WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ 6 §1.1. Философия науки 6 §1.2. Концепции роста научного знания 10 ГЛАВА 2. ИСТОРИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И ИНФОРМАТИКИ В ДОЭЛЕКТРОННУЮ ЭПОХУ 15 §2.1. Возникновение счета 15 §2.2. Возникновение систем счисления 19 §2.3. Возникновение современной десятичной системы счисления 25 §2.4. Недесятичные системы счисления 26 §2.5. Средства автоматизации счета в раннее Новое время 28 §2.6. Арифметические машины 30 §2.7. XIX век. Предвестники цифровой вычислительной техники 32 ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ОТ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ МАШИН К УНИВЕРСАЛЬНЫМ КОМПЬЮТЕРАМ 36 §3.1. Основные вычислительные задачи начала ХХ в. 36 §3.2. Аналоговые вычислительные машины 39 §3.3. Теоретические основы электронных вычислительных машин 41 §3.4. Электромеханические вычислительные машины 44 §3.5. Электронные вычислительные машины 48 §3.6. Предварительный доклад по EDVAC 52 §3.7. «Первый» компьютер 53 ГЛАВА 4. РАЗВИТИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ, АРХИТЕКТУРЫ И СТРУКТУРЫ КОМПЬЮТЕРОВ 55 §4.1. Реле, лампы, транзисторы 55 §4.2. Интегральные схемы 57 §4.3. Квантово-размерные структуры 59 §4.4. Поколения компьютеров 61 §4.5. Компьютеры будущего 65 §4.6. Стандартизация вычислительной техники. System/360 78 §4.7. БЭСМ-6 82 §4.7. Разработка вычислительной техники в ИТМО 83 3 ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ АРХИТЕКТУРЫ МИКРОПРОЦЕССОРОВ 86 §5.1. Основные архитектурные решения, применяемые в микропроцессорах 86 §5.2. Архитектура CISC 89 §5.3. Архитектура RISC 91 §5.4. Архитектуры MIPS и VLIW 93 §5.5. Архитектура POWER 95 §5.6. Архитектура EPIC 96 ГЛАВА 6. СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ 98 §6.1. Суперкомпьютеры 98 §6.2. Классификация суперкомпьютеров 100 §6.3. Отечественные суперкомпьютеры 101 §6.4. Специализированные вычислительные системы 102 ГЛАВА 7. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ 105 §7.1. Сети 1950-х. Идеи П. Бэрена 10§7.2. ARPAnet §7.3. Internet §7.4. ALOHAnet §7.5. Локальные вычислительные сети ГЛАВА 8. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ §8.1. Эволюция операционных систем §8.2. Самые первые операционные системы §8.3. UNIX §8.4. Linux §8.5. Дисковые операционные системы ГЛАВА 9. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ §9.1. «Доисторические» языки §9.2 Языки программирования низкого уровня §9.3. Языки программирования высокого уровня §9.4. Универсальные языки программирования §9.5. «Эзотерические» языки программирования Список литературы ВВЕДЕНИЕ Информатика и вычислительная техника – быстро развивающиеся дисциплины. Они выглядят молодыми, поскольку их современная история начинается с середины ХХ века, но исторические корни этих дисциплин уходят на глубину тысячелетий. Не все идеи прошлого нашли применение в современности, почти все они устарели, а большое их число оказалось тупиковыми. Но, во-первых, без их появления столь длинный путь развития никогда не был бы пройден. И, во-вторых, любая современная техника находится под влиянием традиций и идей прошлого, крепко сидящих в сознании разработчиков и пользователей.

Для объективного понимания современного состояния информатики и вычислительной техникой важно представлять себе истоки современных технологий, чему и посвящен учебный курс.

Предлагаемое учебное пособие посвящено изложению исторических истоков и методологических основ информатики и вычислительной техники. В качестве вводной темы рассматривается методология научного познания, поскольку все дальнейшее изложение посвящено, по сути, истории научного познания в конкретных науках.

Общие вопросы вычислительной техники и информатики, поделенные на «доэлектронную» и «электронную» эпохи, и охватывающие период от палеолита до ближайшего будущего, рассматриваются в хронологическом порядке в двух больших главах. В отдельные главы вынесено рассмотрение элементной базы, микропроцессоров, суперкомпьютеров и специализированных компьютеров, компьютерных сетей, операционных систем и языков программирования.

В основе пособия лежит курс лекций, прочитанных автором в 2007–2009 гг. студентам 5-го курса факультета Компьютерных технологий и управления СПбГУ ИТМО. В конце пособия приводится список литературы, использовавшийся при подготовке курса лекций, а также перечень литературы, рекомендуемой к самостоятельному изучению.

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ [1.1, 1.2] Термины и определения.

История – процесс развития (от греч. – рассказ о прошедшем).

Методология – учение о наиболее общих принципах, положениях и методах, составляющих основу той или иной науки.

Наука – форма деятельности людей, направленная на производство знаний о природе, обществе и о самом познании, имеющая непосредственной целью постижения истины и открытие объективных законов на основе обобщения реальных фактов в их взаимосвязи, для того чтобы предвидеть тенденции развития действительности и способствовать её изменению.

Знание – объективная реальность, данная в сознании человека, который в своей деятельности отражает, идеально воспроизводит объективные закономерные связи реального мира.

Познание – процесс приобретения и развития знания, его постоянное углубление, расширение, совершенствование и воспроизводство.

Вычислительная техника – область техники, объединяющая средства автоматизации математических вычислений и обработки информации, а также наука о принципах построения, действия и проектирования этих средств.

Информатика – отрасль науки (либо отрасль производства, либо прикладная дисциплина), изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности.



«Западным» аналогом информатики и вычислительной техники является дисциплина «компьютерные науки» (computer science), охватывающая широкий круг вопросов от теоретических исследований алгоритмов до практического внедрения аппаратных и программных продуктов.

§1.1. Философия науки Прежде чем приступить к рассмотрению частных вопросов методологии информатики и вычислительной техники, рассмотрим методологию науки в общем. Методология науки, в традиционном понимании, – это учение о методах и процедурах научной деятельности.

Задачей методологии является осмысление формализованного аппарата конкретных наук, изучение теоретических оснований науки и конкурирующих моделей роста научного знания. Первоначально проблемы методологии разрабатывались в рамках философии, и до сих пор связаны с ней в рамках раздела общей теории познания (гносеологии), в особенности теории научного познания и философии науки.

Философия науки как дисциплина возникла в ответ на потребность осмыслить социокультурные функции науки в условиях научнотехнической революции. Предметом философии науки являются общие закономерности научного познания как особой деятельности по производству научных знаний, взятых в их историческом развитии и в социокультурном контексте.

Современная философия науки пытается понять место науки в современной цивилизации в её многообразных отношениях к этике, политике, религии. Призывает обращать внимание на философский план любой проблемы, на отношение научной мысли к действительности во всей её полноте. Но центральной проблемой философии науки попрежнему является проблема роста (развития) научного знания.

Философские категории Философия оперирует наиболее обобщенными понятиями, или категориями, которые позволяют анализировать мир с точки зрения его всеобщих и необходимых свойств и качеств. Примерами философских категорий являются: материя, пространство, время, количество, качество, общее и частное, причина и следствие, случайность и закономерность, возможность и действительность, сущность и явление, содержание и форма и т.д.

Каждая наука имеет систему своих категорий, и в каждой науке они находятся во взаимосвязи. Например, случайность и закономерность имеют причину. Без ликвидации причины случайность переходит в закономерность, и если бы существовала только закономерность – то все было бы неизбежно. Философские категории являются самыми широкими и служат методологической основой научного познания во всех областях человеческой деятельности.

Научное познание и обыденно-практическое знание Процесс получения объективного, истинного знания, направленного на отражение реальных закономерностей называется научным познанием. Задачами научного познания является описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности.

На ранних этапах человеческой истории существовало обыденнопрактическое знание, которое доставляет элементарные сведения о природе и окружающей среде. Оно включает в себя здравый смысл, приметы, назидания, рецепты, личный опыт, традиции, используется практически неосознанно и не требует предварительной системы доказательств. Также существовало мифологическое познание, представляющее собой фантастическое отражение реальности, но позволяющее фиксировать и передавать опыт поколений.

Виды вненаучного знания Познание не ограничено сферой науки, знание также существует и за её пределами. Помимо обыденно-практического выделим следующие формы вненаучного знания:

– паранаучное (от греч. para – около, возле, при). Обозначает многообразие сопутствующих науке учений, существующих за ее пределами, но связанных с нею определенной общностью проблематики или методологии. Паранаучные учения несовместимы с имеющимся гносеологическим стандартом, описывают реальные явления и могут содержать в себе как существенно ошибочные, так и истинные положения. Это могут быть как новые, не получившие подтверждения, так и устаревшие теории, а также «оккультные науки» (алхимия, астрология, хиромантия, толкование сновидений). Паранаучное знание способствует диалогу общества с другими социокультурными системами [1.3].

– лженаучное (или псевдонаучное, от греч. «псевдо», т.е.

«ложный»). Обозначает деятельность, претендующую на научную или имитирующую её, но не соблюдающую научную методологию.

Отличается широким использованием ошибочного и непроверенного знания, а также умелой «обработкой» фактов. Характеризуется домыслами и предрассудками, малограмотным пафосом, нетерпимостью и претенциозностью. Утопичное и сознательное искажение представлений о действительности часто называют антинаукой. К положительной стороне лженаучного знания можно отнести привлечение внимания к спорным положениям официальной науки.

Философия и наука Наука существует как процесс выдвижения и опровержения гипотез, роль философии при этом заключается в исследовании критериев научности и рациональности. Вместе с тем, философия осмысливает научные открытия, включая их в контекст сформированного знания и, тем самым, определяя их значение. Отметим основные отличия философии и науки в контексте истории и методологии:

– Наука обычно не задается вопросом, как возникла её дисциплина, а философия стремится выяснить исходные предпосылки всякого знания – В философии важен не только достигнутый результат, но и путь к этому результату.

– Научные дисциплины могут развиваться, не учитывая опыт других форм общественного сознания, а за философией стоит весь опыт познания человечества.





– Наука не содержит внутри себя критериев социальной значимости своих результатов, в то время как первый философский тезис – «все связано со всем».

Методологические философские предпосылки науки [1.4] Появившаяся в 1931 г. теорема Геделя утверждает, что всякая достаточно сильная формальная логическая теория содержит такие утверждения, которые нельзя ни доказать, ни опровергнуть внутренними средствами этой теории. Утверждение данной формальной теории, которое не может быть проверено внутри нее, вполне может быть проверено средствами более мощной логической теории, однако это далеко не всегда возможно. Кроме того, очень легко допустить ошибку в логическом выводе, предположении или эксперименте. Поэтому для научного мышления характерно полное отсутствие уверенности в своей непогрешимости, стремление к критической проверке выводов любой теории. Вместе с тем существуют положения, которые ученый принимает заранее как методологические философские предпосылки своей деятельности, или «догмы», поскольку они не доказаны и принимаются на веру:

•Объективность существования мира и закономерностей, которым этот мир подчиняется (логически крайний субъективизм неопровергаем) •«Добывается» объективная истина о мире (надежность объективной истины определяется объективными критериями) •Мир признается «логичным» (добываемые сведения могут быть уложены в логически стройную систему) Виды мышления В основе познания лежит мышление, или совокупность умственных процессов. Поскольку во многом достигаемый результат зависит от субъекта, познающего мир, то важен и учет особенностей мышления субъекта (т.е. человека). В философии при описании мышления также выделяются парные категории. Мышление может быть конкретным/абстрактным, гибким/жестким, определенным или неопределенным. Но больше принято выделять три следующих типа мышления:

Наглядно-образное – способность припоминать и осуществлять при помощи представления различные манипуляции в сознании.

Абстрактно-логическое – мышление абстракциями, т.е.

категориями, которых нет в природе. Формируется в возрасте 4–5 лет.

Считается, что у животных нет абстрактного мышления.

Наглядно-действенное – задачи решаются с помощью существующего, реального объекта.

Законы развития Гегеля В XIX веке немецкий философ Гегель (1733–1799), исследуя законы сознания, сформулировал общие законы развития духа, которые впоследствии были распространены и на окружающую материальную действительность. Законы первыми указали на принципиально нелинейный характер развития сложных систем и предвосхитили современные концепции роста научного знания. В советской философии законы развития излагались так [1.5]:

– «Борьба двух противоположностей в одном единстве». Борьба порождает изменение. Отвечает на вопрос «почему происходит развитие».

– «Накопление количественных изменений приводит к качественным изменениям». Отвечает на вопрос «как происходит развитие».

– «Отрицание отрицания». Каждый последующий период отрицает предыдущий. У двух периодов (через период) признаки повторяются.

Отвечает на вопрос «в каком направлении происходит развитие».

§1.2. Концепции роста научного знания •Кумулятивная (монотонное накопление знания);

•Пессимистические схемы (скептицизм и агностицизм);

•Пантеоретизм (постоянная переинтерпретация результатов);

•Позитивизм (проверенная теория неопровержима);

•Фальсификационизм Поппера (знание всегда предположительно);

•Теория научных революций Куна;

•Синергетика (знание развивается по законам нелинейных систем).

Научное знание постоянно изменяется не только по объему, но и по содержанию: обнаруживаются новые факты, рождаются новые гипотезы, на смену старым теориям приходят новые. По мере накопления знания выдвигались разные концепции, описывающие его рост. Хотя, справедливости ради, следует сказать и о существовании пессимистичных схем познания, считающих создание таких концепций бессмысленным. Так, скептицизм призывает ограничить познание одними фактами, а агностицизм считает любое познание невозможным.

Кумулятивная – одна из первых моделей, характеризует науку как постепенное накопление твердо установленных и доказанных истин.

Наука представлялась как своего рода склад абсолютных истин, рост знаний виделся непрерывным и монотонным.

Пантеоретизм гипертрофированно понимает роль теории в науке и говорит, что достаточно изобретательный ученый всегда будет в состоянии так перестроить научную теорию или таким образом переинтерпретировать противоречащие ей результаты экспериментов, что последние окажутся ее подтверждением. Поэтому фундаментальные теории принципиально нефальсифицируемы ни экспериментальными данными, ни отдельными изолированными гипотезами.

Позитивизм говорит, что научная теория, успешно преодолевшая достаточное число эмпирических проверок, приобретает высокую степень подтверждения относительно своей первоначальной области применения и оказывается застрахованной от опасности дальнейшего опровержения. Если эта теория окажется не в состоянии предсказать какие-то новые виды явлений, то их открытие потребует новых технических средств для ее проверки, которые следует ввести как дополнительные правила соответствия. Это означает вытеснение исходной теории тесно связанной с ней более исчерпывающей теорией.

Такой научный прогресс состоит в выдвижении последовательности теорий, между которыми имеет место отношение редукции.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.