Беседы об информатике

Желание оперировать, кроме букв алфавита, арабскими цифрами, служебными знаками, в том числе знаками, обозначающими математические операции, и часто встречающимися в научной литературе греческими буквами, требует удвоить это количество. Итого семь двоичных символов, то есть выбор одной из 128 возможностей. Для сравнения укажем, что современная пишущая машинка японской фирмы «Брозер» печатает на бумаге 96 различных знаков.

Восьмой двоичный символ байта используется для контроля. Как конкретно это делается, мы опишем дальше. А пока ясно, что байт соответствует знаку некоторого расширенного алфавита. Условно назовем его алфавитом научно-технической литературы.

Вернемся к памяти. Объем памяти даже небольших ЭВМ, которые все еще принято называть микроЭВМ (хотя оснований для использования приставки «микро» все меньше и не потому, что машины становятся больше, а, наоборот, относительно крупные машины постепенно отмирают, как это в свое время произошло с динозаврами), измеряется сегодня миллиардами байт, или гигабайтами, сокращенно Гбайт.

Здесь опять надо сделать оговорку. Часть памяти ЭВМ реализуется на магнитных дисках и магнитных лентах. Магнитный диск или катушка с магнитной лентой снимается с соответствующего устройства и хранится в шкафу. В этом смысле объем памяти ЭВМ ограничивается только вместимостью шкафа. Но это не все, ЭВМ с каждым днем все чаще становится членом большого коллектива. Их соединяют между собой в разветвленные сети, или подсоединяют к телефонным сетям, обеспечивая доступ к разного рода хранилищам информации. Видимо, в недалеком будущем любая ЭВМ получит доступ ко всей накопленной информации в национальных или даже глобальных масштабах.

Тем не менее нужно чем-то ограничиться. Поэтому будем считать памятью конкретной ЭВМ лишь ту часть памяти, к которой можно обратиться непосредственно без замены диска или катушки с лентой или без обращения в центральное хранилище по каналу связи. Объем такой памяти измеряется гигабайтами.

Рис. 5.

Для удобства обращения к столь большим объемам требуется систематизация информации. Поэтому память современной ЭВМ, как правило, имеет иерархическую структуру (рис. 5). Она напоминает своеобразную пирамиду. У острия пирамиды располагается часть памяти относительно небольшого объема и в то же время наиболее доступная — обращение к ней требует минимальных затрат времени. По этой причине часть памяти, расположенную у острия пирамиды, обычно называют оперативной или даже сверхоперативной.

Несколько слов о терминологии. Устройства памяти ЭВМ называют запоминающими устройствами, сокращенно ЗУ. Для оперативной памяти используется общепринятое на сегодня сокращение ОЗУ, а для сверхоперативной памяти соответственно СОЗУ. В основании пирамиды расположены большие объемы информации, обычно не имеющие непосредственного доступа.

Важное значение имеют способы обращения к памяти. Оперативное и сверхоперативное запоминающие устройства, как правило, допускают обращение за одним-единственным байтом, хотя часто за один раз передаются большие порции информации, состоящие из нескольких байт. Наоборот, передача информации внутри памяти между разными иерархическими уровнями производится крупными информационными блоками по нескольку сотен или тысяч байт. Здесь напрашивается аналогия с существующими системами материально-технического снабжения. На пути от производителя к потребителю товары почти всегда минуют целую последовательность складов. Эффективность обращения к памяти, иначе говоря, количество труда, которое затрачивается на то, чтобы найти и извлечь нужную порцию информации, определяется степенью ее организации.

Вторая важная система ЭВМ осуществляет собственно переработку информации. В связи с этой системой существует крупная, до сих пор до конца не решенная проблема — соотношение между степенью универсальности и степенью специализации.

Нить поколений

К настоящему времени сменилось уже четыре поколения ЭВМ, и сегодня мы являемся свидетелями зарождения пятого поколения. Какие характерные черты определяют каждое из поколений? Элементная база, архитектура технических средств, возможности и принцип организации программного обеспечения. ЭВМ первого поколения строились на вакуумных электронных лампах. Архитектура простейшая: одно устройство памяти, одно так называемое арифметическое устройство и несколько примитивных устройств, предназначенных для ввода и вывода информации.

Несмотря на то что ЭВМ первого поколения считались универсальными (что отражалось, в частности, в названиях некоторых из них, например ЮНИВАК), они были узко специализированы на решении математических, а еще точнее, на решении задач вычислительной математики. Соответственно система переработки информации ограничивалась выполнением двух или четырех арифметических действий и некоторых логических операций, например операций сдвига числа вправо или влево. Системное программное обеспечение у ЭВМ первого поколения практически отсутствовало.