2. Основні напрями застосування обчислювальної техніки

Обчислювальну техніку застосовують на трьох основ­них напрямах:

1. Створення принципово нових знарядь виробницт­ва «оживлянням» машин і механізмів, тобто вбудовуван­ням автоматичних інформаційно-переробних пристроїв у механічні системи (роботобудування, виробництво устат­кування з числовим програмним керуванням, обробних центрів та ін.).

2. Автоматизація управління цілісними технологіч­ними системами (автоматизація біотехнології, техноло­гії зв'язку, отримання та застосування ядерної енергії тощо).

3. Автоматизація різних соціально-комунікативних процесів (планування в суспільному виробництві та управ­ління ним, конторської праці, наукових досліджень, освіти, торгівлі й інших видів послуг, криміналістики, охорони довкілля, дозвілля тощо).

Саме третій напрям застосування ОТ називають ін­форматикою. Він є найперспективнішим, тому що саме в соціальних відносинах використання комп'ютерів дає най­більший ефект. У Японії і США, наприклад, в інформати­ку спрямовується більше половини всіх комп'ютерів, що використовуються.

Ядро інформатики має три основні частини:

• алгоритми оброблення інформації (algorithm);

• обчислювальну техніку (hardware);

• комп'ютерні програми (software).

Інформатика як наука вивчає також комплекс впливів IT на середовище застосування. Завдяки цим досліджен­ням формується соціальне замовлення на комп'ютери (їх види, потрібну кількість тощо).

Про ефективність переходу на IT свідчить хоча б те, що інтегровані автоматизовані виробництва, що вико­ристовуються у промислово розвинутих країнах, дали змогу знизити витрати на виробництво на 35% і змен­шити тривалість виробничих циклів на 60%. А комп'ю­теризація проектування виробів за допомогою систем автоматизації проектування (САПР) робить його у 3—6 разів коротшим і високоякіснішим. Використання IT у сфері управління на основі автоматизованих систем дає змогу на 10—30% знизити трудомісткість управлінсь­ких операцій та у 2—5 разів прискорити прийняття рі­шень.

У соціальній сфері інформатизація виробництва сти­мулює зміни структури та чисельності професійних груп, змісту й умов діяльності, вимог до кваліфікації працівни­ків. Зокрема, інформатизація праці інженерно-технічних працівників потребує збільшення кількості фахівців но­вих професій — аналітиків систем, інженерів і техніків із обслуговування комп'ютерів, програмістів тощо. Впрова­дження IT дає змогу зменшити чисельність певних кате­горій управлінського персоналу на 25—30% , сприяє інтег­рації виробничих функцій. В основному виробництві IT скорочують до 75% попит на робітників масових профе­сій, збільшуючи потребу в робітниках-експлуатаційниках і наладчиках засобів та систем автоматизації, ремонтни­ках і монтажниках гнучких автоматизованих виробництв, роботів та комп'ютерів.

3. Логічна структура комп'ютера

У червні 1945 р. Джон фон Нейман - член групи Мочлі й Екерта під­готував звіт «Попередня доповідь про машину Едвак», у якому описав не тільки структуру машини Едвак, але й загальну логічну структуру комп'ютера. У цьому звіті автор виокремив і детально описав ключові компоненти цієї структури, пізніше названої «архітектурою фон Неймана» сучасного комп'ютера.

За фон Нейманом, щоб комп'ютер був ефективним і універсальним інструментом, він має включати такі компоненти:

• арифметико-логічний пристрій;

• пристрій керування;

• запам'ятовуючий пристрій чи пам'ять;

• пристрої введення-виведення інформації.

Логічну схему комп'ютера зображено на рис. 1.1 (суцільні лінії - керувальні зв'язки, переривчасті - інформаційні).

Рис. 1.1. Логічна схема комп'ютера

Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні та логічні пере­творення даних, що надходять до нього.

Пристрій управління автоматично керує процесом оброблення інфор­мації, посилаючи всім іншим пристроям сигнали про виконання тих чи інших дій.

Сукупність арифметико-логічного пристрою та пристрою управління називають процесором.

Пам'ять зберігає інформацію, передану з інших пристроїв (зокрема, пристроїв уведення), і видає інформацію іншим пристроям комп'ютера, включаючи пристрої виведення.

Пам'ять комп'ютера складається з великої кількості пронумерованих комірок, в кожній з яких можуть знаходитись або дані, що обробляють­ся, або інструкції програм. Спочатку за допомогою якогось зовнішнього пристрою в пам'ять комп'ютера вводиться програма. Пристрій управлін­ня зчитує вміст комірки пам'яті, в якій знаходиться перша інструкція (ко­манда) програми, і організує її виконання. Як правило, після виконання команди пристрій управління починає виконувати команду з комірки пам'я­ті, що знаходиться безпосередньо за коміркою, в якій міститься виконана команда. Але цей порядок можна змінити за допомогою команд передачі управління (переходу), що дозволяє створювати складні програми.

Таким чином, пристрій управління виконує інструкції програми авто­матично, без втручання людини. Він може обмінюватись інформацією з оперативною пам'яттю та зовнішніми пристроями комп'ютера.

Пристрої введення і виведення служать для введення даних у машину, виведення результатів і, в разі потреби, для керування процесом оброб­лення інформації.

Джон фон Нейман також відзначав, що комп'ютер має працювати з двійковими числами, бути електронним, а не механічним пристроєм, і виконувати операції послідовно одну за одною. Принципи, сформульо­вані фон Нейманом, стали загальноприйнятими. Більшість сучасних комп'ютерів в основних рисах відповідають принципам, викладеним фон Нейманом, хоча їх схеми трохи відрізняються від наведеної вище. Зокрема, арифметико-логічний пристрій і пристрій управління, як прави­ло, об'єднуються в один пристрій - центральний процесор. Окрім того, багато швидкодіючих комп'ютерів здійснюють паралельну обробку да­них на декількох процесорах.