История компьютерной техники.

История компьютерной техники.

Счетно-решающие средства до появления ЭВМ

Одним из первых устройств (V - IV вв. до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать абак. Это специальная доска с углублениями, вычисления на ней производились перемещением камешков или костей.

Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок. В Древней Руси при счете применялось устройство похожее на абак, оно называлось "русский счет". В 17 веке этот прибор приобрел вид привычных русских счетов.

История развития компьютерной техники.

В начале 17 века французский математик и физик Блез Паскаль создал первую "суммирующую машину, названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание. В 1670-1680 годах немецкий математик Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все 4 арифметических действия.

В 1874 году петербургский инженер Однер сконструировал прибор под названием арифмометр, выполнявший довольно быстро выполнять все 4 арифметических действия над многозначными числами. В 30-е годы 20 века в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр "Феликс". Эти счетные устройства были основным техническим средством, облегчающими труд людей, связанных с обработкой больших массивов числовой информации.

Важным событием 19 века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как создатель первой вычислительной машины - прообраза настоящих компьютеров. В 1812 году он начал работать над своей "разностной машиной ". Беббидж хотел сконструировать машину, которая не только выполняла бы вычисления, но и могла бы работать по заранее составленной программе, например, вычисляла числовое значение заданной функции. Основным элементом его машины было зубчатое колесо - для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате можно было оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году ученый построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов. Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке "аналитической машины". Она должна была отличаться большей скоростью при более простой конструкции и приводиться в действие силой пара. "Аналитической машина" имела три основных блока. Первый блок для хранения чисел (память, назывался "склад"), второй блок выполняет арифметические операции ("мельница"), третий блок для управления последовательностью действий машины. Также были устройства для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Машина должна была действовать по программе, задающей последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Математик Ада Лайвлес (дочь поэта Байрона) разработала первые программы для машины Беббиджа. Из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован, но многие изобретатели воспользовались его идеями. Так, в 1888 году американец Холлерит создал табулятор, позволяющий автоматизировать вычисления при переписи населения. В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.

Конспект - История развития компьютерной техники.

В1941 году немецкий инженер Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханических реле, но из-за войны его труды не были опубликованы. В 1943 году в США на одном из предприятий фирмы IBM Эйкен создал более мощный компьютер "Марк-1", который использовался для военных расчетов. Но электромеханические реле работали медленно и ненадежно.

Первое поколение ЭВМ (1946 - середина 50-х годов) Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенными на одних и тех же научных и технических принципах.

Появление электронно-вакуумной лампы привело к созданию первой вычислительной машины. В 1946 году в США появилась вычислительная машина для решения задач под названием ЭНИАК (ENIAC -Electronic Numerical Integrator and Calculator - "электронный численный интегратор и калькулятор"). Этот компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1". Но большую часть времени он простаивал, т.к. для выполнения программы надо было несколько часов нужным образом подсоединять провода.

Совокупность элементов, из которых состоит компьютер, называется элементной базой. Элементной базой компьютеров I поколения служат электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы. Элементы соединялись проводами с помощью навесного монтажа. ЭВМ представляла собой множество громоздких шкафов и занимала специальный машинный зал, весила сотни тонн и расходовала сотни киловатт электроэнергии. ЭНИАК имел 20 тыс. электронных ламп. За 1 сек. Машина выполняла 300 операций умножения или 5000 операций сложения многоразрядных чисел.

В 1945 году известный американский математик Джон фон Нейман представил широкой научной общественности доклад, в котором сумел обрисовать формальную логическую организацию компьютера, отвлекшись от схем и радиоламп.

История развития компьютерной техники. Классические принципы функциональной организации и работы компьютера:

1. Наличие основных устройств: устройство управления (УУ), арифметико-логическое (АЛУ), запоминающее устройство(ОЗУ), устройства ввода-вывода;

2. Хранение данных и команд в памяти;

3. Принцип программного управления;

4. Последовательное выполнение операций;

5. Двоичное кодирование информации (первый компьютер "Марк-1" производил вычисления в десятичной системе счисления, но такую кодировку трудно реализовать технически, и позднее от нее отказались);

6. Использование для большей надежности электронных элементов и электрических схем (вместо электромеханических реле).

Первая отечественная ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева, и называлась она МЭСМ (малая электронная счетная машина). Позднее была создана БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина). Самой мощной ЭВМ первого поколения в Европе была советская ЭВМ М-20 с быстродействием 20 тыс. оп/сек., объем оперативной памяти - 4000 машинных слов. В среднем быстродействие ЭВМ первого поколения 10-20 тыс. оп/сек. Эксплуатация ЭВМ первого поколения слишком сложна из-за частого выхода из строя: электронные лампы часто перегорали и заменять их нужно было вручную. Обслуживанием такой ЭВМ занимался целый штат инженеров. Программы для таких машин писали в машинных кодах, надо было знать все команды машины и их двоичное представление. Кроме того стоили такие компьютеры миллионы долларов.

Поколения компьютеров.

1) К первому поколению обычно относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их системах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства.

Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие - порядка 10 - 20 тыс. операции в секунду.

Но это только техническая сторона. Очень важна и другая - способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности их математического обеспечения. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший эту программу, садился за пульт управления машины, вводил о отлаживал программы и производил по ним подсчет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени. Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.

Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета. Эти трудности начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

2) Второе поколение компьютерной техники - машины, сконструрованные примерно в 1955-1965гг. Характеризуется использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзиторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитными барабаны и первые магнитные диски. Быстродействие - до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти - до нескольких десятков тысяч слов.

Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легковоспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык. Появились широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач; мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. На основе мониторных систем в дальнейшем были созданы современные операционные системы.

Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера.

Для некоторых машин второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60 - х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

3) Машины третьего поколения созданы примерно после 60-х годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нем участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда поколение начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различием машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.

Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, т.е программно совместимых. В качестве элементарной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примерами машин третьего поколения - семейства IBM-360,IBM-370, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

4) Четвертое поколение - это поколение компьютерной техникой разработанной после 1970 года. Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно определить машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование с временных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. В аппаратурном отношении для машин четвертого поколения характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а так наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой емкостью в десятки мегабайт. С точки зрения структуры компьютеры этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти порядка 8-4096 Мбайт.

Для компьютеров четвертого поколения характерны:

o применение персональных компьютеров;

o телекоммуникационная обработка данных;

o объединение в компьютерные сети;

o широкое использование систем управления базами данных;

o элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

Алгоритмы и программы

Алгоритм - это однозначно определенная последовательность действий, записанная на понятном исполнителю алгоритмическом языке и определяющая процесс перехода от исходных данных к результату.

свойства алгоритма

o алгоритм состоит из конечного набора инструкций или шагов

o каждый шаг трактуется исполнителем единственным образом, что позволяет гарантированно получить решение для некоторого набора входных данных,

o алгоритм всегда сводится к некоторому преобразованию исходных данных в результат или результаты.

Для машины, требуется более четкая формализация задачи, чем для человека, понимать естественный язык компьютеры пока неспособны, отсюда необходимость учета при составлении алгоритма ограниченного набора инструкций ЭВМ.

Свойства алгоритма

· Дискретность - алгоритм состоит из отдельных инструкций (шагов).

· Однозначность - каждый шаг понимается исполнителем единственным образом.

· Массовость - алгоритм работает при меняющихся в некоторых пределах входных данных.

· Результативность - за конечное число шагов достигается некоторый результат.

Существует много разных способов записи алгоритмов: графические (например, в виде блок-схем), с помощью естественного языка, какими-нибудь условными знаками и др. Но если мы хотим, чтобы алгоритм был исполнен компьютером, он должен быть обязательно записан на особом языке. Такая запись называется программой, а язык - языком программирования.

Программа - это реализация алгоритма на конкретном языке программирования. Совокупность существующих программ образует программное обеспечение (ПО). ПО принято делить на 2 вида.

Системное ПО обеспечивает работу компьютера и внешних устройств, а также поддержку прикладных программ. Оно разрабатывается квалифицированными специалистами на машинно-ориентированных языках программирования, дающих доступ к аппаратуре компьютера. Примерами системного ПО могут служить операционная система Windows (или любая другая), драйверы внешних устройств компьютера, утилиты для его технического обслуживания, системы программирования, применяемые для разработки собственных приложений.

Прикладное ПО предназначено для решения конкретных задач пользователя. Оно разрабатывается на языках высокого уровня, облегчающих процесс программирования за счет множества готовых решений.

Элементная база компьютера.

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЭВМ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ВМ

Вопреки сложившемуся стереотипу, история развития вычислительной техники начинается задолго до приручения человеком электричества. Ещё в XV в. Леонардо да Винчи представил чертёж машины, которая способна была складывать натуральные числа. Для этого машина использовала 13 стержней, поворот каждого из которых приводил к частичному повороту остальных. Примерно с тех же времён (XV-XVI вв.) на Руси появились счёты.

В 1642 г. Блез Паскаль, французский математик, изобрёл устройство, позволяющее складывать десятичные числа. В основе устройства были шестерни на стержнях.

В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгейм Лейбниц создал "ступенчатый вычислитель" - счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использовалась двоичная система счисления. Арифмометр Лейбница

В 1822 г. английский математик Чарлз Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. "Разностная машина", так называлось детище Чарлза, работала на паровом двигателе и считывала данные с перфокарт.

В 1918 г. русский ученый М.А. Бонч-Бруевич и английские ученые В. Икклз и Ф. Джордан (1919) независимо друг от друга создали электронное реле, которое сыграло большую роль в развитии компьютерной техники.

РЕЛЕЙНЫЕ ЭВМ

1941 год. Немецкий ученый Конрад Цузе создал компьютер Z3, работающий на основе электрических реле. Всего было использовано 2600 реле. Компьютер мог обрабатывать величины с плавающей точкой. Во время 2 мировой войны компьютер и вся документация, включая фотографии, были уничтожены (Цузе к тому времени эмигрировал), остался только рисунок, сделанный самим Цузе в 1939 году. После войны Цузе создал в Германии компьютерную компанию Zuse KG, которая успешно работала многие годы. В 1961 году Цузе в своей компании воссоздал компьютер Z3, чтобы доказать свой патент на эту машину. Z3 экспонировался на нескольких выставках, а сейчас находится в музее в Мюнхене.

ЛАМПОВЫЕ ЭВМ

В 1943 год. В Великобритании был построен компьютер Colossus Mark 1 на 1500 электронных лампах для дешифровки перехваченных германских шифровок. В разработке математической модели компьютера участвовал Алан Тюринг. Компьютер был собран в декабре 1943 года, а первые реальные расшифровки были сделаны в январе 1944 г. после его установки в г. Bletchley Park.

Mark 1

1945 год - Джон фон Нейман (John von Neumann), американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств, для хранения программ и данных. Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме Неймана соответствуют и все современные компьютеры.

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ ЭВМ

1955 год - изготовлен первый в мире компьютер на полупроводниковых транзисторах и диодах без использования электронных ламп - TRADIC, данный компьютер был разработан компанией Bell Labs для американских ВВС. В компьютере было 700 транзисторов и 10000 германиевых диодов.

TRADIC

ТРАНЗИСТОРНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЭВМ

В 1968 году был создан первый компьютер на интегральных схемах.

1971 год. Именно с этого года начинается развитие микропроцессоров, и создала первый микропроцессор американская фирма Intel. Назывался он Intel 4004. В этом же году появились интегральные схемы памяти.

В 1973 году появляется процессор Intel 8080, который становится стандартом процессоров на долгое время. Все процессоры, созданные Intel до 1999 года, поддерживают все функции, которыми обладал этот процессор.

Intel 4004

В 1979 году в Японии началась программа по разработке компьютеров 5-го поколения. Компьютеры пятого поколения должны были для достижения сверхпроизводительности интегрировать огромное количество процессоров. Цели программы достигнуты не были, т.к. подобные компьютеры хоть и были созданы, однако по мощности они отставали даже от коммерческих компьютеров того времени.

2. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Компьютеры для коммерческого и домашнего использования продолжают строиться на основе микропроцессоров, так как данная технология является относительно дешевой и при этом позволяет достичь значительной производительности. Суперкомпьютеры же разрабатываются на основе искусственных нейронных сетей, которые используют массовый параллелизм и способность к обучению и обобщению на основе большого количества взаимосвязанных процессоров невысокой вычислительной способности.

Одной из появившихся недавно элементных баз также является искусственный биокомпьютер - компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. Создание биокомпьютеров основываются на направлении в исследовании - молекулярные вычисления. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты, реагирующие друг с другом.

Суперкомпьютер СКИФ, разработанный белорусскими и российскими специалистами

Контроллеры, драйверы

(конспект, 12)

Регистры

Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативная память (СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большой частью недоступен программисту: например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, к которому программист обратиться не может. (Имеются также регистры, которые в принципе программно доступны, но обращение к ним осуществляется из программ операционной системы, например, управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов. Этими регистрами пользуются в основном разработчики операционных систем).

Существуют также так называемые регистры общего назначения (РОН), представляющие собой часть регистров процессора, использующихся без ограничения в арифметических операциях, но имеющие определенные ограничения, например в строковых. РОН, не характерные для эпохи мейнфреймов типа IBM/370 стали популярными в микропроцессорах архитектуры X86 — i8085, i8086 и последующих.

Специальные регистры содержат данные, необходимые для работы процессора — смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д.

Часть специальных регистров принадлежит устройству управления, которое управляет процессором путём генерации последовательности микрокоманд.

Доступ к значениям, хранящимся в регистрах, как правило, в несколько раз быстрее, чем доступ к ячейкам оперативной памяти (даже если кеш-память содержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит суммарный объём регистров (объём среднего модуля оперативной памяти сегодня составляет 1-4 Гб, суммарная «ёмкость» регистров общего назначения/данных для процессора Intel 80x86 16 битов * 4 = 64 бита (8 байт)).

Режимы работы ЦП

(конспект, 2 режима работы: режим ядра и пользовательский, 11-12)

Максимальный режим работы ЦП служит для реализации встроенного в него механизма защиты программ и данных друг от друга, что является необходимым условием многозадачной обработки. Основой защищённого режима являются уровни привилегий. Уровень привилегий - это степень использования ресурсов процессора. Всего таких уровней четыре и они имеют номера от 0 до 3. Уровень номер 0 - самый верхний - программе на этом уровне "можно всё". Уровень 1 – следующий в иерархии и запреты, установленные на уровне 0 действуют для уровня 1. Наконец, 3-ий уровень - имеет самый низкий приоритет. Оптимальная схема работы программ по уровням привилегий будет следующая:

уровень 0: ядро операционной системы,

уровень 1: драйверы ОС,

уровень 2: интерфейсы ОС,

уровень 3: прикладные программы.

Устройства ввода-вывода

устройства ввода данных

Клавиатура - устройство ввода символьных данных.

Мышь - устройство командного управления

Устройства ввода графической информации

Сканеры, планшеты(дигитайзеры), цифровые фото и видео-камеры - устройства для ввода графических данных

Видео- и Веб-камера

Цифровой фотоаппарат

Микрофон

Цифровой диктофон

устройства выхода данных

Принтеры

Лазерные. Обеспечивают высокое качество печати и высокую скорость.

Струйные. Главное назначение - цветная печать. Превосходят лазерные по показателю качество/цена.

Устройства для вывода визуальной информации

Монитор (дисплей)

Проектор

Принтер

Графопостроитель

Оптический привод с функцией маркировки дисков

Светодиоды (на системном блоке или ноутбуке, например информирующие о чтении/записи диска)

Устройства для вывода звуковой информации

Встроенный динамик

Колонки

Наушники

Способы установки драйверов

(3способа установки драйвера в ядро. Конспект, 12-13)

Способы ввода-вывода

(конспект, 3 способа ввода-вывода,13-14)

Загрузка компьютера, BIOS

(5 пунктов загрузки, конспект,19)

Понятия операционных систем

(конспект, 15-18)

Процессы, дерево, иерархия

(конспект, 16-17)

Операционные системы

Иерархия процессов

Иерархия процессов обычно живет очень недолго, как правило, несколько минут, иерархия каталогов может существовать годами. Принадлежность и защита также различны для процессов и файлов. Обычно только родительский процесс может управлять или даже просто иметь доступ к дочернему процессу, однако практически всегда существует механизм, позволяющий читать файлы и каталоги не только владельцу файла, а более широкой группе пользователей.

Каждый файл в иерархии каталогов можно определить, задав его имя пути, называемое также полным именем файла. Путь начинается из вершины структуры каталогов, называемой корневым каталогом. Такое абсолютное имя пути состоит из списка каталогов, которые нужно пройти от корневого каталога к файлу, с разделением отдельных компонентов косой чертой.

В каждый момент времени у каждого процесса есть текущий рабочий каталог, в котором ищутся пути файлов, не начинающиеся с косой черты. Процессы могут изменять свой рабочий каталог, используя системные вызовы.

Перед тем как прочесть или записать файл, его нужно открыть, в это же время проверяется разрешение доступа. Если доступ разрешен, система возвращает небольшое целое число, называемое дескриптором файла и используемое в последующих операциях. Если доступ запрещен, то возвращается код ошибки.

Другое важное понятие в UNIX — это установленная (смонтированная) файловая система. Почти все персональные компьютеры имеют один или два дисковода для гибких дисков, куда можно вставить и откуда можно вынуть диск. Чтобы предоставить возможность общения со сменными носителями (включая компакт-диски), UNIX позволяет присоединять файловую систему сменного диска к главному дереву.

Иерархия — это расположение элементов системы в порядке подчиненности (от высшего к низшему). Системы, эле­менты которых находятся в отношениях «является раз­новидностью», «входит в состав» и других отношениях подчиненности, называются иерархическими системами (системами с иерархической структурой).

Например, иерархическую структуру имеет школа, потому что в ней установлены следующие отношения под­чиненности: директор — заместители директора — учите­ля — ученики.

Иерархическую структуру имеют системы, элементы которых связаны отношением «входит в состав».

На рис. 2.32 изображен граф иерархической системы, представляющий состав прикладного программного обес­печения (ПО) компьютера.

Рис. 2.32

Граф иерархической системы называется деревом. Между любыми двумя вершинами этого графа существует единст­венный путь. Дерево не содержит циклов и петель.

Главный (основной) элемент иерархической си­стемы называ­ется корнем дерева. Каждая вершина дерева (кроме корня) имеет только одного предка — обозначенный ею объект входит в один класс верхнего уровня. Любая вершина дере­ва может порождать несколько потомков — вершин, соот­ветствующих классам нижнего уровня. Такой принцип связи называется «один ко многим». Вершины, не имею­щие порожденных вершин, называются листьями.

Системные вызовы

(конспект, 24-25)

Систе́мный вы́зов (англ. system call) в программировании и вычислительной технике — обращение прикладной программы к ядру операционной системы для выполнения какой-либо операции.

Системный вызов возникает, когда пользовательский процесс (наподобие emacs) требует некоторой службы, реализуемой ядром (такой как открытие файла), и вызывает специальную функцию (например, open). В этот момент пользовательский процесс переводится в режим ожидания. Ядро анализирует запрос, пытается его выполнить и передает результаты пользовательскому процессу, который затем возобновляет свою работу.

Идентификация пользователя

Прежде чем получить доступ к ресурсам, пользователь должен пройти процесс представления компьютерной системе, который включает две стадии:

идентификацию - пользователь сообщает системе по ее запросу свое имя (идентификатор);

аутентификацию - пользователь подтверждает идентификацию, вводя в систему уникальную, не известную другим пользователям информацию о себе (например, пароль).

Идентификация пользователя - Это определение юзера на логину и паролю, которые определяют, как далеко тот может зайти: может с админами, с модерами потусоваться, а может с простыми смертными.

Ключевые слова: идентификация, идентификация пользователя, идентификатор, юзер, логин, пароль, админ, модератор, доступ

Идентификация пользователей — это необходимые меры предосторожности, которые предпринимает администрация сайта для того, чтобы ограничить доступ нежелательных гостей к ресурсам. Делают они это с помощью системы логинов и паролей. Каждый пользователь сайта имеет своё уникальное имя и пароль для аккаунта.

Файлы в различных ОС

 

Оболочки в различных ОС

(конспект, 23-24)

Единицы измерения

(конспект, 25)

Буферизация

(конспект, 28)

Буферизация (от англ. buffer) — метод организации обмена, в частности, ввода и вывода данных в компьютерах и других вычислительных устройствах, который подразумевает использование буфера для временного хранения данных. При вводе данных одни устройства или процессы производят запись данных в буфер, а другие — чтение из него, при выводе — наоборот. Процесс, выполнивший запись в буфер, может немедленно продолжать работу, не ожидая, пока данные будут обработаны другим процессом, которому они предназначены. В свою очередь, процесс, обработавший некоторую порцию данных, может немедленно прочитать из буфера следующую порцию. Таким образом, буферизация позволяет процессам, производящим ввод, вывод и обработку данных, выполняться параллельно, не ожидая, пока другой процесс выполнит свою часть работы. Поэтому буферизация данных широко применяется в многозадачных ОС.

Буферизация по принципу своего построения бывает прозрачная (пример — кэширование диска на запись, когда процессы или устройства не подозревают о существовании процедуры буферизации между ними), и непрозрачная, когда сторонам для совершения обмена требуются знания о буфере. Наглядный пример. С бумажными почтовыми отправлениями совершается инкапсуляция в мешки с почтой, далее в вагоны поездов, автомобили и прочие транспортные средства. Отправитель же и получатель обязаны знать только один уровень буферизации — почтовые ящики. Остальные уровни прозрачны для пользователя.

Термины «прозрачная» и «непрозрачная» буферизация не совсем удачны, поскольку могут несколько сбивать с толку. В качестве более удачных можно было бы предложить термины, соответственно, «невидимая» и «видимая буферизация».

Системы RAID

(конспект, 30)

Форматирование

(конспект, 29)

Безопасность

(конспект,32-34)

Односторонние функции

односторонняя функция - это эффективно вычислимая функция, для задачи инвертирования которой не существует эффективных алгоритмов. Под инвертированием понимается массовая задача нахождения по заданному значению функции одного (любого) значения из прообраза (заметим, что обратная функция, вообще говоря, может не существовать).

Односторонние функции

Односторонние функции это функции, для которых при любом x из области определения легко вычислить f(x), однако почти для всех y из ее области значений, найти y=f(x) вычислительно трудно.

Если эталонные характеристики программноаппаратной среды представить в виде аргумента односторонней функции x, то y есть "образ" этих характеристик, который хранится на винчестере и по значению которого вычислительно невозможно получить сами характеристики. Примером такой односторонней функции может служить функция дискретного возведения в степень, описанная в разделах 2.1 и 3.3 с размерностью операндов не менее 512 битов.

При шифровании эталонные характеристики шифруются по ключу, совпадающему с этими текущими характеристиками, а текущие характеристики среды выполнения программы для сравнения с эталонными также зашифровываются, но по ключу, совпадающему с этими текущими характеристиками. Таким образом, при сравнении эталонные и текущие характеристики находятся в зашифрованном виде и будут совпадать только в том случае, если исходные эталонные характеристики совпадают с исходными текущими.

История компьютерной техники.

Счетно-решающие средства до появления ЭВМ

Одним из первых устройств (V - IV вв. до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать абак. Это специальная доска с углублениями, вычисления на ней производились перемещением камешков или костей.

Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок. В Древней Руси при счете применялось устройство похожее на абак, оно называлось "русский счет". В 17 веке этот прибор приобрел вид привычных русских счетов.

История развития компьютерной техники.

В начале 17 века французский математик и физик Блез Паскаль создал первую "суммирующую машину, названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание. В 1670-1680 годах немецкий математик Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все 4 арифметических действия.

В 1874 году петербургский инженер Однер сконструировал прибор под названием арифмометр, выполнявший довольно быстро выполнять все 4 арифметических действия над многозначными числами. В 30-е годы 20 века в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр "Феликс". Эти счетные устройства были основным техническим средством, облегчающими труд людей, связанных с обработкой больших массивов числовой информации.

Важным событием 19 века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как создатель первой вычислительной машины - прообраза настоящих компьютеров. В 1812 году он начал работать над своей "разностной машиной ". Беббидж хотел сконструировать машину, которая не только выполняла бы вычисления, но и могла бы работать по заранее составленной программе, например, вычисляла числовое значение заданной функции. Основным элементом его машины было зубчатое колесо - для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате можно было оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году ученый построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов. Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке "аналитической машины". Она должна была отличаться большей скоростью при более простой конструкции и приводиться в действие силой пара. "Аналитической машина" имела три основных блока. Первый блок для хранения чисел (память, назывался "склад"), второй блок выполняет арифметические операции ("мельница"), третий блок для управления последовательностью действий машины. Также были устройства для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Машина должна была действовать по программе, задающей последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Математик Ада Лайвлес (дочь поэта Байрона) разработала первые программы для машины Беббиджа. Из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован, но многие изобретатели воспользовались его идеями. Так, в 1888 году амери