Основы вычислительной техники

Т. П. Куль

ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебного пособия для учащихся учреждений 
образования, реализующих образовательные программы 
профессионально-технического образования по специальности 
«Эксплуатация электронно-вычислительных машин»

Минск
РИПО
2018

УДК 681.3(075.32)
ББК 32.97я722
 
К90
А втор:  
преподаватель УО «Белорусская государственная академия связи» 
Т. П. Куль.

Рецензенты:
цикловая комиссия «Электронные вычислительные средства»  
УО «Белорусский государственный университет информатики и 
радиоэлектроники» филиал «Минский радиотехнический колледж»  
(Н. В. Чвала);  доцент кафедры «Программное обеспечение 
информационных технологий» УО «Белорусский государственный 
университет информатики и радиоэлектроники», кандидат 
технических наук, доцент А. И. Парамонов.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой 
ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.
Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства 
образо вания Республики Беларусь.
 

Куль, Т. П.
К90  
Основы вычислительной техники : учеб. пособие / Т. П. Куль. – 
Минск : РИПО, 2018. – 241 с. : ил.
ISBN 978-985-503-812-3.

Учебное пособие охватывает широкий круг вопросов в области основ 
вычислительной техники, информационных технологий, архитектуры 
ЭВМ и информатики. Приведены теоретические материалы, примеры, 
контрольные вопросы и задания, выделены основные понятия и определения.
Предназначено для учащихся учреждений профессионально-технического образования по специальности «Эксплуатация электронно-вычисли тель ных машин».

УДК 681.3(075.32)
ББК 32.97я722

ISBN 978-985-503-812-3                 
© Куль Т. П., 2018
 
 
 
                © Оформление. Республиканский институт
     
 
 
 
     профессионального образования, 2018

ВВЕДЕНИЕ

Вычислительная техника — совокупность технических средств, 
используемых для облегчения и ускорения решения трудоемких 
задач, связанных с обработкой числовой информации, путем частичной или полной автоматизации вычислительного процесса.
Задачи, связанные с исчислением времени, определением 
площадей земельных участков, торговыми расчетами и др., относятся к древнейшим периодам человеческой культуры. Первые 
примитивные устройства для механизации вычислений и математические правила решения простейших вычислительных 
задач появились за сотни лет до нашей эры. Вычислительные 
устройства, такие, например, как шкала Непера, логарифмическая линейка, арифметическая машина французского ученого  
Б. Паскаля — предшественница арифмометра, были известны 
уже в XVII в. 
Промышленная революция XVIII—XIX вв., характеризующаяся бурным для того времени ростом средств производства и 
его механизацией, дала толчок и развитию вычислительной техники. Это обусловливалось, прежде всего, необходимостью выполнения сложных расчетов при проектировании и строительстве. При этом сложность и количество задач возросли настолько, 
что решение их в необходимый срок без механизации самого вычислительного процесса часто оказывалось невозможным. Тогда на 
смену примитивным счетным устройствам пришли планиметры 
Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В.Т. Однера и др.
В 1833 г. английский ученый Ч. Беббидж разработал проект 
аналитической машины — гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическим и запоминающим 
устройствами. Однако полностью осуществить свой проект ему 
не удалось, главным образом из-за недостаточного развития технологии в то время, а материалы об изобретении были опубликованы лишь в 1888 г., уже после смерти автора. Исследования  

Введение

Ч. Беббиджа лишь спустя 100 лет привлекли внимание инженеров, но математики отметили их сразу. В 1842 г. итальянский 
математик Л. Менабреа опубликовал записи лекций Ч. Беббиджа, 
прочитанных в Турине и посвященных аналитической машине. 
Практическое развитие вычислительной техники в XIX—XX вв. 
связано главным образом с постройкой аналоговых машин, в 
частности первой машины для решения дифференциальных 
уравнений академика А.Н. Крылова (1904). В 1944 г. в США 
была построена вычислительная машина с программным управлением «МАРК-1» на электромагнитных реле. Ее изготовление 
стало возможным благодаря накопленному опыту эксплуатации телефонной аппаратуры, счетно-аналитических и счетноперфорационных машин.
Резкий скачок в развитии вычислительной техники — создание 
в середине 40-х гг. XX в. электронных цифровых вычислительных 
машин  (ЦВМ) с программным управлением. Применение электронных ЦВМ существенно расширило круг задач. Стали возможны такие вычисления, которые ранее были невыполнимы, 
так как требуемое для этого время превышало продолжительность человеческой жизни. Производство электронных ЦВМ 
развивалось чрезвычайно быстро: первая (и единственная в то 
время) машина «ЭНИАК» (рис. 1) была создана в США в 1946 г., 
а уже к 1965 г. мировой парк насчитывал свыше 50 тыс. ЦВМ 
различного назначения. 
 

Рис. 1. Элетронная машина «ЭНИАК».  
Американские инженеры Дж. Эккерт (в центре слева)  
и Дж. Мокли (у колонны) возле блока управления

Введение

Столь же быстро совершенствовались технические параметры 
электронных ЦВМ: в сотни и тысячи раз возросли их быстродействие и объем памяти.
Первая советская электронная ЦВМ «МЭСМ» (малая электронная счетная машина) была построена в АН УССР в 1950 г. 
под руководством академика С.А. Лебедева. В 1953 г. в Институте 
точной механики и вычислительной техники также под руководством С.А. Лебедева была создана большая электронная счетная 
машина, ставшая предшественницей серии отечественных электронных ЦВМ: «Минск», «Урал», «Днепр», «Мир» и др. (рис. 2).

Рис 2. ЭВМ «Минск-2»

Быстрое совершенствование вычислительной техники неразрывно связано с интенсивным развитием электроники. Первые 
электронно-вычислительные машины (ЭВМ) были ламповыми, 
однако уже через несколько лет достижения в технике полупроводников позволили полностью перейти на полупроводниковое 
исполнение, а с начала 60-х гг. XX в. приступить к микроминиатюризации схем и элементов ЭВМ. Это позволило существенно 
повысить их быстродействие и надежность, уменьшить габариты 
и потребляемую мощность, удешевить производство.
Средства вычислительной техники применяют в системах 
автоматического управления при сборе, обработке и использовании информации в целях учета, планирования, прогнозирования и экономической оценки для принятия научно обоснованных решений. Подобные системы управления могут быть как 
большими, охватывающими всю страну, район, какую-либо отрасль промышленности в целом или группу специализированных 
предприятий, так и локальными системами, действующими в 
пределах одного завода или цеха.

Введение

Вычислительную технику широко используют в современных 
системах обработки информации, для контроля качества на производстве неразрушающих изделий, резервирования и продажи 
авиа- и железнодорожных билетов,  обслуживания крупных 
спортивных мероприятий (мировых и европейских чемпионатов, 
Олимпийских игр), в области медицины (компьютерная томография, аппараты ультразвукового исследования и контроля 
жизнедеятельности человека, быстрое и точное определение координат кораблей, подводных лодок, самолетов, космических 
объектов и т. п.). Особой областью применения вычислительной 
техники являются информационные поисковые системы, обеспечивающие механизацию библиотечных и библиографических 
работ и способствующие ликвидации огромных справочных 
картотек. Быстро расширяющейся сферой применения вычислительной техники является также работа банков, сберегательных 
касс и других финансовых учреждений, где использование ЭВМ 
позволяет централизованно выполнять все расчетные операции.
К вычислительной технике предъявляют все более высокие 
требования, так как ее значение в различных областях постоянно 
возрастает, а основная аудитория, использующая современные 
вычислительные средства, не является профессиональным пользователем в области ЭВМ. 
Использование программного обеспечения становится существенным фактором, определяющим возможности дальнейшего 
расширения сферы применения вычислительной техники. Для 
выполнения простых вычислительных операций используют 
ЭВМ с жесткой программой, выполняющие арифметические 
действия и вычисление простейших функций, и средства малой 
механизации счетных работ (ПОС-терминальное оборудование 
торговых предприятий и т. п.).
 Уже первые ЭВМ показали принципиальную возможность 
производить вычисления со скоростью, превышающей скорость 
аналогичных мыслительных процессов у человека. Это позволяет 
предсказывать возможные решения в ходе вычислений, своевременно предполагать и корректировать отклонения, вмешиваться 
в ход процесса, т. е. управлять им.

Введение

Современный научно-технический прогресс характеризуется 
не только высокой производительностью и научной организацией 
труда, но и широкой механизацией и автоматизацией процессов, 
сопровождающих умственную деятельность человека. 
Алгоритмизация умственной деятельности человека потребовала интенсивной разработки новых разделов математики, особенно математического моделирования, логики, лингвистики и 
психологии, создания специальных математических методов анализа, физических, биологических и социальных процессов, математическое исследование которых было ранее невозможно.
ЭВМ как мощное средство, появившееся в результате все возрастающей осознанной общественной потребности повышения 
эффективности человеческого труда, стало основной, важнейшей 
технической базой кибернетики. Электронные вычислительные 
и управляющие машины открыли широкие возможности в области переработки громадных объемов информации в кратчайшие сроки.
В настоящее время деятельность человека немыслима без использования компьютера. Компьютеры проникли во все сферы 
жизни: от начального образования до изучения новейших технологий, новых видов материи, неизвестных пока человечеству. 
Применение компьютерных технологий облегчает процесс обучения.
Разнообразие программного и аппаратного обеспечения делает возможным использование всех потенциальных возможностей компьютерных технологий (рис. 3). Это позволяет хранить 
огромное количество информации, занимающей при этом минимальное место. Компьютерные технологии позволяют также 
быстро обрабатывать информацию и обеспечивают ее защиту.
Автоматизация обработки информации обеспечивает ускорение вычислительных процессов при разработке новых проектов, позволяя полностью посвятить время работе. 
Большую роль компьютерные технологии играют в медицине, 
где ученые создают различные виртуальные модели развития заболеваний, создают огромные базы информации, на основании 
которых изобретают новые препараты для лечения.

Введение

Рис. 3. Современные ЭВМ в различных сферах деятельности

Компьютер является средством общения, обеспечивая в настоящее время самую быструю и удобную связь. Для людей с 
ограниченными возможностями это порой  единственный способ 
не только общения, но и самореализации, получения работы.

ГЛаВа 1 
ОХРаНа ТРУДа ПРИ РаБОТЕ С ЭВМ (ПЭВМ)

1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНяТИя В ОБЛаСТИ 
ОХРаНЫ ТРУДа

Под охраной труда понимают систему обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающую правовые, социально-экономические, 
организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебнопрофилактические, реабилитационные и иные мероприятия.
Охрана труда выявляет и изучает возможные причины производственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий, взрывов, пожаров и разрабатывает систему мероприятий и требований в целях устранения этих причин и создания безопасных условий труда.
Охрана труда — система законодательных актов, социальноэкономических, организационных, технических и лечебнопрофилактических мероприятий и средств, обеспечивающих 
безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека 
в процессе труда; совокупность норм, направленных на обеспечение условий труда, безопасных для жизни и здоровья работников.
Главным объектом охраны труда является человек в процессе 
труда. Данное положение служит основой при разработке требований производственной санитарии и использовании результатов 
медицинских и биологических исследований.
Обеспечение здоровых и безопасных условий труда — одна из 
наиболее важных задач в различных сферах деятельности, в том 
числе в области использования вычислительной техники.
Комфортные и безопасные условия — один из основных факторов, влияющих на производительность, безопасность труда и 
здоровье человека.

Глава 1. Охрана труда при работе с эвм (пэвм)

Эффективность трудовой деятельности во многом определяется работоспособностью организма.
Работоспособность – величина функциональных возможностей организма человека, которая характеризуется количеством и 
качеством работы, выполняемой за определенное время.
Физиологи установили, что работоспособность – величина 
переменная. Это связано с изменениями характера протекания 
физиологических и психических функций в организме. Высокая 
работоспособность при любом виде деятельности обеспечивается только в том случае, когда трудовой ритм совпадает с естественной периодичностью суточного ритма физиологических 
функций организма.
Работоспособность человека в течение рабочей смены характеризуется фазным развитием. 
Основные фазы работоспособности следующие:
врабатывание
••
, или нарастающая работоспособность, в течение которой происходит перестройка физиологических функций 
от предшествующего вида деятельности человека к производственной. В зависимости от характера труда и индивидуальных 
особенностей эта фаза длится от нескольких минут до 1,5 ч;
устойчивая высокая работоспособность
••
, характеризующаяся 
тем, что в организме человека устанавливается относительная стабильность или даже некоторое снижение напряженности физиологических функций. Это состояние сочетается с высокими трудовыми показателями (увеличение выработки, уменьшение брака, 
снижение затрат рабочего времени на выполнение операций, сокращение простоев оборудования, ошибочных действий). В зависимости от степени тяжести труда данная фаза может удерживаться в течение 2–2,5 ч и более;
развитие утомления и связанное с этим падение работоспо••
собности, которое длится от нескольких минут до 1–1,5 ч и характеризуется ухудшением функционального состояния организма и 
показателей его трудовой деятельности.
Динамика работоспособности за смену графически представляет собой кривую, нарастающую в первые часы, проходящую 
затем на достигнуто высоком уровне и убывающую к обеденному 
перерыву. Описанные фазы работоспособности повторяются и 
после перерыва. При этом фаза врабатывания протекает быстрее, 
а фаза устойчивой работоспособности ниже по уровню и менее