Информация лекция номер два

1.Этапы развития информационных технологий

1. Появление и развитие речи. Графика.

2. Изобретение письменности.

3. Изобретение книгопечатания.

4. Изобретение средств передачи информации на основе электричества.( Радио, телефон,ТВ).

5. Изобретение компьютера.

6. Изобретение микропроцессорной технологии.

7. Разработка и совершенствование компьютерных средств и средств коммуникации в целях построения информационного общ-ва.

Поколения эфм

Основания-используемая элементная физическая база

Направления увеличения производительности технического обеспечения ит и ис

1. Рост производительности отдельных компьютеров достигается за счет все большей миниатюризации-уменьшения размеров транзисторов, что позволяет разместить в одном кубическом см большее кол-во логических элементов. Многомерные процессоры.

8. Рост производительности за счет использования суперкомпьютеров как комплекса взаимодействующих компьютеров( масштабирование).

9. Создание и использование квантовых компьютеров

!Увеличение производительности компьютеров. Многомерные процессоры!

*выпуск компьютеров более чем с 500 вычислительными ядрами, в то время как предшественники имели лишь 256*

Ограничение роста производительности компьютеров связано и с физическими причинами:

А) Миниатюризация не может продолжаться бесконечно.

Б) Дальнейшее развитие невозможно, тк имеются ограничения, связанные с атомарной структурой вещества.

В) В связи с этим квантовые компьютеры становятся возможной заменой традиционным электрическим компьютерам.

Г) В 2021 г. Человечество находилось на пороге второй квантовой революции. Первая состоялась в начале XX века и привела к появлению лазеров, транзисторов, ядерного оружия, мобильной телефонной связи, интернета, МРТ-сканеров, светодиодных ламп и многих уже привычных вещей.

Типы современных компьютеров

Все компьютеры можно разделить на:

1. Базовые настольные ПК-универсальные настольные ПК;

2. Мобильные компьютеры-карманные( ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК(ноутбуки), а также носимые(надеваемые) компьютеры и телефоны-компьютеры;

3. Специализированные ПК-сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня;

1. Суперкомпьютерные системы;

2. Квантовые компьютеры;

Классификация по способу применения:

Суперкомпьютер

Суперкомпьютер-специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров

Устройство:

а)комплекс высокопроизводительных серверных компьютеров:многопроцессорный, многоядерный

б)соединены высокоскоростной магистралью, обеспечивающей максимальную производительность основе реализации принципа параллельности выполнения вычислительных задач

в)общая память

г)общее поле внешних устройств

Решаемые задачи:

1)составление прогнозов, моделирование сложных явлений

2)обработка сверхбольших объемов информации

3)обслуживание банков, товарных бирж

4)моделирования ядерных взрывов или разработки нефтескважин и тд

5)изучать белки, анализ генома чел-ка и клеточные системы с экстремальным уровнем детализации

6)обеспечивают работу систем и технологии ИИ

7)работа в реальном времени с обработкой большие объемы данных(большие данные)

8)решение задач оптимизации методом простого перебора огромного множества значений

Направления применения суперкомпьютеров

-Появились новые направления-вычислительная биология, вычислительная химия, вычислительная лингвистика и многое другое. Суперкомпьютеры используют для создания искусственных нейросетей и искусственного интеллекта;

-точные прогнозы погоды;

-диагностика и лечение рака;

-расчет химических соединений, на основе которых изготавливаются новые лекарства

-сферы, связанные с проектированием: строительство, машиностроение, авиастроение и тд;

Характеристики суперкомпьютеров

1. Производительность(мощность)-флопс, или число операций с плавающей точкой в секунду.

*500.000-100.000 терафлопс/сек (10^12 FLOPS, один квадриллион операций в секунду)*

2. Количество ядер/ cores-количество ядер(7-17 млн.).

Процессоров ядро(МП) отвечает за математические вычисления процессора на базе определенного набора инструкций. Количество ядер(МП) увеличивает общую производительность центрального процессора суперкомпьютера.

В топ-500 суперкомпьютеров вошли 2 системы из РФ в 2020г :

А) «Кристофари», созданный сбербанком

Б) «Ломоносов-2» производства компании «Т-платформы», установленный в МГУ

Квантовый компьютер

Квантовый компьютер-вычислительное устройство, в основе работы ЦП которого лежат законы и явления квантовой механики( квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер( принципиальное отличие от обычного) оперирует не битами( способными принимать значение лито 0, либо 1) а кубитами, имеющими значение одновременно и 0, и 1. Теоретически, это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.

Перспективные области применения:

1. Наибольшая потенциальная область применения-это криптография;

2. Оптимизационные задачи, которые возникают в самых разных областях;

3. Наука. Квантовые вычисления могут помочь предсказать поведение элементарных частиц, моделировать молекулы ДНК или разрабатывать новые лекарственные препараты.

Параметры квантового компьютера:

У классического компьютера два параметра качества: объем памяти и производительность

У квантового три параметра:

1. Общем памяти или количество Кубит. Когда увеличивается количество Кубит-растет сложность квантовой системы, что приводит к тому что ее сложно поддёргивать в изолированном состоянии.

2. Время работы или количество последовательных операций( когерентность-изолированное состояние). Если квантовая система будет сталкиваться с окр средой-это разрушит состояние ячеек квантовой памяти.

3. Универсальность( разнообразность операций). Сравнение суперкомпьютера и обычного компьютера

Суперкомпьютеры выполняют задачи не последовательно, а параллельно, поэтому задачи, на которые у обычного пк ушло несколько дней, суперкомпьютеры выполняют за считанные часы.

Сравнение суперкомпьютера и квантового компьютера

Квантовая машина может обрабатывать информацию в тысячи, если не в миллион раз быстрее, так как используется принципиально другая логика вычисления(Кубиты)

Рабочая станция-это однопользовательский офисные персональные микрокомпьютеры, способные работать как в локальных сетях, так и в однопользовательском режиме.

Тип задач-работа с профессиональными научными, экономическими и инженерными прикладными программами, разработка ПО.

Отличия:

От ПК: большими объемами памяти и производительностью;

От суперкомпьютера: высокой общей производительностью;

Сервер

Обрабатывает запросы от рабочих станций для получения доступа к общим ресурсам:

А)приложениям

б)Базам данных

В)файлам

Г)почте и так далее

Персональный компьютер

-это микрокомпьютеры, поддерживающие одно рабочее место. Среди них в соответствии со стандартом РС выделяют следующие классы персональных компьютеров:

1.Массовый

2.Офисный

3.Портативный

4.Развлекательный

5.Рабочую станцию

6.Мобильный

Функции:

Хранение информации

Обработка информации

Прием информации

Передача информации

Материнская плата-сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера( центральный процессор, оперативная память, кулер с радиатором, видеокарта и др)

!АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА!-открытая

!ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АРХИТЕКТУРЫ КОМПЬЮТЕРА!-модульность и магистральность

Шины-наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера.

Структура компьютера-это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Системная магистраль(шина):

Основная память(ПЗУ и ОЗУ)

Монитор

Манипуляторы

Сканер

Модем

Графопостроитель

Процессор

Клавиатура

Дисковод для жестких дисков и дисковод для компакт дисков

Сетевая карта

Принтер

Системная шина-это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой( включает в себя Шину данных(ШД), Шину адреса(ША), Шину управления(ШУ), Нишу питания(ШП))

Процессор-микросхема, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Предназначен для преобразования информации и управления другими устройствами компьютера.

Тактовая чистота-частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной системы, те количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду.