Компьютеры и искуственный интелект

умения распознавать предмет частично заслоненный другим.  Глядя на торчащий

из-за кресла коша-

чий хвост, подобная машина никогда не сможет понять, что  она видит.

Нельзя сказать,  что появившаяся в 1969 г. эта критическая  работа покончила с

кибернетикой.  Она  лишь переместила интерес аспирантов и субсидии

правительственных организаций США,  традиционно  финансирующих исследования по

ИИ,  на другое направление  исследований - "нисходящий метод".

Интерес к кибернетике  в последнее время возродился,  так как сторонники

"нисходящего метода" столкнулись со столь же неодолимыми  трудностями. Сам

Минский публично выразил  сожаление,  что его выступление  нанесло урон

концепции перцептронов, заявив, что , согласно его теперешним представлениям,

для реального прорыва  вперед в создании разумных машин  потребуется устройство

, во многом похожее на перцептрон. Но в основном ИИ стал синонимом

нисходящего подхода,  который выражался в составлении  все более сложных

программ для  компьютеров,  моделирующих сложную  деятельность человеческого

мозга. 

                                                                    Компьютеры

ВСТУПЛЕНИЕ

Слово «компьютер»  означает «вычислитель». Потребность  в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно.

В настоящее  время индустрия производства компьютеров  и программного обеспечения является одной из наиболее важных сфер экономики  развитых и развивающихся стран. Причины стремительного роста индустрии  персональных компьютеров:        

невысокая стоимость;

сравнительная выгодность для многих деловых применений;

простота использования;

возможность индивидуального  взаимодействия с компьютеров без  посредников и ограничений;

высокие возможности  по переработке, хранению и выдаче информации;

высокая надежность, простота ремонта и эксплуатации;

возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров;

наличие программного обеспечения, охватывающего практически  все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения.

Мощность компьютеров  постоянно увеличивается, а область  их применения постоянно расширяется. Компьютеры могут объединяться в  сети, что позволяет миллионам  людей легко обмениваться информацией  с компьютерами, находящимися в любой  точке земного шара.

Так что же представляет собой это уникальное человеческое изобретение? Первый признак, по которому разделяют компьютеры, - платформа. Можно выделить две основные платформы  ПК:

Платформа IBM – совместимых компьютеров включает в себя громадный спектр самых различных компьютеров, от простеньких домашних персоналок до сложных серверов. Именно с этим типом платформ обычно сталкивается пользователь. Кстати, совершенно не обязательно, что лучшие IBM – совместимые компьютеры изготовлены фирмой IBM – породивший этот стандарт «голубой гигант» сегодня лишь один из великого множества производителей ПК.

Платформа Apple представлена довольно популярными на Западе компьютерамиMacintosh. Они используют своё, особое программное обеспечение, да и «начинка» их существенно отличается от IBM. Но в России большого распространения они не получили. 

Обычно IBM-совместимые ПК состоят из трех частей (блоков):

системного блока;

монитора (дисплея);

клавиатуры (устройства, позволяющего вводить символы в  компьютер);

Компьютеры выпускаются  и в портативном варианте –  в «наколенном» (лэптоп 4-12кг), или  «блокнотном» (ноутбук 2-6кг), исполнении. Здесь системный блок, монитор  и клавиатура заключены в один корпус:

Если снять  корпус системного блока и посмотреть внутрь, то можно увидеть детали, соответствующее следующей схеме  архитектуры ПК:

Данная схема  является примером внутренней «начинки»  компьютера, естественно, что при  наличии или отсутствии тех или  иных устройств схема изменится. Однако есть устройства, которые в любом случае установлены на современном персональном компьютере. О них-то и пойдёт дальнейший разговор.

ВНУТРЕННИЕ  УСТРОЙСТВА ПК.

Самым главным  элементом в компьютере, его «мозгом» является микропроцессор – электронная  схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. А началось всё с появлением скромной по своим возможностям микросхемы Intel 4004 – первого микропроцессора, созданного в 1971г. командой во главе с талантливым изобретателем, доктором Тедом Хоффом. Изначально эта микросхема предназначалась для микрокалькуляторов и была изготовлена по заказу японской фирмы. К счастью для всех нас, фирма эта обанкротилась. С этого момента и началась эпоха персональных компьютеров. Прошло несколько десятилетий. Ученые выявили закономерность, назвав её «законом Мура»: ЕЖЕГОДНО МОЩНОСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРОВ УДВАИВАЕТСЯ!

На первый взгляд процессор – просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов  – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Процессор состоит из нескольких важных деталей: собственно процессора – «вычислителя» и сопроцессора – специального блока для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется сопроцессор для  особо точных и сложных расчётов, а также для работы с рядом  графических программ.

Кэш - память первого  уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначена  для хранения промежуточных результатов.

Кэш-память второго  уровня – память чуть помедленнее, зато больше – от 128 до 512Кб. Она может  быть интегрирована на самом кристалле  процессора, а может – отдельно, в виде дополнительного кристалла (как на процессорах Pentium II). 

В настоящее  время в компьютерах используются процессоры, разработанные фирмами  Intel, AMD, Cyrix и IBM. Процессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Современные процессоры фирмы Intel достигают тактовой частоты в 1900 МГц (Pentium 4). Фирма, составляющая наибольшую конкуренцию им AMD, выпускает процессоры до 1400 МГц (AMDThunderbird). В соответствие со стандартом PC2000 – на домашние компьютеры рекомендуется ставить процессор с тактовой частотой не ниже 500 МГц. Следует заметить, что разные поколения процессоров выполняют одни и те же операции (например, деление или умножение) за разное число тактов. Чем выше поколение процессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Например, процессор Intel Pentium II работает раза в два быстрее, чем процессор Intel CELERON с такой же тактовой частотой. За 20-ю историю массового развития компьютерного рынка сменилось семь поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4. Кроме того, в каждом поколении существует ещё и целая серия отличающихся друг от друга моделей. Например, в поколении Pentium II их три: «обычный» Pentium II, «облегчённый вариант» Celeron и сверхмощный Xeon, предназначенный для больших промышленных компьютеров. Однако процессоры фирмы Intel очень дороги, здесь и всплывает конкурент. При гораздо меньшей ценеAMD предлагают микропроцессоры в некоторых параметрах обходящие микропроцессоры Intel. Например, AMD K7 Thunderbird 1000 МГц стоит 2947руб, а процессор Intel Pentium III 1000 МГц стоит 6318руб.!

Оперативная память (RAM, ОЗУ) обеспечивает работу с программным  обеспечением. Из неё процессор и  сопроцессор (устройство, помогающее выполнять  процессору сложные математические вычисления) берут программы и  исходные данные для обработки. Характеристика оперативной памяти – объём, измеряемый в мегабайтах (Мб). Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных  в специальные модули: SIMM, DIMM или новейший модуль RIMM. Каждый модуль может вмешать от 1 до 512 Мб. Лучшие модули памяти, поступающие на наш рынок, украшены лейблом Kingstone, Micron, Samsung. Конечно, «безымянные» модули собираются из таких же микросхем и стоят намного дешевле, но переплата нескольких десятков долларов за фирму себя окупает.

Чтобы компьютер  работал, необходимо, чтобы в его  оперативной памяти находились программа  и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера. Таким образом, для компьютера необходим  обмен информацией между оперативной  памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством  и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

1) Для каждого  внешнего устройства в компьютере  имеется электронная схема (контроллер  или адаптер), которая им управляет.  Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять  сразу несколькими устройствами.

2) Все контроллеры  и адаптеры взаимодействуют с  процессором и оперативной памятью  через системную магистраль передачи  данных, называемой шиной. Шина  – системная плата, обеспечивающая  ввод-вывод информации. Характеристикой  шины является скорость обмена. Основные типы шин (расположены  в порядке улучшения характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI,AGP. Разъёмы-«слоты» стандарта PCI. Родился он около 10 лет назад и сегодня является основным стандартом слотов для подключения дополнительных устройств. Разъёмы PCI – обычно самые короткие, белого цвета, разделенные своеобразной «перемычкой» на две неравные части. Ранее в слот PCI устанавливалась и видеокарта, теперь для этой цели служит разъем AGP (Advanced Graphic Port). Это специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот. Остальные слоты в новые компьютеры не устанавливаются.

Для упрощения  подключения устройств электронные  схемы состоят из нескольких модулей  – электронных плат. На основной плате компьютера – системной (материнской) – располагаются процессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в унифицированные разъёмы (слоты) на материнской плате. «Гнездо» для установки процессора: для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами. Так в гнездо для процессораPentium III нельзя установить процессор AMD K7. И наоборот.

Итак, сегодня  на рынке существует три материнских  плат, для установки трёх разных классов процессоров:

платы с разъёмом Slot 1 предназначены для процессоров фирмы Intel. Тип разъёма – слот (длинное щелевидное гнездо).

Платы с разъёмом Socket-370 предназначены для установки новых процессоров Celeronфирмы Intel (частота от 400 МГц). Тип разъёма – квадратное гнездо.

Платы с разъёмом SuperSocket 7 (Socket A) предназначены для «альтернативных» процессоров фирм AMD, Cyrix, IBM и других. Тип разъёма – квадратное гнездо.

Одним из контроллеров, которые присутствуют во всех компьютерах, является контроллер портов ввода-вывода. Типы портов:

параллельные (LPT1-LPT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры;

асинхронные последовательные порты (COM1-COM4), к ним подсоединяются мышь, модем и т. д.;

игровой порт –  для подключения джойстика;

порт USB (USB 2) – недавняя разработка - порт с наивысшей скоростью ввода-вывода, к нему подключаются новые модели принтеров, сканеров, модемов, мониторов и т.д. Одним из его достоинств является возможность подключения целой цепочки устройств. Например, через один порт USB подключен принтер, через принтер подключен сканер и т.д.

Некоторые устройства могут подключать и к параллельным, и к последовательным портам, и  к порту USB (USB 2). Самый быстрый обмен осуществляется через порт USB 2, затем USB, параллельные же порты выполняют ввод-вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

Видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарта) предназначен для работы в графическом режиме. Главной  задачей современной видеокарты является поддержка объёмной, трёхмерной графики (3D). Никогда не помешает и  дополнительная возможность видеокарт  – TV тюнер – приём телевизионного сигнала. Главной характеристикой является объём памяти. Современные графические приложения и игры требуют от видеокарты наличие как можно большего количества памяти (желательно 16, 32, а ещё лучше 64 Мб). Однако не все могут позволить купить себе даже 16 Мб видеокарту, поскольку цены на них остаются ещё достаточно высокими.

Жесткий диск (винчестер, HDD) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб), скорость чтения данных, среднее время доступа, размер кэш-памяти. Для современного домашнего компьютера необходим жесткий диск объёмом не менее 10 Гб. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинках с магнитным слоем, над которыми летают магнитные записывающие головки. Винчестеры подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства.