Понятие информационной технологии

1.1. Понятие информационной  технологии

Технология – это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям.

Согласно определению, принятому  ЮНЕСКО, информационная технология – это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации, вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

1.2 Свойства информационных  технологий

Основными свойствами информационной технологии являются:

• целесообразность,
• наличие компонентов и структуры,
• взаимодействие с внешней средой,
• целостность,
• развитие во времени.

Целесообразность – главная цель реализации информационной технологии состоит в повышении эффективности производства на базе использования современных ЭВМ, распределенной переработке информации, распределенных баз данных, различных информационных вычислительных сетей (ИВС) путем обеспечения циркуляции и переработки информации.

Структура  информационной  технологии – это  внутренняя  организация,  представляющая  собой  взаимосвязи  образующих  ее   компонентов, объединенных в две большие группы: опорную технологию  и базу знаний.

Модели  предметной  области – совокупность  описаний,  обеспечивающие взаимопонимание между пользователями:  специалистами  предприятия и разработчиками.

Опорная  технология – совокупность  аппаратных  средств  автоматизации,  системного  и  инструментального  программного  обеспечения,  на  основе  которых  реализуются  подсистемы  хранения  и  переработки информации.

База знаний представляет собой совокупность знаний, хранящихся в  памяти  ЭВМ.  Базы  знаний  можно  разделить  на  интенсиональную  (т. е. знания о чем-то «вообще») и экстенсиональную, (т. е. знания о чем-то  «конкретно»).

В  интенсиональной  базе  хранятся  оболочки,  а  в  экстенсиональной  хранятся  оболочки  с  запоминанием,  которые  носят  название  баз данных.

База  знаний  представляет  отображение  предметной  области  и  включает  в  себя  базу  данных ( директивная  информация –  плановые  задания,  научно-техническая  информация,  учетно- производственная информация, вспомогательная информация, отражающие  режимы работы подразделений предприятия). 

 

Взаимодействие  с внешней средой – взаимодействие информационной технологии с объектами управления, взаимодействующими предприятиями и системами, наукой, промышленностью программных и технических средств автоматизации.

Целостность – информационная технология является целостной системой, способной решать задачи, не свойственные ни одному из ее компонентов.

Реализация во времени  – обеспечение динамичности развития информационной технологии, ее модификация, изменение структуры, включение  новых компонентов.

1.3 Эволюция информационных  технологий

Человечество в своём  развитии прошло путь длиной в несколько  десятков тысячелетий. Всё это время  человек учился преобразовывать  энергию и материальные объекты  путём регистрации и накопления информационных образов.

Первая информационная технология заключалась в передаче знаний устно по наследству. Появились хранители знаний – жрецы, священники. Доступ к знаниям и информации был ограничен, поэтому знания не могли существенно влиять на производственный процесс.

Появление первого  печатного станка и книгопечатания в 1445 году произвело первую информационную революцию, которая длилась 500 лет. Знания стали тиражироваться. Они уже могли влиять на производство .

Историю развития компьютеров, как высшего представителя информационных технологий, можно считать начавшейся в XVII веке. В 1642 году знаменитый учёный Блез Паскаль изобрёл машину для  сложения и вычитания больших  чисел. Это чудо техники было массивным  и не предполагало массового внедрения, хотя бы из-за высокой стоимости  и сложности конструкции. Единственный экземпляр первой счётной машины так остался у изобретателя. Но заслуга великолепного учёного  очевидна: Паскаль один из первых попытался  механизировать вычисления и создать  робота, который бы считал за человека.

Через некоторое время, в 1666 году Самуэль Морланд тоже задумался  над проблемой сложных вычислений и создал механический калькулятор, который мог складывать и вычитать. Вот если бы он доработал свое детище так, чтобы можно было ещё и  умножать, то стал бы по праву носить титул «изобретателя калькулятора». Но этой чести удостоился Годфрид  Лейбниц, который построил первую машину, способную умножать. Современный  школьник вряд ли стал бы носить такую  штуку в школу, но для XVII в. это  было революционное изобретение.

В 1774 году Филипп-Малтус Хан  собрал и продал небольшое количество калькуляторов – первый коммерческий успех счётных машин.

В 1800 году изобретена перфокарта как носитель данных.

1820 год – ещё один  коммерческий успех калькуляторов.  Арифмометр Томаса де Кольмара  успешно продавался и сохранял  свою популярность в течение  многих лет.

В 1829 году Уильямом Остином  Бертом был запатентован прадедушка принтеров. Это было медленное и  неуклюжее устройство. Но первое!

В 1834 году английский математик  Чарльз Бэббидж попытался построить  универсальное вычислительное устройство, т. е. Компьютер (Бэббидж называл  его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать  память и управляться с помощью  программы. Бэббидж хотел построить  свою машину как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко применялись  в ткацких станках). А в 1840 году дочь лорда Байрона по имени Ада  написала несколько программ для  Аналитической машины Бэббиджа, став первым в мире программистом.

1850-е годы Джорж Буль  разработал систему логики, которая  в последствии была названа  его именем и легла в основу  современных вычислений.

В 1899 году изобретена магнитная  запись.

В 1935 году IBM представила  электронную печатную машинку.

В 1940 году завершилась работа над Z 1, первой программируемой счётной  машиной, использующей двоичную систему  счисления. Что знаменовало собой начало эры электронно-вычислительных машин. Впервые в истории человечества был создан способ записи и долговременного хранения информации, при котором эти знания могли непосредственно влиять на режим работы оборудования. Процесс записи ранее формализованных профессиональных знаний в готовой для непосредственного воздействия на машины и механизмы форме получил название программирования ЭВМ.

В 1941 году в Англии Алан Тьюринг  и Томми Флауерс закончили  работу над Colossus – первой полностью  электронной счётной машиной. Она  использовалась для дешифровки немецких сообщений во время Второй мировой  войны.

В 40-х годах XX века сразу  несколько групп исследователей предприняли попытку Бэббиджа на основе техники ХХ века – электромеханических  реле. Некоторые исследователи ничего не знали о работах Бэббиджа и  переоткрыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 году построил небольшой  компьютер на основе нескольких электромеханических  реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943 году на одном из предприятий фирмы IBM американец Говард Эйкен создал более  мощный компьютер под названием  «Марк-1». Он уже позволял проводить  вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометров), и реально использовался для  военных расчётов.

Однако электромеханические  реле работают весьма медленно и недостаточно надёжно. Поэтому, начиная с 1943 года, Американское правительство начало финансирование работы, которую проводила  группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта по конструированию компьютера ENIAC на основе электронных ламп. Созданный  ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1». Однако обнаружилось, что большую часть  времени этот компьютер простаивал – ведь для задания метода расчётов (программы) в этом компьютере приходилось  в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчёт после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.

Чтобы упростить и убыстрить  процесс задания программ, Мочли  и Экерт стали конструировать новый компьютер, который мог  бы хранить программу в своей  памяти. В 1945 году к работе был привлечён  знаменитый математик Джон фон Нейман, который ясно и просто сформулировал  общие принципы функционирования компьютеров. Которые и используются на большинстве  современных компьютерах. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом  Уилксом.

С момента появления первой ЭВМ информационная технология прошла ряд этапов. 1 этап продолжался до начала 60-х годов. Создавались и эксплуатировались ЭВМ первого и второго поколения (ламповые полупроводниковые). Основным критерием создания информационных технологий являлась экономия машинных ресурсов. Цель - максимальная загрузка оборудования. Характерные черты этого этапа: программирование в машинных кодах, появление блок-схем, программирование в символьных адресах, разработка библиотек стандартных программ, автокодов, машинно-ориентированных языков. Был разработан операторный метод, который послужил основой для разработки алгоритмических языков (Алгол, Кобол, Фортран) и управляющих программ. Появились управляющие программы реального времени и пакетный режим работы программ.

Управляющие программы  реального времени следили за появлением сигнала прерывания, приходившего по каналам связи и сразу же включали программу его обработки.

В пакетном режиме программы, обрабатываемые ими данные и управляющая информация, объединялись в задание, задания объединялись в пакет.

Хронология I этапа.

В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных  ламп. Поэтому компьютеры были большими (они занимали целые залы), дорогими и ненадёжными – ведь электронные  лампы, как и обычные лампы, часто  перегорают. Но в 1948 году был сконструирован кремниевый транзистор – миниатюрный  и недорогой электронный прибор, который и заменил электронные  лампы. В 1954 году начато их серийное производство фирмой Texas Instruments . Это привело к  уменьшению размеров компьютеров в  сотни раз и повышению их надёжности.

В 1956 году IBM сконструировала  первый жёсткий диск. Он был 24’’, вмещал 5 Мбайт данных и стоил более  миллиона долларов. В этом же году инженер  из IBM Джон Бэкас разработал язык программирования FORTRAN .

1958 год – как грибы  после дождя, начали появляться  коммерческие компьютеры. Такие  как IBM Type 650 или IBM System /360 к которому  добавлено совместимое ПО. Фирма  Bell Labs создала устройство (некое  подобие модема) для передачи  данных по телефонным линиям. Появился язык программирования ALGOL 58.

После появления транзисторов наиболее трудоёмкой операцией при  производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Но в 1959 году Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel ) изобрёл способ, позволяющий создавать  на одной пластине кремния транзисторы  и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные  схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В этом же году IBM анонсировала компьютер IBM 1401, фирма RCA представила компьютер 501 со встроенным языком программирования COBOL , а фирма XEROX выпустила первую копировальную машину.

1960-й год – Пол Бэрэн  разработал пакетный способ передачи  данных. Фирма DEC выпустила компьютер  с клавиатурой и монитором,  который стоил 120 тысяч долларов.

1964 год – Джон Кемени  и Томас Курц создали язык  программирования BASIC .

1967 год – IBM представила  первую дискету.

II этап развития  информационных технологий длился  до начала 80-х годов. Он начался  с появлением мини-ЭВМ на больших  интегральных схемах. Основным критерием  создания информационных технологий  стала экономия труда программиста. Цель – разработка инструментальных  средств программиста. Появились  операционные системы второго  поколения, работающие в трех  режимах: реального времени, разделения  времени и в пакетном режиме.

Системы разделения времени позволили пользователю работать в диалоговом режиме, т. к. ему выделялся квант времени, в течении которого он имел доступ ко всем ресурсам системы. Появились языки высокого уровня ( Pascal , C + и др.), пакеты прикладных программ, системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизации проектирования (САПР), диалоговые средства общения с ЭВМ, новые технологии проектирования (структурное и модульное). Появились глобальные сети ЭВМ. Совокупность научных методов и технологических приёмов, ориентированных на обработку данных, стали называться информатикой.

Хронология II этапа.

В 1970 году был сделан важный шаг на пути к появлению персонального  компьютера – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel , сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор ( Intel -4004).