Связь информатики и вычислительной техники

Введение

Информатика и вычислительная техника являются очень быстро развивающимися дисциплинами. По сути это молодые дисциплины, так как их современный исторический период отсчитывается от середины двадцатого века, однако их корни простираются далеко в глубину веков.

Под методологией понимается учение о самых общих положениях и методиках, на которых базируется то или иное научное направление. Наукой считается форма деятельности человека, которая направлена на выработку познаний о природе, обществе и о самом знании. Целью науки является достижение истины и определение объективных законов на базе обобщения известных фактов и их взаимных связей, для того, чтобы предопределить тенденции развития окружающего мира и содействовать его улучшению.

Вычислительная техника – это область техники, которая объединяет методы и средства автоматизации информационной обработки, а также это наука о методах построения, проектирования и использования этих средств.

Информатика - это научное направление, которое изучает структурную организацию и общие свойства информации, а также проблемы, сопряжённые с её сбором, сохранением, поиском, обработкой и применением в разных областях человеческой деятельности. Аналогией информатики и вычислительной техники в англоязычных странах считается computer science, то есть компьютерная наука, которая охватывает обширный круг проблем, начиная от теории алгоритмов, и заканчивая практическим внедрением аппаратного и программного обеспечения.

Задачей методологии является осмысление прошедшего формализацию аппарата конкретных наук, исследование теоретических основ науки. Изначально методологические проблемы изучались в границах философии, и сегодня они связаны с ней в пределах раздела общей теории познания.

Связь информатики и вычислительной техники

Аналоговая вычислительная машина была устройством, которое подменяет значения переменных, подлежащих вычислению, физическими величинами, действующим по аналогии с исходными величинами. Причём результирующая физическая величина считалась решением и могла быть измерена.

Аналоговые вычислительные машины обладали простым программированием и относительно большим быстродействием, но сфера их использования была очень ограничена по причине низкой точности и отсутствии универсальности, так как, чтобы поменять класс решаемых задач, нужно было менять и структурную организацию машины. Исторически аналоговые машины были разработаны раньше, чем цифровые компьютеры.

Первым аналоговым вычислительным устройством считается обычная логарифмическая линейка. Следующей разновидностью аналогового вычислительного оборудования стали графики и номограммы. Аналоговые вычислители используются и в настоящее время и не только в газовых и гидравлических вентилях. Они возродились заново с появлением в сороковые годы прошлого века операционных усилителей, которые используют как аналоговую величину напряжение.

Идея электронных вычислительных машин появилась в тридцатые, сороковые годы прошлого века. Фон Нейман стал заниматься вычислительными машинами в сороковых годах прошлого века. Он разработал теорию самовоспроизводящихся автоматов и универсальных вычислительных машин.

В середине сорок пятого года фон Нейман опубликовал свой «Предварительный доклад о машине EDVAC», где привёл от своего имени идеи разработчиков, которые они высказали раньше в закрытом докладе. Хотя вклад фон Неймана в работу тоже был достаточно весомым. В этом докладе следует выделить основные положения:

• Электронные вычислительные машины должны использовать не десятичную, а двоичную систему счисления.
• Коды программы, начальные данные и промежуточные константы следует отображать в одинаковом формате, и они должны храниться в едином модуле памяти.
• Подчёркивается трудность физической реализации модуля памяти с быстродействием, соответствующим скоростям работы логических схем. Это предполагает иерархическую организацию памяти.
• Все арифметические вычислительные модули ЭВМ следует проектировать на базе схем, которые выполняют операцию суммирования.
• Действия над числами могут выполняться единовременно по всем разрядам.
• В состав компьютера должны обязательно входить модуль процессора, модуль памяти и модули внешних устройств.
• Модуль процессора выполняет последовательно команды согласно изменению содержимого счётчика команд.
• Информационная обработка осуществляется только в процессорных регистрах, данные в которые поступают из модуля памяти или из внешних устройств.

Заложенные фон Нейманом базовые принципы архитектурной организации электронных вычислительных машин оказались настолько актуальными, что практически все сегодняшние компьютеры отвечают критериям фон Неймана, а первые электронные вычислительные машины изготавливались строго по рекомендациям его доклада.

Все технологии обладают своими предельными возможностями, выход за границы которых может осуществляться лишь на новом качественном уровне. Это следует отнести и к микроэлектронике на основе полупроводников, которая определяет элементную базу современных электронных вычислительных машин. В последние десятилетия изучались разные версии вероятного развития вычислительного оборудования. Наиболее перспективными были признаны модели, использующие вместо электронов световые кванты. Их структура должна быть аналогична нервной системе человека, то есть базироваться на биологических молекулах или использовать квантовые эффекты. Этим условиям могут соответствовать оптические, биологические, квантовые и нейрокомпьютеры. Но при этом не прекращаются работы и по дальнейшему развитию возможностей микроэлектроники.