou o drama associado ao uso de computadores, o lugar e o papel dos especialistas em tecnologia da informação na sociedade. Ele fala sobre uma nova realidade em que é preciso ensinar os alunos de maneira diferente, reconstruir todo o sistema ensino superior, para mudar a natureza do treinamento e reciclagem de técnicos e trabalhadores, para ensinar a administração das empresas a usar efetivamente a tecnologia eletrônica.

- Vivemos em uma época em que a tecnologia da computação eletrônica começa a permear literalmente todas as esferas da atividade humana - da grande ciência aos jogos infantis automáticos. E, como sempre acontece com a intrusão ativa em nossas vidas de algo fundamentalmente novo, o processo de "expansão do computador", é claro, requer reflexão. Em primeiro lugar, surge a pergunta: qual foi o motivo do desenvolvimento da tecnologia de computadores?

- GM: A necessidade de resolver problemas cada vez mais complexos de ciência, tecnologia, economia, o desejo de expressar ideias qualitativas quantitativamente. Isso se aplica a todas as ciências: geografia e geologia, medicina e sociologia... Sem falar nas necessidades de engenheiros e designers, que, antes de muitos, começaram a sentir a falta de facilidades de informática.

Como é bem conhecido dos especialistas, os princípios da computação eletrônica foram formulados há mais de cem anos, e ainda antes havia uma base teórica para a construção de um computador - a álgebra booleana, em homenagem ao matemático inglês George Boole, um dos fundadores da matemática lógica. No entanto, essas conquistas foram esquecidas por muitas décadas, porque as pessoas conseguiram completamente com os métodos mais simples de contagem e dispositivos técnicos elementares para esse fim. Em uma palavra, longe de caso único quando a descoberta estava à frente de seu tempo e não recebeu imediatamente o devido reconhecimento.

O que chamamos de tecnologia de computação eletrônica nasceu na década de 40 do século XX. O primeiro computador ENIAC (integrador digital eletrônico e computador) estava "envolvido" na compilação de tabelas balísticas. Um poderoso impulso para o progresso dos computadores foi dado pelo trabalho no campo da física nuclear, e a pesquisa espacial confirmou sua notável importância. Alocações sólidas expandiram drasticamente o escopo dos computadores eletrônicos e aplicativos com benefícios óbvios.

Os países industrialmente avançados estimularam uma espécie de “autocatálise” de computadores: a sociedade investiu somas cada vez maiores na melhoria da tecnologia de computadores, seu uso trouxe lucro adicional, parte do qual foi para o desenvolvimento da mesma tecnologia de computadores.

Vamos virar as páginas individuais da história dos computadores domésticos. O certificado do primeiro autor na URSS para a invenção de um computador automático programado foi emitido em 1948. Em seguida, em 25 de dezembro de 1951, no Instituto de Engenharia Elétrica da Academia de Ciências da SSR ucraniana, foi colocada em operação uma (pequena máquina de calcular eletrônica) - a primeira em nosso país, desenvolvida sob a orientação de um acadêmico . A unidade ocupava uma área de 50 metros quadrados, continha mais de 6 mil lâmpadas, que consumiam 25 quilowatts de energia elétrica. O MESM podia realizar operações aritméticas em números de cinco e seis dígitos a uma velocidade de ... 50 operações por segundo. Mas então parecia fantástico porque era cerca de 1,5 mil vezes maior do que as “habilidades de cálculo” de uma pessoa. (É ainda mais correto considerar o computador de I.S. Bruk como o primeiro computador soviético. - Aproximadamente. E. Proidakov).

Outra ideia de cientistas soviéticos, que apareceu em 1953, - -1 (máquina de calcular eletrônica de alta velocidade). Ela já contava quase 200 vezes mais rápido e naquela época era uma das mais rápidas do mundo. O BESM possibilitou resolver uma série de problemas que os especialistas não empreenderam devido ao grande número de cálculos.

Entre os cientistas soviéticos que contribuíram para o progresso da computação eletrônica, é necessário citar o acadêmico, presidente da Academia de Ciências de 1961 a 1975, e fundador da Seção Siberiana da Academia de Ciências da URSS, acadêmico.

O desenvolvimento de vários ramos da tecnologia fortaleceu a base e as capacidades da eletrônica, o que naturalmente afetou o computador. Mudando de lâmpadas para semicondutores e depois para circuitos integrados, os computadores ganharam velocidade, encontraram cada vez mais novas áreas de aplicação.

Computadores baseados em circuitos integrados simples conseguem lidar com centenas de milhares de operações em um segundo. Computadores baseados em grandes circuitos integrados são dez vezes mais rápidos que seus predecessores. E agora os computadores em circuitos integrados ultragrandes estão se declarando. Sua velocidade é de dezenas e centenas de milhões de operações por segundo.

Para os não iniciados, os números são impressionantes. Entretanto, isso está longe do limite. O abrangente programa de progresso científico e tecnológico dos países membros do CMEA prevê como prioridade máxima a criação de computadores que realizarão 10 bilhões de operações por segundo.

Claro, todas as conquistas atuais e previstas da eletrônica são impossíveis sem dominar a produção de metais ultrapuros, ligas especiais e cristais artificiais, sem sucesso na tecnologia laser, em muitas áreas das ciências aplicadas. Outra coisa também é clara: sem a ajuda dos computadores, o salto qualitativo observado hoje em várias esferas da atividade humana seria simplesmente impensável.

E ainda mais. Em algum momento, os computadores - por meio de novos projetos que incorporam ideias físicas profundas - foram forçados a desenvolver novos e eficientes elementos eletrônicos e circuitos. A interação foi tão longe que o próprio computador, com base em sistemas de design automático, já está criando variantes dos componentes dos próximos computadores eletrônicos. Isso é especialmente bem visto no exemplo da microeletrônica, quando um microprocessador de computador se encaixa em um cristal com área inferior a um centímetro quadrado. Aqui, o projeto e a fabricação de microcomputadores são essencialmente combinados em um ciclo.

E tudo isso aconteceu em 35-40 anos, diante dos olhos de uma geração de pesquisadores.

- O que você está falando é percebido como algo distante.

- GM: Então vamos recorrer a comparações. A espessura de um cabelo humano é de cerca de 100 mícrons. Agora imagine encaixar uma grade de 400 transistores, cada um consistindo em linhas de 1 mícron, em um cristal de silício do tamanho do seu cabelo. Agora comprima essas linhas para meio mícron. Quase 1,5 mil transistores semicondutores já podem ser colocados na mesma área. Vamos repetir a operação de compressão. Com uma espessura de um quarto de mícron, cada transistor semicondutor seria do tamanho de um grande vírus, e a área da seção transversal de um cabelo humano seria suficiente para 4.500 desses transistores.

Este não é um exercício de ações abstratas, mas uma realidade que os designers de computadores modernos enfrentam. Os primeiros circuitos integrados, ou, como dizem os especialistas, "chips", com linhas de um mícron de espessura, entram no mercado mundial. Eles contêm mais de um milhão de transistores. Chips com elementos de meio mícron - 4 milhões de transistores podem ser colocados aqui - já estão sendo testados em laboratórios e serão "agilizados" nos próximos anos. Chips de um quarto de mícron (dezenas de milhões de transistores) provavelmente entrarão em uso no final deste século. E bem no final do século, segundo as estimativas disponíveis, poderemos ter em mãos os chamados “circuitos integrados gigabit”, ou seja, com um bilhão de componentes cada.

Não muito tempo atrás, o mícron era considerado o limite para semicondutores em chips de silício. Porém, a barreira, como podemos ver, foi superada por engenheiros que já estão bem acostumados com o mundo da ultramicrominiaturização. Estruturas complexas são criadas, às vezes aproximando-se do tamanho de uma molécula - tão pequenas que não podem ser vistas nem mesmo com poderosos microscópios ópticos.

Ao mesmo tempo, chips com elementos menores que um mícron estão revolucionando a forma como são feitos. Em primeiro lugar, é necessário automatizar totalmente a produção, pois a presença de uma pessoa pode fazer com que o processo tecnológico não seja suficientemente limpo. Se alguém já esteve em fábricas de semicondutores, concordará que poucos lugares são mais limpos do que essas fábricas. Como a menor partícula de poeira ameaça estragar o chip, os trabalhadores usam macacões brancos e máscaras estéreis como os cirurgiões. O ar nas instalações industriais é constantemente filtrado e, em seu centímetro cúbico, há mil vezes menos partículas de poeira do que na sala de cirurgia de um hospital.

E ainda, para chips submicron, as fábricas de semicondutores tradicionais são irremediavelmente sujas.

O número de partículas de poeira em um centímetro cúbico deve ser reduzido mais cem vezes. Isso é real se as pessoas forem completamente removidas das instalações de produção. Mas a esterilidade não é o único fator. As tarefas de projetar, testar e imprimir circuitos integrados estão excedendo rapidamente as capacidades humanas. Uma pessoa simplesmente não consegue "empacotar" quatro milhões de dispositivos em uma pequena placa de silício. Isso só pode ser feito por máquinas controladas por computador.

Não acho que estou errado se disser que em meados da década de 1990, apenas um circuito integrado será capaz de competir com os computadores de hoje. E certamente custará extraordinariamente barato. Tudo o que está a ser feito agora, a mais sofisticada das formas de utilização dos chips existentes, é apenas um pequeno passo para o que nos espera daqui a 10-20 anos.

- Muitas vezes se ouve de especialistas em computação: eles dizem, toda vez que o custo da tecnologia de computador diminui abruptamente, a face do mundo muda.

- GM: Esta afirmação, é claro, é muito categórica e ambiciosa. Mas é impossível não admitir que o rápido aprimoramento da base de elementos do computador já está levando os designers a pensar seriamente sobre o que alguns anos atrás pertencia ao reino da fantasia.

Em primeiro lugar, existem grandes oportunidades para computadores modernos são abertos em oficinas de fábrica, onde estão sendo introduzidos sistemas que podem “gerenciar” habilmente processos tecnológicos de qualquer complexidade e fornecer tal controle sobre a qualidade dos produtos que uma pessoa simplesmente não pode fazer.

Ou pegue, por exemplo, carros. Quantos deles existem no mundo? Dezenas e dezenas de milhões. Os microprocessadores aqui ajudarão a operar o motor corretamente, reduzir as emissões de escapamento, reduzir o consumo de combustível e evitar colisões acidentais nas estradas.

Sem dúvida, os superchips, ou circuitos integrados ultragrandes, também revolucionarão a televisão. A transmissão de sinais em formato digital - método barato justamente na presença de superchips - permite obter uma imagem com qualidade muito superior à atual. Talvez nos modelos dessas TVs haja apenas dois ou três superchips. Sem dúvida, também haverá televisões com dispositivos de armazenamento. Filmes, apresentações e apresentações de artistas populares favoritos podem ser reproduzidos a qualquer momento, enviando o comando apropriado para o computador doméstico. O custo desses dispositivos de vídeo ainda é muito alto, mas eles estarão disponíveis para todos quando os chips de quatro megabits "entrem em uso".

Lembre-se do primeiro relógio de pulso eletrônico. A própria ideia de que um mecanismo tradicional elaborado ao longo dos séculos pode ser substituído por algo que surpreendeu as mentes. E agora Relogio digital tão comuns que competem com sucesso em preço com os mecânicos.

- Seu último exemplo é apenas uma desculpa para voltar do futuro para o presente. Daí a próxima pergunta: o que são os computadores eletrônicos de hoje e qual é o escopo geral de sua aplicação?

- GM: De fato, o "espectro" atual de computadores é muito amplo - de supercomputadores a microprocessadores. Convencionalmente, três linhas principais de computadores são distinguidas: grandes máquinas com velocidade de milhões de operações por segundo, minicomputadores com velocidade de centenas de milhares de operações por segundo e microcomputadores com velocidade de dezenas e, às vezes, centenas de milhares de operações por segundo.

Qualquer um dos computadores está equipado com processadores aritméticos e lógicos, memória operacional e de longo prazo, dispositivos de controle e informações de entrada e saída. A memória de longo prazo geralmente é armazenada em discos magnéticos, fitas ou mídia especial. É a memória de longo prazo que é o foco dos programas necessários para os cálculos, e de todo o material que compõe o banco de dados.

Nossas vidas incluem supercomputadores com desempenho de centenas de milhões de operações por segundo. Via de regra, eles são necessários para fins de pesquisa ou gerenciamento de complexos científicos e técnicos muito complexos. Com base nessas máquinas, em particular, também são fornecidos sistemas para uso coletivo. Estamos falando de sistemas de programas aplicativos organizados em pacotes de acordo com as áreas de aplicação. Pode ser um pacote de problemas de álgebra linear, processamento estatístico de resultados experimentais, um pacote para exibição de informações na forma de gráficos etc. determinado problema. Em outras palavras, se durante a resolução de um problema for necessário processar dados estatísticos ou, digamos, exibir informações em um gráfico, isso não requer novos programas - pacotes universais.

Muitos pacotes de serviços são embutidos na memória da máquina; o trabalho é muito facilitado e a produtividade da atividade do usuário do computador é aumentada, o que significa que um efeito econômico nacional adicional pode ser alcançado com essa despesa. E embora não seja fácil avaliá-lo, é claro que é proporcional ao aumento da produtividade de quem trabalha com o auxílio de computadores.

Criação de computadores que atendem assinantes em vários modos de acesso a eles (processamento remoto em lote, modo de compartilhamento de tempo, diálogo "homem-máquina" etc.), aprimoramento de equipamentos periféricos e terminais - dispositivos terminais como parte de um sistema de computação destinado a entrada e saída de informações durante a interação de uma pessoa com um computador (nessa capacidade, por exemplo, são usados ​​​​displays, teletipos), o aprimoramento das linhas de transmissão de informações ampliou significativamente suas capacidades. Isso possibilitou a passagem de centros de computação locais, cujos equipamentos estão localizados em um só local, para complexos multimáquinas, cujos componentes estão localizados a distâncias consideráveis ​​​​entre si. Estes últimos foram chamados de "redes de computadores", "redes de computadores", "redes de centros de computação".

As redes de computadores são a melhor maneira de garantir o trabalho dos usuários no caso de falta de tempo de computador em alguns pontos e excesso em outros. Além disso, a rede de computadores abre o acesso a enormes bancos de dados de natureza não apenas universal, mas também especializada, ajuda o usuário a encontrar "pedaços" de programas que já funcionam bem e outras informações valiosas nesses bancos de dados e acelera drasticamente a solução de sua tarefa.

-E os minicomputadores?

- GM: Eles são usados ​​principalmente para fornecer controle automatizado- tanto na produção (ACS) como nos processos tecnológicos (APCS), na investigação científica, nos sistemas de ensino e em muitas outras áreas.

No primeiro caso, o computador é responsável pela análise da execução dos planos, cálculo de salários e recursos materiais e técnicos, desenvolvimento de cronogramas de rede para preparação da produção, avaliação de postos de trabalho e muitas outras funções. A presença da ACS é uma garantia de que o gerente, a qualquer momento, tenha informações abrangentes sobre as atividades de sua empresa e possa tomar razoavelmente as medidas organizacionais e econômicas necessárias. De fato, a produção moderna é um organismo complexo com um grande número de comentários. É dever tanto do diretor quanto, claro, de todos os elos de gestão, encontrar estados desse organismo que sejam estáveis ​​em relação a pequenos desvios e aquela variante ótima que leve ao maior efeito econômico. Naturalmente, tal efeito está associado a certas restrições características de um ambiente de produção real.

Falando em sistemas de controle de processo, cabe ressaltar que o papel deles é muito grande na própria produção, pois cada sistema é destinado à automação integrada de um processo tecnológico específico. É aqui que o minicomputador é indispensável e, com certa razão, podemos supor que o alto efeito econômico da introdução de sistemas de controle de processo é alcançado precisamente como resultado do uso da tecnologia de computação eletrônica.

Sistemas de controle de processos existem, talvez, desde que a linha de montagem foi criada. Mas a capacidade tradicional de controlar uma linha de montagem ou uma produção rigidamente construída era limitada. E apenas novos meios de tecnologia de computador, incluindo tecnologia de microprocessador, tornaram possível controlar, digamos, o curso de uma operação tecnológica com base em informações constantemente recebidas e processadas. Isso acontece da mesma forma como se dezenas de controladores estivessem vigilantes realizando seu serviço e, caso fossem detectados quaisquer desvios da norma tecnológica, eles fossem imediatamente eliminados. Na verdade, isso é feito por um sistema de controle automatizado. As informações são continuamente recebidas de um conjunto de sensores e analisadas em computadores de alta velocidade. Em sua memória estão inúmeras opções para interromper o processo de produção e uma lista do que precisa ser feito para corrigir a situação. O computador, de acordo com o programa, “encontra” o comando desejado e o envia para os atuadores fazerem os ajustes necessários.

Darei apenas alguns exemplos.

O laminador deve rolar uma chapa de uma determinada espessura. Anteriormente tolerado com algumas tolerâncias. Eles eram inevitáveis ​​devido à heterogeneidade do material de origem, aos efeitos dinâmicos e estáticos desiguais. Como resultado, os juros e até dez por cento do metal valioso foram gastos em vão.

Os laminadores modernos são equipados com sensores conectados a um computador. É encontrada alguma discrepância com o padrão estabelecido - o computador dá um comando para enrolar novamente e a folha é trazida para a espessura desejada.

Se o moinho for contínuo, trabalhando em uma direção, então o computador “ordena” o próximo rolo para aumentar a pressão na bancada e novamente controla a espessura da chapa de aço para tomar a próxima decisão operacional. Com essa laminação, as tolerâncias são praticamente eliminadas e o metal é totalmente aproveitado.

Economizar recursos materiais é uma tarefa importante. Mas é igualmente importante produzir produtos que atendam aos mais altos requerimentos técnicos. Por exemplo, derretemos ferro. Só um especialista muito experiente, como se costuma dizer, sente a qualidade e a prontidão do derretimento. Claro, as amostras são coletadas, uma análise expressa é feita, mas seus resultados às vezes saem do laboratório tarde demais, nada pode ser corrigido. E no final - ferro fundido abaixo do padrão. Se formos para o sistema de controle de processo, quando contínuo análise espectral, as concentrações de todos os componentes do fundido são registradas e esses dados são processados ​​em um computador, então a produção do alto-forno se tornará tão controlável quanto um laminador. Haverá uma enorme economia devido aos volumes adicionais de ferro-gusa de alta qualidade. Embora tais sistemas ainda estejam em fase de teste-piloto, já está claro que seu período de retorno certamente é inferior a um ano.

A criação de cada vez mais novos sistemas de controle de processos é o principal caminho para o desenvolvimento de uma economia intensiva.

A propósito, mais sobre a importância dos minicomputadores. Hoje, um conceito mais geral de combinar automação de controle de produção e automação de controle de processo já foi formado. Aqui chegamos a um único sistema baseado nos chamados sistemas integrados de controle automatizado. A possibilidade de otimizar medidas organizacionais e puramente técnicas, que tal sistema oferece, promete perspectivas brilhantes.

- E agora, por favor, com mais detalhes - sobre microprocessadores.

- GM: Essa tecnologia de computador é incorporada aos nós de máquinas, dispositivos e elementos. Cada microprocessador controla seu nó. Mas pode ser conectado a outras partes da máquina por meio de outros microprocessadores. Coordena suas ações, via de regra, um único minicomputador. Essa estrutura vem da lógica de gerenciamento de grandes sistemas, por exemplo, as próprias empresas. Afinal, eles são construídos de acordo com um princípio hierárquico: primeiro, as seções, depois as oficinas, depois as instalações de produção inteiras e, por fim, a diretoria.

Os microprocessadores já ocuparam um lugar forte na indústria de máquinas-ferramenta - em máquinas-ferramenta com controle numérico (CNC). Esta é uma área nova e ativa de aplicação da tecnologia de microprocessadores na produção. Ao mesmo tempo, o passo mais radical em direção à automação integrada: do controle de uma máquina com um conjunto limitado de operações a complexos de produção robóticos não tripulados.

Gostaria de enfatizar o principal: as grandes possibilidades que a introdução de computadores abre para alcançar um efeito econômico nacional. É formado devido à organização ideal da produção e seus componentes, fazendo ajustes oportunos no processo tecnológico em caso de desvios aleatórios, operação confiável sem a presença de um trabalhador altamente qualificado.

Se voltarmos aos eletrodomésticos, ainda agora já sentimos a influência da eletrónica em geral e dos microprocessadores em particular na nossa vida. Vai à venda máquinas de lavar roupas com um conjunto programável de operações, uma ampla variedade de calculadoras, gravadores de vídeo e muito mais. O ritmo de intelectualização dos eletrodomésticos está, sem dúvida, aumentando. Isso significa que a família terá menos mão de obra, da qual, novamente, a produção social se beneficiará.

- Hoje se fala muito sobre o fato de que é praticamente impossível realizar pesquisas científicas sem tecnologia de computação eletrônica, talvez, exceto nas áreas mais abstratas associadas a desenvolvimentos puramente teóricos. Como exatamente os computadores ajudam os cientistas, onde sua aplicação é necessária em primeiro lugar?

- GM: Em primeiro lugar, é claro, na modelagem matemática. De fato, a pesquisa científica geralmente começa com hipóteses. Em sua base, são construídos modelos cada vez mais detalhados dos fenômenos em estudo, que geralmente são implementados em um computador. Possuindo alta velocidade e memória, um computador com base em um ou outro modelo resolve repetidamente o problema com os mais diversos conjuntos de parâmetros de entrada fornecidos a ele. Isso nos permite quantificar soluções possíveis dada tarefa, escolha entre elas aquelas que são de interesse do pesquisador. E faça isso em um período de tempo bastante curto. Equipar os laboratórios com computadores eletrônicos é uma forma confiável de aumentar o ritmo da pesquisa científica.

Avançar. As conquistas notáveis ​​​​dos últimos anos, como a criação de genes artificiais, a produção de proteína alimentar a partir do metano, o surgimento de circuitos integrados grandes e extragrandes, não poderiam se tornar realidade sem a tecnologia de computador, que ajudou a realizar experimentos relevantes. Computadores controlavam todas as etapas do experimento e, se desviasse determinado programa imediatamente enviou um comando corretivo.

A tecnologia de computação eletrônica também é indispensável no processamento dos resultados dos experimentos. Se na era pré-computador experimentos complexos duravam dias, ou mesmo semanas, o processamento de seus resultados se arrastava por meses, ou mesmo anos. O computador hoje dá a resposta quase imediatamente após o término do experimento. A economia de tempo é realmente enorme. Pode-se dizer com certeza que os computadores aumentaram a produtividade dos pesquisadores em mais de 10 vezes.

A lógica da pesquisa científica moderna é tal que requer a aproximação de um computador a um cientista - seja ele um teórico ou um experimentador. Quanto aos experimentadores, uma certa tendência já apareceu aqui: eles estão bastante satisfeitos com os minicomputadores padrão, pois a natureza do uso dessas máquinas difere pouco de seu uso em sistemas de controle de processo.

Com os teóricos, a situação é mais complicada. Eles precisam que todo o computador funcione, embora não tão rápido, mas com todas as suas capacidades. O modo de compartilhamento de tempo em computadores mainframe resolve esse problema, mas resolve apenas parcialmente. Afinal, um cientista pensa, referindo-se constantemente a novas informações; às vezes ele precisa intervir no curso dos cálculos ou alterá-los. No entanto, é impossível atrair um grande computador para tais fins - seu tempo e recursos são muito caros.

Há uma contradição entre as necessidades do pesquisador e as capacidades dos computadores. Foi superado quando uma nova direção original nasceu na tecnologia de computadores - computadores individuais ou, como dizem agora, computadores pessoais. São máquinas bastante modernas com sua arquitetura característica, um conjunto de equipamentos e programas adequados. O trabalho em um computador pessoal é realizado usando palavras de 16 e 32 bits. A aritmética de 64 bits não é excluída, é claro, com alguma perda de velocidade computacional. Um computador pessoal possui dispositivos de entrada e saída e, se necessário, linhas de comunicação com outros computadores. Ou seja, se as “capacidades” de um computador pessoal não forem suficientes para resolver o problema que surgiu, então o programa finalizado pode ser transferido via sistema de comunicação para outra máquina com grandes recursos para receber uma “resposta” posteriormente.

- Você falou sobre a participação dos computadores nas atividades dos cientistas. Mas uma ideia científica é incorporada, por assim dizer, em um "produto real" geralmente apenas por meio de design e desenvolvimento. Afinal, como costuma acontecer: uma ideia científica há muito ganhou reconhecimento universal, e anos de trabalho meticuloso de engenheiros de projeto se passam antes de sua implementação ideal ou simplesmente eficaz na economia nacional. Essa distância está diminuindo?

- GM: A oportunidade real de reduzir o tempo "da ideia à máquina" surgiu após o advento do CAD - sistemas de design automático. Não falarei sobre o caminho histórico que eles percorreram, embora em si seja interessante e instrutivo, mas apenas falarei sobre seus princípios básicos.

O que é sistema moderno trabalho de design? Consiste em três estágios inter-relacionados. A primeira é a formação dos termos de referência do projeto: um diálogo homem-máquina para a elaboração de um diagrama esquemático. Naturalmente, o projeto deve se basear nas ideias científicas mais modernas, levar em consideração as possibilidades de implementação, restrições nos recursos necessários. São, por assim dizer, "discussões" entre uma pessoa e um computador, em cuja memória estão armazenadas todas as informações necessárias - desde modelos teóricos a todo tipo de restrições. O resultado final da primeira etapa é o "esboço" do projeto.

Então chega a hora de seu estudo de projeto detalhado. Na segunda etapa, são amplamente utilizados pacotes de aplicativos focados nos problemas deste projeto. Esta operação, se necessário, é combinada com um sistema de busca das melhores soluções com base na experiência do pesquisador. Como resultado, aparece um conjunto completo de documentação de projeto e sua exibição gráfica.

E, por fim, está sendo elaborado um projeto de preparação tecnológica da produção para a produção de produtos seriados.

Mas acontece que a ideia do carro é boa e o desenvolvimento do design é bastante sólido, mas é impossível produzir produtos em massa por um motivo ou outro. Então começa o chamado processo de design iterativo - levando em consideração as restrições ditadas pela produção. Às vezes isso afeta os aspectos fundamentais do projeto, e tudo parece se repetir - desde o nível de conclusão, ou mesmo o estudo secundário da tarefa técnica. E assim por diante até o resultado desejado.

É claro que a presença de um computador reduz drasticamente o tempo necessário para passar pelas três etapas indicadas. E quanto mais cedo uma ideia científica for incorporada a uma nova máquina ou tecnologia, maior será o efeito econômico recebido pela economia nacional. Mas os benefícios do uso de computadores estão longe de serem esgotados.

O sistema de projeto automático para máquinas-ferramentas, centros de usinagem ou TVs em cores é fruto do intenso esforço de cientistas, designers, tecnólogos e programadores. Afinal, primeiro você precisa de pacotes de software de aplicativo projetados para acelerar o trabalho de design. Então, os mesmos pacotes podem servir bem em todos os departamentos de design e em empresas onde nascem novas tecnologias. Em comparação com a forma tradicional, quando cada equipe agia à sua maneira, o ganho é enorme. Anteriormente, o projeto levava anos, agora - semanas e até dias.

É verdade que os pacotes de software para CAD, trazidos para os padrões apropriados, são bastante trabalhosos e acabam sendo muito caros até agora. Mas, uma vez surgidos, são capazes de satisfazer quaisquer designers e tecnólogos, fornecendo-lhes um vasto leque de conhecimentos programados. Os pacotes de software de aplicativos estão se tornando nosso tesouro nacional. E não é de surpreender que desde 1983 eles e outros softwares de computador sejam considerados produtos comerciais em nosso país. Esse passo importante estimular o desenvolvimento de software matemático para computadores por meios econômicos.

- Hoje, o volume das mais diversas informações - científicas, econômicas, tecnológicas, sociais - cresce literalmente como uma bola de neve, e já é difícil navegar no oceano da informação sem o auxílio de um computador. Como isso é feito na prática?

- GM: Os computadores eletrônicos são amplamente utilizados no campo da informação - desde a criação de bancos de dados até a organização de mecanismos de pesquisa eficazes.

Começamos organizando as mais complexas fluxos de informação, combinando uma vasta massa de informações em seções, subseções e parágrafos especiais. Todos eles têm indexação consistente e o computador pode passar de grandes matrizes de informações homogêneas para outras cada vez menores. Como resultado, estreitando continuamente o círculo de pesquisa, a máquina atinge seu objetivo - encontra o que o usuário está interessado.

Bancos de dados de natureza diferente - muitas centenas e até milhares. Coletá-los todos juntos, em um único sistema de computação, é simplesmente irreal. De fato, vamos pegar pelo menos três bancos de dados - sobre compostos orgânicos sintetizados, sobre o estado imunológico do paciente e sobre a composição e características das estrelas na Galáxia. Claro, esses dados têm algo em comum, mas as próprias informações de tais bancos de dados, as áreas e métodos de uso são completamente diferentes. Por um lado, eles não podem ser "arrancados" da equipe de institutos de pesquisa, clínicas, observatórios, bibliotecas - sem eles, logo perderão seu frescor e, portanto, seu valor. Por outro lado, e isso é natural, é necessário disponibilizar qualquer base de dados a todos os usuários. Em outras palavras, eles devem ser combinados. Onde está a saída da contradição existente? Foi encontrado na organização de um sistema de conhecimento distribuído.

Na verdade, por que tentar combinar o incompatível? É muito melhor dar a cada equipe de pesquisadores um computador, ainda que pequeno e com memória suficientemente ampla, para criar sua própria base estruturada em padrões. Os "donos" desse banco de dados irão constantemente desenvolvê-lo e atualizá-lo - afinal, estamos falando de informações vitais para eles. Um usuário de qualquer outra instituição, "entrando" neste banco de dados por meio de canais de comunicação, adquire as informações mais atualizadas e qualificadas. Ou seja, uma equipe é capaz de fornecer informações relevantes para todo o país. Todas essas fontes de informação especializadas constituem um sistema de conhecimento distribuído. Se agora eles forem combinados entre si, chegaremos a um único sistema de bancos de dados do país. Esta é a principal forma de desenvolvimento da moderna tecnologia da informação.

Agora, por exemplo, o Instituto de Química Orgânica da Seção Siberiana da Academia de Ciências da URSS, mediante solicitação de teletipo de qualquer usuário, pode responder se um composto químico com os parâmetros indicados foi obtido anteriormente ou não. Mas o número de compostos químicos, se não me engano, aumenta anualmente em cerca de duas a três dezenas de milhares. É necessário explicar mais uma vez o quanto esse "certificado eletrônico" economiza o tempo do químico orgânico, o poupa de redescobrir substâncias já sintetizadas.

Ou o trabalho de design de que acabamos de falar. Qualquer nova máquina ou dispositivo técnico deve corresponder pelo menos ao nível mundial. Mas esse nível mundial deve ser continuamente “monitorado”, prontamente inserido em bancos de dados com novas informações vindas de países diferentes. Estamos falando aqui de dezenas e centenas de milhares de tipos de produtos.

A sociedade se tornará cada vez mais informatizada. Primeiro as constantes fundamentais, depois os sistemas de dados técnicos e, finalmente, os textos semânticos como os mais visão complexa informações - essas são as etapas de formação de uma única rede de informações de nosso país. No entanto, este é apenas o começo da jornada. À frente está um trabalho enorme e muito interessante sobre o uso do conhecimento acumulado pelo homem e sistematizado com o auxílio da tecnologia de computação eletrônica.

- É sabido que os computadores são capazes de resolver os problemas mais complexos da ciência e da tecnologia. Seguindo as instruções da pesquisadora, no processo de responder, ela passa por inúmeras opções e se detém na melhor delas. Afinal, um computador geralmente opera de acordo com um programa claramente formulado. mesma pesquisa solução ótima e o sistema de enumeração oferecido a ela por um homem. Mas as máquinas eletrônicas modernas têm inteligência própria?

- GM: Já no primeiro estágio do desenvolvimento dos computadores, as pessoas começaram a ensiná-los a "pensar" e tirar pelo menos conclusões elementares, mas bastante lógicas. É verdade que os limites entre um sistema de computador totalmente programado e sua “iniciativa” são muito arbitrários, mas, por assim dizer, ainda existe uma “iniciativa programada”.

Criando linguagens de programação cada vez mais perfeitas, uma pessoa se esforça para escrever as condições do problema de uma forma próxima à linguagem natural. Por exemplo, ele instrui a máquina a calcular a asa de uma aeronave de tal forma, qualidade de superfície e tamanho, levando em conta certas velocidades do fluxo de ar. O computador, de acordo com as informações recebidas, deve com precisão, nos mínimos detalhes, compor um problema matemático. Mais recentemente, isso foi feito por um engenheiro de software. Os sistemas existentes para exibir as condições iniciais do problema são tais que o computador não os lida pior. E o mais importante - em questão de minutos ou horas, ao contrário das semanas e meses que um especialista munido de conhecimento e inteligência precisa. Acontece que as máquinas modernas "aprenderam" a escolher operações intermediárias racionais ou até ótimas. E isso significa que eles são capazes de tomar decisões quando várias opções para a implementação de cálculos em software são possíveis. Aqui, no nível das linguagens de máquina e tradutores correspondentes - formas de traduzir uma linguagem em instruções de máquina, encontramos pela primeira vez a inteligência artificial de um computador.

No entanto, assim que os computadores começaram a ser usados ​​no trabalho de design, para construir sistemas automatizados gerenciamento de banco de dados ou processos tecnológicos, os pesquisadores tiveram a ideia de introduzir elementos criativos no software. Digamos que um designer comece a projetar uma peça de máquina em uma tela. Ele precisa saber as dimensões da peça, bem como as características de entrada e saída - afinal, a peça deve caber na futura máquina. O controle sobre a observância dessas condições indispensáveis ​​cabe ao computador. Se eles forem violados na pesquisa de design, o computador informará imediatamente a pessoa sobre isso. Ela atua como uma assistente ou especialista experiente. Este é novamente um elemento de inteligência artificial.

Para uma peça do banco de dados, você precisa selecionar um material com a resistência necessária, com determinados parâmetros de temperatura, etc. A pedido, o computador encontra os conjuntos de materiais necessários e os oferece à pessoa. O projetista, guiado por sua experiência, dá ao computador a tarefa, dadas as características conhecidas do material selecionado, de calcular a resistência, temperatura e outros campos da peça. Se os resultados do cálculo o satisfizerem, o trabalho está concluído e a peça está pronta. Caso contrário, ele escolhe outro material adequado e tudo se repete novamente. Como você pode ver, o designer e o computador entram em contato de forma interativa, e tudo o que os assistentes tiveram que fazer, usando livros de referência e os esquemas de cálculo correspondentes, é feito pelo computador. Ele agora substitui o homem não apenas na execução do trabalho mecânico, mas também nas conclusões lógicas.

É onde a lógica e as conclusões lógicas começam que começa a manifestação da inteligência artificial. Uma pessoa gradualmente transfere cada vez mais suas funções de designer-pesquisador para uma máquina, deixando para trás apenas as mais fundamentais, onde a criatividade e o conhecimento não programado não podem ser dispensados.

A modelagem da inteligência ocupa um lugar especial no desenvolvimento Ciência moderna. Não estou falando, por exemplo, sobre a derivação de novos teoremas matemáticos, embora aqui muito já tenha sido alcançado com a ajuda da álgebra da lógica, em particular da escola de Leningrado do professor N.A. Shanin, que alcançou excelentes resultados na demonstração de teoremas na teoria dos conjuntos. Vamos pegar coisas mais simples. Todos nós somos ensinados na escola a resolver problemas geométricos e trigonométricos. Mas o mesmo pode ser "aprendido" e computadores. Portanto, se um cientista mais tarde encontrar um problema de geometria euclidiana no curso de sua pesquisa, ele será imediatamente resolvido pela máquina.

Avançar. Na matemática, e especialmente na matemática computacional, muitos algoritmos universais e especializados para resolver problemas relacionados à álgebra linear, equações diferenciais e integrais foram desenvolvidos hoje. Destes, também é possível construir bancos de dados e motores de busca para a escolha de algoritmos com a ajuda dos quais o problema será resolvido pelo computador da melhor maneira. E este é um elemento de inteligência artificial.

Integração exata, diferenciação, expansão de funções em série também está se tornando uma esfera que uma pessoa já está transferindo para a tecnologia de computação eletrônica.

Os meios de intelectualização da resolução de problemas no computador e os principais modelos serão desenvolvidos em um futuro previsível com base no diálogo entre o homem e a máquina. É na cooperação do intelecto humano superior, que não pode ser totalmente descrito, e dos elementos cada vez mais aprimorados da inteligência artificial do computador com sua enumeração excepcionalmente rápida de matrizes de dados, as informações necessárias e a busca por várias otimizações - a perspectiva de usar computadores eletrônicos.

Enquanto isso, um objetivo muito mais modesto está em pauta: ensinar os computadores a nos entender no nível de uma linguagem simples, mas natural; dar conselhos a uma pessoa que não se dedica às sutilezas dos algoritmos para resolver problemas complexos; encontrar as melhores soluções; refletir informações volumétricas na forma de gráficos e hologramas; responda-nos com fala sintetizada.

Isso está longe de ser completo, mas a lista principal de problemas de inteligência artificial que uma pessoa dota de um computador. Dá para aumentar o ritmo da pesquisa científica, a velocidade e a qualidade do trabalho de design, para suporte de informação e gestão dos processos produtivos. Se somarmos a isso o uso ativo de computadores na medicina, bancos, comércio, transportes e muitas outras áreas, veremos um horizonte verdadeiramente infinito para o uso de computadores. O limite de sua aplicabilidade hoje só pode ser definido por nossa imaginação.

- Como será uma sociedade industrialmente desenvolvida com a introdução em massa das conquistas da tecnologia de computação eletrônica? Onde as mudanças causadas pelo computador serão mais perceptíveis?

- GM: Em primeiro lugar, na produção social. O próprio conteúdo do trabalho mudará e sua produtividade aumentará dez vezes.

A produção em série moderna baseia-se na divisão do trabalho, na realização de operações especializadas que não requerem habilidades especiais, e os computadores aumentam muito as possibilidades de sua automação completa, eliminando operações repetitivas, monótonas e tediosas para uma pessoa. Portanto, em primeiro lugar, esses tipos de empregos desaparecerão nas empresas industriais. Mas não só eles. Hoje, muitas fábricas já operam máquinas CNC ou mesmo centros de usinagem especiais. No entanto, não devemos esquecer que, com o aparecimento deles, a natureza das funções de um operador de máquina qualificado mudou. Ele agora apenas observa os equipamentos automatizados. A figura do torneiro virtuoso é coisa do passado. E vice-versa, há uma necessidade crescente de especialidades altamente qualificadas - de engenheiros para operação de equipamentos microeletrônicos, especialistas em software.

No próximo século - e antes que chegue, a maioria dos empregos industriais parecerá muito diferente. Eles serão ocupados por robôs que podem "ver", "ouvir", "tocar", reagir à radiação ultravioleta, infravermelha ou radioativa, autoprogramar e reprogramar. Já estão sendo criadas as primeiras empresas totalmente automatizadas, onde praticamente não há trabalho humano vivo. Máquinas automáticas que não sabem descansar 24 horas por dia, com produtividade incomensuravelmente superior à de uma pessoa e, além disso, “se reproduzindo”, é uma realidade próxima.

E você precisa estar preparado para essa realidade. É preciso ensinar os alunos de uma forma diferente (já está em curso a reforma da escola do ensino secundário geral), reconstruir todo o sistema do ensino superior, mudar a natureza da formação e reconversão dos técnicos e trabalhadores, ensinar os chefes de empresas para usar a tecnologia eletrônica de forma eficaz.

A ciência, a tecnologia, a produção, o progresso científico e tecnológico em geral exigem que o foco de atenção na formação de especialistas de todas as categorias se desloque da simples assimilação de grandes quantidades de informação para a sua assimilação criativa, a percepção de ideias em constante mudança, novas tendências do desenvolvimento moderno.

O próprio aparecimento de computadores dá um poderoso impulso à criação de tais métodos de ensino em escolas, escolas técnicas e universidades que aumentariam as habilidades criativas de uma pessoa armada com tecnologia de computador.

Em uma palavra, todos precisam mudar seus métodos habituais de trabalho e voltar a estudar. Aprenda a viver e trabalhar em um mundo novo e em rápida mudança, o que é impensável sem o uso mais amplo da tecnologia de computação moderna.

Para hospedagem em museu virtual o artigo foi preparado por Ponarin O.S., Fedorova A.P., Brest.
Do livro "Horizontes de busca científica", Marchuk G.I. Editora "Rússia Soviética", Moscou, 1987
17 de fevereiro de 2017

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