Файл: Курс лекций по дисциплине Информационные технологии в юридической деятельности.rtf

---

Научно-технические предпосылки

Их можно представить с двух взаимосвязанных сторон:

- логической, определяющий общий вид и смысл обработки информации;

- аппаратной (физической), дающей возможность в конкретных технических устройствах выполнить необходимую логику действий над элементарными данными.

Итак, перечислим эти предпосылки.

1. Двоичная система счисления

Двоичная система счисления была открыта Т. Гарриотом еще около 1600 г., а позже Паскаль во Франции, Лейбковиц в Испании, Лейбниц в Германии распространили ее на все арифметические действия. Таким образом, была известна логическая и математическая система простого, но надежного (с точки зрения физической реализации) выполнения операций над элементарной информацией.

Обоснование использования именно двоичной системы счисления для создания электронной вычислительной техники были даны выше при пояснении формы представления информации в ЭВМ.

2. Электромагнитное реле, как аппаратный вариант реализации двоичной логики. Реле было изобретено еще в 30-е годы XIX века, но так же, как и идеи аналитической машины Бэббиджа, более 100 лет его не пытались применять для создания вычислительной техники.

3. Электроламповый триггер, как аппаратный вариант реализации двоичной логики. Еще в 1918-1919 гг. М.А. Бонч-Бруевич в СССР и У. Икклз и Ф. Джордан в Англии независимо создали ламповый триггер. Это электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями. По принципу или смыслу работы триггер может быть элементарной ячейкой памяти машины и, находясь в одном из состояний, как бы «запоминать» необходимый вид сигнала. И, хотя такая ячейка способна фиксировать всего лишь два состояния, она, в силу простого варианта исполнения и принципа работы, умеет делать это надежнее и быстрее других устройств.

Кроме триггеров в машине необходимы и логические устройства (например, двоичные логические элементы - так называемые логические вентили). Они же могут быть выполнены значительно проще триггеров.

Поэтому не случайно высказывание одного из пионеров электронной вычислительной техники, что «после 1919 года в любой момент можно было создать ЭВМ». Однако только в 1937 г. потомок выходца из Болгарии Георгий Атанасов приступил к созданию первой вычислительной машины на электронных лампах. Работа затянулась на долгие годы (до 1942 г.) и была прервана войной.

---

Говард Айкен, американский физик, стремившийся сначала лишь к облегчению собственных расчетов, пришел к идеям аналитической машины Бэббиджа самостоятельно и создал в 1944 г. первую действующую аналитическую машину «МАРК-I» на электромеханических реле. Одновременно в Германии аналитическую машину создавал К. Цузе, который еще в 1941 г. сконструировал первый двоичный релейный вычислитель.

Общественно-политические предпосылки создания ЭВМ

Таким образом, к 40-м гг. ХХ в. идея универсальной электронной вычислительной машины не только носилась в воздухе, но ее реализация стала насущной необходимостью.

Этому способствовали реальные условия мирового сообщества. Человечество было на грани Второй мировой войны, бурно развивались атомная физика, ракетная и космическая техника. Начавшаяся война заставила принимать решения по стратегии и тактике ее ведения, применению новых видов и систем вооружения, в первую очередь, атомного.

Все эти проблемы потребовали решения вычислительных задач такого большого объема, что с ними нельзя было справиться при помощи уже имевшихся механических арифмометров, клавишных или перфорационных счетных машин. К новой вычислительной технике было выдвинуто жесткое требование - максимально возможная скорость осуществления вычислительных операций.

Механическая вычислительная техника, да и ее электромеханические варианты не были способны обеспечить необходимую скорость. Самый быстрый среди них элемент - электромагнитное реле - переключается лишь за десятые доли секунды (именно за это время якорь реле перелетает от одной контактной группы к другой и тем самым замыкает разные электрические цепи).

Эта конструктивная особенность принципиально ограничивает совершенствование быстродействия такой машины. Для полностью электронного прибора, например электронной лампы, частота же или условная скорость срабатывания (переключения), была в тысячи раз выше.

Все сказанное доказывает, что с возникшими информационными задачами могли справиться только новые средства вычислительной техники - электронные вычислительные машины. А их принципиальная схема выполнена именно на электронных приборах.
2. Поколения ЭВМ

После безуспешных работ Георгия Атанасова по созданию электронной машины в 1942 г. выходит книга известного ученого Норберта Винера «Основы кибернетики или теории управления всеми организмами». Основываясь на материале этой книги и на знаниях системной техники, Джон фон Нейман, Чарльз Айстин и другие американские ученые, знакомые с работами Атанасова, приступили к разработке ЭВМ (на базе электронных ламп).

---

Первая ЭВМ была создана в 1946 году в США в Пенсильванском университете под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта. Называлась эта машина ENIAC - electronic integrator and calculator (ЭНИАК - аббревиатура от полного названия «электронный интегратор и вычислитель»). Применялась она лишь для расчетов ядерных реакций в военных целях.

От момента создания данной машины и идет эра ЭВМ. И, хотя производительность ее работы составляла мизерную по современным представлениям величину - 5 000 операций в секунду, она была новым принципиальным шагом в развитии вычислительной техники той поры и революционно превосходила все другие виды вычислителей.

Первая в Европе ЭВМ была создана в СССР в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева в АН УССР в Киеве. Называлась она Малая Электронная Счетная Машина - МЭСМ.

Позже в 1952 г. в одном из немецких научных учреждений была обнаружена засекреченная вычислительная машина подобного направления, созданная Карлом Шуреком еще в 1944 г. Но право на изобретение уже было за американцами.

Дальнейшая история развития ЭВМ подобной архитектуры представлена в виде, так называемых поколений. Подробнее о понятии и особенностях архитектурного построения таких машин («фон-неймановской» архитектуры) поговорим ниже

Поколение ЭВМ- совокупность существенных особенностей и характеристик, используемых при построении конструкторско-технологической и логической базы машины. Основа разделения ЭВМ на поколения, прежде всего, выражается в элементной базе.

Элементная база - совокупность технических устройств, из которых собрана вся машина. Она определяет все характеристики ЭВМ.

Чтобы вести изложение отличий ЭВМ по поколениям развития, приведем эти характеристики и рассмотрим, как их следует понимать.

Характеристики ЭВМ

Быстродействие - способность ЭВМ выполнять некоторое количество арифметических и логических операций в единицу времени (как правило, в секунду). Данную характеристику не следует путать с тактовой частотой работы процессора. Дело в том, что выполнение конкретной операции складывается из определенной совокупности элементарных действий, каждое из которых осуществляется за один такт.

Эта характеристика измеряется в MIPS (миллионах команд, выполняемых в секунду) и MFLOPS (миллионах операций над числами с плавающей запятой, выполняемых в секунду).

Объем внутренней и внешней памяти - количество информации, которое может быть доступно для быстрой обработки на ЭВМ

---

или может быть сохранено на продолжительный период. Эти объемы считаются, как было отмечено выше, в байтах, килобайтах и других единицах измерения информации.

Точность вычислений - способность процессора (сопроцессора) ЭВМ выполнять арифметические операции с определенной точностью после запятой (допустим, порядка 300 знаков после запятой).

Габаритные размеры - величина внешних размеров как отдельных модулей или составных частей машины, так и всего комплекса в целом.

Энергопотребление - электрическая мощность, потребляемая от источника питания, как отдельными модулями, так и всей ЭВМ.

Стоимость - цена отдельных модулей, всего комплекса ЭВМ, расходных материалов.

Дизайн - внешний вид, форма, окраска, удобство эксплуатации и др.

Возможность выполнения определенных задач. Эта характеристика определяет тактические или, можно сказать, обобщающие возможности ЭВМ. Они реализуются на базе технических характеристик, рассмотренных выше

Основные характеристики производительности ЭВМ подчиняются эмпирическому закону, сформулированному сотрудником корпорации Intel - Г. Муром. В соответствии с ним тактовая частота процессоров (как основной фактор быстродействия) удваивается каждые полгода.

1-е поколение ЭВМ (с 1946 г. до середины 50-х годов ХХ в.).

Элементная база ЭВМ этого поколения - электронные лампы.

К первому поколению ЭВМ, кроме отмеченных выше, относятся созданные советскими учеными и инженерами ламповые вычислительные машины БЭСМ-2, Стрела, М-2, М-3, Минск-1, Урал-1, Урал-2, М-20. Они были, в основном, ориентированны на решение научно-технических задач.

Что же представляли собой машины первого поколения? Характеристики ЭНИАКа: вес - 30 тонн, занимаемая площадь - 150 м.кв., 40 панелей управления, 18 000 электронных ламп, 1 500 реле, производительность - 5 000 операций в секунду.

Одна из первых вычислительных машин - ТРИДАГ - занимала площадь целого здания.

Эксплуатация ЭВМ первого поколения дала ряд заметных результатов и тем самым определяла необходимость дальнейших научных исследований и практических внедрений в области развития этого нового для человечества класса техники.

Такие исследования и внедрения проводились во многих странах и через некоторое время темпы развития новой отрасли вышли в число одних из ведущих в мире. Так, для сравнения, можно прогнозировать создание нового самолета в авиационной промышленности (где темпы развития также высоки), но в условном пересчете на темпы роста индустрии электронно-вычислительной техники и микроэлектроники. В качестве сравнительных характеристик возьмем скорость, энергопотребление, стоимость. Самолет, который бы мог быть создан при таких условиях, должен быть способным облететь земной шар всего за несколько часов, истратив при этом около 20 кг топлива, а стоил бы всего 500 долларов.

---