История развития информатики

История развития информатики

Информатика как наука стала развиваться с середины прошлого столетия, что связано с появлением ЭВМ и начинающейся компьютерной революцией.

Появление вычислительных машин в 50-е годы XXвека создало для информатики необходимую ей аппаратную поддержку, или, иначе говоря, благоприятную среду для ее развития как науки. Всю историю информатики принято разбивать на два больших этапа: предыстория и история.

Предыстория информатики такая же древняя, как и история развития человеческого общества. В предыстории выделяют (весьма приближенно) ряд этапов. Каждый из этих этапов характеризуется по сравнению с предыдущим резким возрастанием возможностей хранения, передачи и обработки информации.

Начальный этап предыстории — освоение человеком развитой устной речи. Членораздельная речь, язык стал специфическим социальным средством хранения и передачи информации.

Второй этап — возникновение письменности. Прежде всего резко возросли, по сравнению с предыдущим этапом, возможности по хранению информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. Кроме того, возникновение письменности было необходимым условием для начала «пития наук (вспомним Древнюю Грецию, например). С этим же том, по всей видимости, связано и возникновение понятия натуральное число. Все народы, обладавшие письменностью, владели понятием числа и пользовались той или иной системой счисления.

Третий этап — книгопечатание. Книгопечатание можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение информации было поставлено на поток, на промышленную основу. По сравнению с предыдущим этот этап не столько увеличил возможности по хранению (хотя и здесь был выигрыш: письменный источник — это один-единственный экземпляр, печатная книга — целый тираж экземпляров, а следовательно, и малая вероятность потери информации при хранении (вспомним «Слово о полку Игореве»)), сколькодоступность информации и точность ее воспроизведения.

Четвертый и последний этап предыстории связан с успехами точныхнаук (прежде всего математики и физики) и начинающейся в то время научно-технической революцией. Этот этап характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа добавилось и телевидение, кроме средств связи появились новые возможности по получению и восприятию информации — фотография и кино. К ним также можно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски).

С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение Информатики как науки, начало ее истории. Для такой «привязки» имеются несколько причин. Во-первых, сам термин «информатика» появился на свет благодаря развитию вычислительной техники, и поэтому ну под ним понималась наука о вычислениях (первые ЭВМ большей частью использовались для проведения числовых расчетов), во-вторых, выделению информатики в отдельную науку способствовало такое важное свойство современной вычислительной техники, единая форма представления обрабатываемой и хранимой информации.Вся информация, вне зависимости от ее вида, хранится и обрабатывается на ЭВМ в двоичной форме. Так получилось, что ком­пьютер в одной системе объединил хранение и обработку числовой, текстовой (символьной) и аудиовизуальной (звук, изображение) информации. В этом состояла инициирующая роль вычислительной техники при возникновении и оформлении новой науки.

На сегодняшний день информатика представляет собой комплексную научно-техническую дисциплину. Информатика под своим названием объединяет довольно обширный комплекс наук, каждая из которых занимается изучением одного из аспектов понятия информация. Предпринимаются интенсивные усилия ученых по сближению наук, составляющих информатику. Однако процесс сближения этих научных дисциплин идет довольно медленно и создание единой и всеохватывающей науки об информации представляется делом будущего.

 

Информатика как единство науки и технологии

Информатика - отнюдь не только “чистая наука”. У нее, безусловно, имеется научное ядро, но важная особенность информатики - широчайшие приложения, охватывающие почти все виды человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др. И, может быть, главное из них - совершенствование социального управления на основе новых информационных технологий.

Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам (в самом широком смысле этого понятия). Когда разрабатываются новые носители информации, каналы связи, приемы кодирования, визуального отображения информации и многое другое, конкретная природа этой информации почти не имеет значения. Для разработчика системы управления базами данных (СУБД) важны общие принципы организации и эффективность поиска данных, а не то, какие конкретно данные будут затем заложены в базу многочисленными пользователями. Эти общие закономерности есть предмет информатики как науки.

Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий, используя, ставшие традиционными, сокращения.

АСУ - автоматизированные системы управления - комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ.

АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т.д.

АСНИ - автоматизированная система научных исследований - программно-аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.

АОС - автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т.д.

САПР-система автоматизированного проектирования - программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения редакционно-издательской деятельности - спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.

 

 

Единицы количества информации, вероятностный и объемный подход

Формула Хартли, вывод формулы Хартли

Определить понятие “количество информации” довольно сложно. В решении этой проблемы существуют два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов XX века один из основоположников кибернетики американский математик Клод Шеннон развил вероятностный подход к измерению количества информации, а работы по созданию ЭВМ привели к “объемному” подходу.

Вероятностный подход

Рассмотрим в качестве примера опыт, связанный с бросанием правильной игральной.кости, имеющей N граней (наиболее распространенным является случай шестигранной кости: N = 6). Результаты данного опыта могут быть следующие: выпадение грани с одним из следующих знаков: 1,2,... N. Введем в рассмотрение численную величину, измеряющую неопределенность -энтропию (обозначим ее Н). Величины N и Н связаны между собой некоторой функциональной зависимостью:

H = f (N), (1.1) а сама функция f является возрастающей, неотрицательной и определенной (в рассматриваемом нами примере) для N = 1, 2,... 6.

Рассмотрим процедуру бросания кости более подробно:

1) готовимся бросить кость; исход опыта неизвестен, т.е. имеется некоторая неопределенность; обозначим ее H1;

2) кость брошена; информация об исходе данного опыта получена; обозначим количество этой информации через I;

3) обозначим неопределенность данного опыта после его осуществления через H2. За количество информации, которое получено в ходе осуществления опыта, примем разность неопределенностей “до” и “после” опыта:

I = H1 – H2 (1.2) Очевидно, что в случае, когда получен конкретный результат, имевшаяся неопределенность снята (Н2 = 0), и, таким образом, количество полученной информации совпадает с первоначальной энтропией. Иначе говоря, неопределенность, заключенная в опыте, совпадает с информацией об исходе этого опыта. Заметим, что значение Н2 могло быть и не равным нулю, например, в случае, когда в ходе опыта следующей выпала грань со значением, большим “З”. Следующим важным моментом является определение вида функции f в формуле (1.1). Если варьировать число граней N и число бросаний кости (обозначим эту величину через М), общее число исходов (векторов длины М, состоящих из знаков 1,2,.... N) будет равно N в степени М: X=NM. (1.3) Так, в случае двух бросаний кости с шестью гранями имеем: Х=62=36. Фактически каждый исход Х есть некоторая пара (X1, X2), где X1 и X2 – соответственно исходы первого и второго бросаний (общее число таких пар – X). Ситуацию с бросанием М раз кости можно рассматривать как некую сложную систему, состоящую из независимых друг от друга подсистем – “однократных бросаний кости”. Энтропия такой системы в М раз больше, чем энтропия одной системы (так называемый “принцип аддитивности энтропии”): f(6M) = M ∙ f(6) Данную формулу можно распространить и на случай любого N: F(NM) = M ∙ f(N) (1.4) Прологарифмируем левую и правую части формулы (1.3): lnX=M ∙ lnN, М=lnX/1nM. Подставляем полученное для M значение в формулу (1.4): Обозначив через К положительную константу, получим: f(X) =К ∙ lnХ, или, с учетом (1.1), H=K ∙ ln N. Обычно принимают К = 1 / ln 2. Таким образом H = log2 N. (1.5) Это – формула Хартли.

Объемный подход

В двоичной системе счисления знаки 0 и 1 будем называть битами (от английского выражения Binary digiTs – двоичные цифры). Отметим, что создатели компьютеров отдают предпочтение именно двоичной системе счисления потому, что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния: некоторый физический элемент, имеющий два различных состояния: намагниченность в двух противоположных направлениях; прибор, пропускающий или нет электрический ток; конденсатор, заряженный или незаряженный и т.п. В компьютере бит является наименьшей возможной единицей информации. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов. При этом, в частности, невозможно нецелое число битов (в отличие от вероятностного подхода). Для удобства использования введены и более крупные, чем бит, единицы количества информации. Так, двоичное слово из восьми знаков содержит один, байт информации, 1024 байта образуют килобайт (кбайт), 1024 килобайта – мегабайт (Мбайт), а 1024 мегабайта – гигабайт (Гбайт). Между вероятностным и объемным количеством информации соотношение неоднозначное. Далеко не всякий текст, записанный двоичными символами, допускает измерение объема информации в кибернетическом смысле, но заведомо допускает его в объемном. Далее, если некоторое сообщение допускает измеримость количества информации в обоих смыслах, то они не обязательно совпадают, при этом кибернетическое количество информации не может быть больше объемного.В дальнейшем практически всегда количество информации понимается в объемном смысле.

 

ASCII. Unicode.

Источник – это устройство, которое передает информацию.

Кодировщик - Устройства, обеспечивающие кодирование.

Помехи – это модель шумов, помех и других сигналов, заглушающих основной сигнал. Источники помех могут быть внешними, например, так называемые "наводки" от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений, приводящие к появлению нарушений в радиосвязи; одновременное действие нескольких близко расположенных однотипных источников (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут приводить и внутренние особенности данного канала, например, физические неоднородности носителя; паразитные явления в шинах. Если уровень помех оказывается соизмерим с интенсивностью несущего сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается вообще невозможной.

Декодировщик – это прибор, который принимает закодированные единицы информации, раскодирует и пишет в буфер для приемника.

Приемник – это устройство, принимающее информацию от Источника.

 

(Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации, о чем речь пойдет ниже.

После прохождения вторичного сообщения по каналу связи оно попадает в приемное устройство, где одновременно преобразуется в форму, необходимую для дальнейшей интерпретации. Если перед передачей применялось кодирование, после приема вторичное сообщение направляется в декодер (ДК) и лишь затем – к получателю (потребителю) информации. При этом декодер может быть совмещен с преобразователем (например, телеграфный аппарат или компьютер) или с приемником информации (радист, принимающий сигналы азбуки Морзе и интерпретирующий их)).

ASCII (англ. American Standard Code for Information Interchange) — американская стандартная кодировочная таблица для печатных символов и некоторых специальных кодов. ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов. Изначально разработанная как 7-битная, с широким распространением 8-битного байта ASCII стала восприниматься как половина 8-битной. В компьютерах обычно используют расширения ASCII с задействованной второй половиной байта (например КОИ-8).

Юнико́д (англ. Unicode) — стандарт кодирования символов, позволяющий представить знаки практически всех письменных языков.Стандарт предложен в 1991 году некоммерческой организацией «Консорциум Юникода» Применение этого стандарта позволяет закодировать очень большое число символов из разных письменностей: в документах Unicode могут соседствовать китайские иероглифы, математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и кириллицы, при этом становится ненужным переключение кодовых страниц.

 

Алгебра логики. Таблица истинности основных логических операций (И ИЛИ НЕ ИНЕ ИЛИНЕ)

Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями.Чаще всего предполагается что высказывания могут быть только истинными или ложными. Базовыми элементами, которыми оперирует алгебра логики, являются высказывания.

Логическое сложение или дизъюнкция: Дизъюнкция - это сложное логическое выражение, которое истинно, если хотя бы одно из простых логических выражений истинно и ложно тогда и только тогда, когда оба простых логических выраженныя ложны.

Обозначение: F = A + B.

A B F

1 1 1

1 0 1

0 1 1

0 0 0

 

Логическое умножение или конъюнкция: Конъюнкция - это сложное логическое выражение, которое считается истинным в том и только том случае, когда оба простых выражения являются истинными, во всех остальных случаях данное сложеное выражение ложно.

Обозначение: F = A & B.

A B F

1 1 1

1 0 0

0 1 0

0 0 0

 

Логическое отрицание или инверсия: Инверсия - это сложное логическое выражение, если исходное логическое выражение истинно, то результат отрицания будет ложным, и наоборот, если исходное логическое выражение ложно, то результат отрицания будет истинным. Другими простыми слова, данная операция означает, что к исходному логическому выражению добавляется частица НЕ или слова НЕВЕРНО, ЧТО.

A неА

1 0

0 1

 

Логическое следование или импликация:Импликация - это сложное логическое выражение, которое истинно во всех случаях, кроме как из истины следует ложь. Тоесть данная логическая операция связывает два простых логических выражения, из которых первое является условием (А), а второе (В) является следствием.

A B F

1 1 1

1 0 0

0 1 1

0 0 1

 

Логическая равнозначность или эквивалентность:Эквивалентность - это сложное логическое выражение, которое является истинным тогда и только тогда, когда оба простых логических выражения имеют одинаковую истинность.

A B F

1 1 1

1 0 0

0 1 0

0 0 1

 

Порядок выполнения логических операций в сложном логическом выражении.

1. Инверсия;

2. Конъюнкция;

3. Дизъюнкция;

4. Импликация;

5. Эквивалентность.

Нечеткая логика

раздел математики, являющийся обобщением классической логики и теории множеств. Понятие нечёткой логики было впервые введено профессором Лютфи Заде в 1965 году. В его статье понятие множества было расширено допущением, что функция принадлежности элемента к множеству может принимать любые значения в интервале [0...1], а не только 0 или 1. Такие множества были названы нечёткими. Также автором были предложены различные логические операции над нечёткими множествами и предложено понятие лингвистической переменной, в качестве значений которой выступают нечёткие множества.

Предметом нечёткой логики является построение моделей приближенных рассуждений человека и использование их в компьютерных системах. В настоящее время существует по крайней мере два основных направления научных исследований в области нечёткой логики:

-нечёткая логика в широком смысле (теория приближенных вычислений);

-нечёткая логика в узком смысле (символическая нечёткая логика).

Технологий. Примеры ущерба наносимого информационными технологиями. Кража электронной личности.

По мере развития и модернизации компьютерных систем и программного обеспечения возрастает объем и повышается уязвимость хранящихся в них данных. Одним из новых причин, резко повысивших эту уязвимость, является массовое производство программно-совместимых мощных персональных ЭВМ, которое явилось одной из причин появления нового класса программ-вандалов - компьютерных вирусов. Наибольшая опасность, возникающая в связи с опасностью заражения программного обеспечения компьютерными вирусами, состоит в возможности искажения или уничтожения жизненно-важной информации, которое может привести к финансовым и временным потерям.

Растет количество атак, они становятся все изощреннее. Преступления в сфере информационных технологий включают как распространение вредоносных вирусов, взлом паролей, кражу номеров кредитных карточек и других банковских реквизитов (фишинг), так и распространение противоправной информации (клеветы, материалов порнографического характера, материалов, возбуждающих межнациональную и межрелигиозную вражду и т.п.) через Интернет, коммунальные объекты.

В зарубежных государствах, в частности США, получили распространение аферы, связанные с продажей доменных имен: производится массовая рассылка электронных сообщений, в которых, например, сообщают о попытках неизвестных лиц зарегистрировать доменные имена, похожие на адреса принадлежавших адресатам сайтов и владельцам сайтов предлагается зарегистрировать ненужное им доменное имя, чтобы опередить этих лиц.

Ущерб, наносимый, например, спамом:

1. Трафик. Трафик входящей почты обычно оплачивает получатель спамерских писем. Это особенно актуально в случае подключения к Интернету по телефонной линии. Но и для компаний, оплачивающих трафик при соединении по выделенной линии, финансовый ущерб из-за большого объема пересылаемой почты и соответственно большого объема спама может оказаться очень существенным.

2. Потери рабочего времени. Средний офисный работник тратит на просмотр и удаление спама от 10 до 20 минут рабочего времени в день. Умножив это время на количество сотрудников в крупной компании, можно получить весьма ощутимые цифры.

3. Дыра в системе безопасности. Однако ущерб от спама определяется не только затратами рабочего времени и оплатой лишнего трафика. Спамерские письма систематически становятся переносчиками вредоносных программ, поскольку довольно часто рассылаются с приложениями в виде программ, документов Word или Excel, в которых могут содержаться вирусы.

Кража личности - Жертвами такого рода воровства сейчас становятся примерно 10 млн. американцев в год. В Штатах на сегодня это наиболее активно развивающийся вид преступности. Суммарно жертвы аферистов потеряли $265 млн. Недавно консультант минфина США заявил, что киберпреступность стала более прибыльным занятием, чем наркоторговля. Полицейские службы просто не поспевают за развитием событий. Общее количество зафиксированных компьютерных преступлений так велико, что его просто трудно осознать.

Что делать?

- Не захламляйте собственный компьютер. Содержите в порядке и вовремя обновляйте антивирусные и антишпионские программы, проводите регулярную чистку компьютера.

- Поставьте заслон. Убедитесь, что задействован встроенный межсетевой экран Windows. Еще лучше обзавестись специализированным межсетевым.

- Сначала думайте, а уж потом жмите на клавиши. Многие приходящие по почте вирусы и черви самоустанавливаются в вашем компьютере после одного-единственного нажатия на клавишу.

- Избавьтесь от «хвостов». Обзаведитесь уничтожителем документов, желательно с перекрестной нарезкой, и тщательно уничтожайте все приходящие по почте счета и отчеты.

- Следите за собой. Внимательно следите за состоянием вашего счета и сообщениями от вашего банка. Мелкие жулики могут снимать с вашего счета долларов по 20, а то и меньше.

- Не щелкайте клювом. Смотрите с подозрением на любое электронное письмо, запрашивающее вашу личную или финансовую информацию. Банки и продавцы никогда не рассылают писем с просьбами к своим клиентам «обновить счета». Если вы сомневаетесь в подлинности полученного письма, позвоните в компанию, которая его якобы прислала.

- Действуйте без промедления. Если у вас украли идентификационную информацию, сразу бейте тревогу. Позвоните в банк, который отвечает за ваши кредитные карты.

 

Поколения ЭВМ.

1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.

2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.

3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).

4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

ЭВМ первого поколения были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC – представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.

ЭВМ второго поколения. В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски. Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Четвертое поколение ЭВМ. Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). В 1976 году на свет появился первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

 

Технологии SIMD.

SIMD (англ. single instruction, multiple data — одиночный поток команд, множественный поток данных, ОКМД) — принцип компьютерных вычислений, позволяющий обеспечить параллелизм на уровне данных.

SIMD-компьютеры состоят из одного командного процессора (управляющего модуля), называемого контроллером, и нескольких модулей обработки данных, называемых процессорными элементами. Управляющий модуль принимает, анализирует и выполняет команды. Если в команде встречаются данные, контроллер рассылает на все процессорные элементы команду, и эта команда выполняется на нескольких или на всех процессорных элементах. Каждый процессорный элемент имеет свою собственную память для хранения данных. Одним из преимуществ данной архитектуры считается то, что в этом случае более эффективно реализована логика вычислений. До половины логических инструкций обычного процессора связано с управлением выполнением машинных команд, а остальная их часть относится к работе с внутренней памятью процессора и выполнению арифметических операций. В SIMD компьютере управление выполняется контроллером, а «арифметика» отдана процессорным элементам.SIMD-процессоры называются также векторными.

 

Краткое обозрение технологий SIMD

Технология MMX основывается на:

64-битных MMX-регистрах

поддержке операций SIMD над упакованными целыми в виде байтов, слов и двойных слов

Инструкции MMX полезны в мультимедийных и коммуникационных приложениях

 

SSE основывается на:

128-битных XMM-регистрах

128-битных типах данных, содержащих четыре упакованных операнда с плавающей точкой одинарной точности

инструкциях предвыборки данных

инструкциях хранения в течение неопределенного срока и других инструкций кэширования и упорядочивания памяти

дополнительной поддержке 64-битных целых SIMD

Инструкции SSE полезны при обработке трехмерной геометрии, 3D-рендеринга, распознавания речи, а также для кодирования и декодирования видео.

 

SSE2 добавляют следующее:

128-битный тип данных с двумя упакованными операндами с плавающей точкой двойной точности

128-битные типы данных для целочисленных операций SIMD над целыми в виде шестнадцати байт, восьми слов, четырех двойных слов или двух четверных слов.

Поддержку арифметики SIMD над 64-битными целочисленными операндами

Инструкции для конвертирования между новыми и существующими типами данных

Дополнительная поддержка перемешивания данных

Дополнительная поддержка операций кэширования и упорядочивания памяти

Инструкции SSE2 полезны для обработки 3D графики, кодирования и декодирования видео и шифрования.

 

SSE3 добавляет следующее:

SIMD операции с плавающей точкой для ассиметричных и горизонтальных вычислений

Специальную 128-битную загрузочную инструкцию для избежания разделения нити КЭШа

x87 FPU – инструкцию для конвертирования в целое независимо от FCW (floating-point control word)

инструкции для поддержки синхронизации потоков

Инструкции SSE3 могут применяться в научных, видео и многопоточных приложениях.

 

Характеристики видеокарт.

Характеристик у них довольно много, в этом разделе мы рассмотрим самые важные из них.

Тактовая частота видеочипа. Рабочая частота GPU измеряется в мегагерцах, в миллионах тактов в секунду. Эта характеристика прямо влияет на производительность видеочипа, чем она выше, тем больший объем работы чип может выполнить в единицу времени, обработать большее количество вершин и пикселей.

Скорость заполнения (филлрей т) Скорость заполнения показывает, с какой скоростью видеочип способен отрисовывать пиксели. Различают два типа филлрейта: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate).

Количество блоков пиксельных шейдеров (или пиксельных процессоров) Пиксельные процессоры — это одни из главных блоков видеочипа, которые выполняют специальные программы, известные также как пиксельные шейдеры. По числу блоков пиксельных шейдеров и их частоте можно сравнивать шейдерную производительность разных видеокарт.

Количество блоков вершинных шейдеров (или вершинных процессоров) Аналогично предыдущему пункту, эти блоки выполняют программы шейдеров, но уже вершинных.

Количество унифицированных шейдерных блоков (или универсальных процессоров) Унифицированные шейдерные блоки объединяют два типа перечисленных выше блоков, они могут исполнять как вершинные, так и пиксельные программы

Блоки текстурирования (TMU)

Эти блоки работают совместно с шейдерными процессорами всех указанных типов, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных данных, необходимых для построения сцены.

Блоки операций растеризации (ROP) Блоки растеризации осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга).

Объем видеопамяти

Собственная память используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, буферов и т.п. Казалось бы, что чем её больше — тем лучше. Но не всё так просто, оценка мощности видеокарты по объему видеопамяти — это наиболее распространенная ошибка! Значение объема памяти неопытные пользователи переоценивают чаще всего, используя его для сравнения разных моделей видеокарт. Оно и понятно — раз параметр, указываемый во всех источниках одним из первых, в два раза больше, то и скорость у решения должна быть в два раза выше, считают они. Реальность же от этого мифа отличается тем, что рост производительности растет до определенного объема и после его достижения попросту останавливается.

Ширина шины памяти

Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев.

Частота видеопамяти

Еще одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти, является её тактовая частота. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 500 МГц до 2000 МГц, то есть может отличаться в четыре раза.

Типы памяти

На видеокарты устанавливают несколько различных типов памяти. Старую SDR память с одинарной скоростью передачи мы рассматривать не будем, её уже почти нигде не встретишь. Все современные типы памяти DDR и GDDR позволяют передавать в два раза большее количество данных на той же тактовой частоте за единицу времени.

 

WINDOWS, WINDOWS NT, LINUX.

Xenix — Unix-подобная операционная система, лицензированная фирмой Microsoft у AT&T в конце 1970-х. Microsoft приобрела лицензию на Version 7 Unix у AT&T в 1979 году. 25 августа 1980 года было объявлено, что компания адаптирует эту систему для 16-разрядных микрокомпьютеров. Xenix отличалась от оригинальной 7-й редакции Unix элементами, привнесёнными из BSD.Microsoft не продавала Xenix непосредственно конечным пользователям, вместо этого она лицензировала систему поставщикам компьютеров, таким как Intel, Tandy, Altos и SCO, которые портировали её на свои архитектуры.

 

Первоначально UNIX была разработана в конце 1960-х годов сотрудниками Bell Labs, в первую очередь Кеном Томпсоном, Денисом Ритчи и Дугласом Макилроем. В 1969 году Кен Томпсон, стремясь реализовать идеи, которые были положены в основу MULTICS, но на более скромном аппаратном обеспечении написал первую версию новой операционной системы, а Брайан Керниган придумал для неё название — UNICS. Первые версии UNIX были написаны на ассемблере и не имели встроенного компилятора с языком высокого уровня. Примерно в 1969 году Кен Томпсон при содействии Дениса Ритчи разработал и реализовал язык Би (B), представлявший собой упрощённый (для реализации на миникомпьютерах) вариант разработанного в 1966 языка BCPL. Би, как и BCPL, был интерпретируемым языком. В 1972 году была выпущена вторая редакция UNIX, переписанная на языке Би. В 1969—1973 годах на основе Би был разработан компилируемый язык, получивший название Си.В 1973 году вышла третья редакция UNIX, со встроенным компилятором языка Си. 15 октября того же года появилась четвёртая редакция, с переписанным на Си системным ядром (в духе системы Multics, также написанной на языке высокого уровня ПЛ/1), а в 1975 — пятая редакция, полностью переписанная на Си.С 1974 года UNIX стал распространяться среди университетов и академических учреждений. С 1975 года началось появление новых версий, разработанных за пределами Bell Labs, и рост популярности системы. В том же 1975 году Bell Labs выпустила шестую редакцию, известную по широко разошедшимся комментариям Джона Лайонса

К 1978 году система была установлена более чем на 600 машинах, прежде всего, в университетах. Седьмая редакция была последней единой версией UNIX.

 

FreeBSD — свободная Unix-подобная операционная система, потомок AT&T Unix по линии BSD, созданной в университете Беркли. Разработка FreeBSD началась в 1993 году с быстрорастущего набора патчей пользователей системы 386BSD. Этот набор позже вырос и отделился от 386BSD в отдельную операционную систему, включив в себя код от Free Software Foundation. Первая официальная версия FreeBSD 1.0 вышла в декабре 1993 года. Walnut Creek CDROM согласилась распространять FreeBSD на компакт-диске и также предоставила для работы проекту отдельный компьютер с интернет-соединен