Растригин. С компьютером наедине. 1990

Л.А.РАСТРИГИН
С КОМПЬЮТЕРОМ НАЕДИНЕ
Рисунки К.Н.Мошкина
М.: "Радио и связь", 1990

ДЕТЕКТИВ ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ

...Сигарета обожгла пальцы. Мегрэ вздрогнул, поморщился и с досадой стряхнул пепел с пиджака. "Хорошо, что еще не прожег пиджак,- подумал он.- Досталось бы мне дома". Очень хотелось отвлечься от дела, но отвлечься не удавалось. "Старею, видно",- невесело подумал Мегрэ.
А началось все довольно тривиально. И вообще во всей этой истории с самого начала все было как-то просто, обыденно.

Звонок в комиссариат: "Труп в гостинице". Осмотр места происшествия подтвердил возникшее подозрение о тривиальности преступления. Отравилась или была отравлена молодая девушка.

Она долго жила в этой гостинице и много задолжала. К ней часто приходил молодой человек обыкновенной наружности, без примет, молодость была его самой яркой чертой. Обстоятельства осмотра тоже были самыми обыкновенными: испуганный директор гостиницы, умоляющий ничего не сообщать репортерам, настороженные взгляды горничных, хорошо понимающих, что допрос начнется с них, любопытные лица постояльцев и сонные глаза врача-эксперта и фотографа, которых, казалось, уже ничего взволновать не могло.

Необычными были лишь огромные глаза Жака, молодого стажера из полицейской школы, которого только что прикрепили к группе Мегрэ. Он с трудом отвел их от открытого флакона, зажатого в руках погибшей девушки. Легкий запах горького миндаля подсказывал стандартное решение - цианистый калий, которое наверняка можно было бы и не проверять в химической лаборатории. Но Поль, помощник комиссара, осторожно вынул флакон из застывших пальцев, взглянул на отпечатки и вложил в зажим своего чемодана "последней помощи", как его презрительно называл врач.

Все шло своим чередом. Поль заканчивал осмотр места происшествия, Жак начал опрос свидетелей, Сид запрашивал данные по телефону - все были заняты своим делом. Мегрэ рассеянно оглядывал комнату. Ничего необычного, за что можно зацепиться, что могло бы стать ключом к расследованию, он не заметил. "Надо это дело поручить Полю. Пора ему действовать самостоятельно. И начинать надо с простого дела. Он быстро вытрясет из безликого поклонника необходимые сведения и решит что же это, самоубийство или нет. Основания будут веские",- подумал Мегрэ, зная, как тщательно работает Поль.

Обыкновенность ситуации успокаивала, убаюкивала. "Наконец сегодня приду домой вовремя",- размечтался Мегрэ. И вдруг он увидел ЭТО. Звук для него исчез. Как в немом кино, он видел, что его сотрудники говорят о чем-то, что-то спрашивают у понятых, но ничего не слышал. Видел только ЭТО.

Сначала Мегрэ удивился, что ЭТОГО никто не увидел. Даже пунктуальный Поль едва ли занес ЭТО в список осмотра комнаты. Но сразу понял, что никто из присутствующих, кроме него, не может заметить ЭТО. Ведь только он один знает, что ЭТО. Мегрэ похолодел, ведь вызов могла принять и другая группа. И тогда ЭТО никто бы не заметил. И преступление (он уже не сомневался в том, что это преступление) так и осталось бы нераскрытым. Да и не только это преступление, но и все следующие, которые неизбежно произойдут благодаря ЭТОМУ. Он хорошо знал, какую "дичь" ухватил. Несчастная жертва, которую уже выносили санитары была даже не пешка, а паутинка в делах международных гангстерских банд. Но, потянув за эту паутинку, он сможет вытянуть таких китов мировой мафии, которые и не снились Интерполу.

- Поль!- резко прервал молчание Мегрэ.- Немедленно займись этим молодчиком, а я наведу кое-какие справки.

- Слушаю, шеф!- ответил Поль.- Только закончу осмотр. Не думаю, чтобы этот парень успел далеко скрыться, даже если он замешан в этом деле.

- Осмотр пусть продолжит Жак. Пора ему на практике проверить знания, полученные в полицейской школе,- сухо сказал Мегрэ и стал осторожно заворачивать ЭТО в свой носовой платок.

- Слушаю, мэтр!- торопливо сказал Жак и испуганно покосился на Поля, который укоризненно наблюдал, как Мегрэ положил в карман какую-то пустяковину.

Следующие два часа Мегрэ провел в телетайпной своего комиссариата, посылал запросы о лицах, компаниях, событиях и преступлениях своим коллегам в разных частях света - в Лондон, Чикаго, Мехико, Карачи, Рио-де-Жанейро, Токио, Сингапур и другие центры борьбы с мафией. Память комиссара работала четко и точно:

- Лейтенанту Нгаби. Министерство внутренних дел. Найроби.- диктовал Мегрэ.- Старина, сообщите срочно, проходил ли по делу убийства президента страховой компании "Космос" китаец Ли Ван Чу из Гонконга. Его клички есть в справочнике Интерпола.
- Майору Пронину. Москва. Петровка, 38. Отдел по борьбе с хищениями.- Коллега, прошу срочно сообщить о связях компании, которая пыталась провести через Москву груз наркотиков из Афганистана в ФРГ транзитом.
- Инспектору Синг Рао. Калькутта. Индия. Отдел по борьбе с бандитизмом.- Подтвердите...
- Сержанту Полу Джонсону. Инспекция по борьбе с наркоманией. Мельбурн, Австралия.- Прошу сообщить...
И т.д. и т.п.

Комиссар запрашивал все, что могло иметь отношение к ЭТОМУ. Пусть его коллеги сообщат ему побольше, а он уже сумеет выбрать жемчужины, чтобы из них собрать ожерелье неопровержимых доказательств и покончить с главарями мафии. Они-то считают себя в полной безопасности.

Вскоре начали поступать ответы. С телетайпов потянулись широкие ленты бумаги. Когда он пришел в свой кабинет, то увидел, что буквально все завалено телетайпными сообщениями. Сержант подносил все новые и новые, а телетайпы продолжали работать. И так будет до завтрашнего вечера,- смекнул Мегрэ, зная, как поступают ответы на запросы, направленные в дальние точки планеты. И он начал читать сообщения.

...И вот глубокой ночью, прочитав первую сотню сообщений, Мегрэ понял, в какую трудную ситуацию он попал. Из моря получаемой информации ему предстояло "выудить" несколько убедительных фактов, которые подтвердили бы его версию. Он не знал, какие именно факты, но сразу определил бы их, как только увидел. Все было бы хорошо, если бы не такое обилие сообщений. Жемчужины информации так и лежали в своих раковинах. Мегрэ хорошо понимал, почему поток столь обилен. Зарубежные коллеги старались сообщить побольше, справедливо считая, что из большего объема сведений можно выявить больше информации, чем из малого. Думали ли они, что этот объем будет ему не под силу переработать. А равнодушные посылали сообщения без особого разбора - лишь бы отписаться. Но и те, и другие одинаково мало помогли и одинаково усложнили задачу комиссара. Их нельзя было судить строго, ведь конечная цель им была неизвестна!

- Пропустить бы все это через какое-то сито,- невесело подумал Мегрэ и вспомнил сказку о волшебной мельнице, которая перемалывала все, что угодно, а выдавала лишь то, что заказывал ее хозяин. Помнится тогда, в детстве, он был очень удивлен, что ее злой хозяин заказал мельнице золото, а не ореховое пирожное. Вот и сейчас мне нужно не золото, а ...информация. Заложил бы в мельницу всю эту бумагу и...- тут Мегрэ насупился.- Черт знает, какие мысли лезут в голову. Это все от собственного бессилия, неумения, незнания. Стоп! Нужно действовать по плану, только так можно решить трудную проблему. Что я не умею и не знаю? Не умею справиться с этим морем сообщений. Не знаю, как это сделать. А кто знает? Тот, кто занимается переработкой информации! И Мегрэ поздравил себя с этим "открытием". Это был тупик, вывести из которого могло бы или чудо, или ...

- Поль!- позвал Мегрэ по селектору. Он не сомневался, что его верный помощник находится где-то рядом. Так было всегда в трудные минуты.
- Слушаю, шеф,- немедленно отозвался Поль.- Я иду к Вам.- Он хорошо знал комиссара и понимал его с полуслова.
- Малыш!- отечески обратился Мегрэ к долговязому Полю, когда тот появился в дверях.- Видишь эти сообщения? Постарайся, пожалуйста, переработать каким-то образом все это, чтобы самое главное разместилось не более чем на десятке страниц машинописного текста. Это связано с нашим последним делом.- И отвернулся, чтобы скрыть улыбку. К его удивлению, Поль даже не улыбнулся и стал собирать сообщения.
- Что намерены делать?- по-деловому спросил Мегрэ.
- Отослать все это профессору Мариаку в Гренобль.- отрапортовал Поль.- Ведь он занимается переработкой информации с помощью вычислительных машин. Помните дело об ограблении банка, которое он помог нам раскрыть за два часа?

Мегрэ хорошо помнил это дело ["Это дело" комиссара описано в книге автора "Вычислительные машины, системы, сети..." (М.: Наука, 1982).]. Тогда надо было определить особенности фигур людей по видеозаписи ограбления. Для этого понадобилась одновременная совместная работа тысяч компьютеров, объединенных в вычислительную сеть, раскинувшуюся на двух континентах. Только такая сеть могла за два часа идентифицировать гангстеров. Мегрэ не без гордости вспоминал это дело. Помнится, министр даже упомянул его в годовом отчете. А уж газетчики раздули дело до безобразия, что дало повод для довольно ехидных шуток коллег. Но апофеозом был визит очаровательной Мадо, секретарши префекта. Она обратилась к Мегрэ с просьбой "вычислить", с кем путается ее Жорж, и даже притащила с собой в сумочке карманный калькулятор. С тех пор упоминание о компьютере в группе Мегрэ считалось неприличным - слишком быстро "заводился" шеф.

Глядя в ясные глаза Поля, Мегрэ понял, что это не розыгрыш, и возмущенно с горячностью воскликнул:
- Но ведь в том деле компьютерная сеть вычисляла, занималась тем, для чего она и создана,- для вычислений.
- А почему Вы думаете, что любая обработка информации не может быть сведена к вычислениям?- спросил Поль.
- Знаю я Вас, молодежь,- по любому поводу лезете с вопросами к компьютеру, а все ваши вопросы одинаковы: где достать да с кем познакомиться!- брюзжал Мегрэ.
- Но, шеф, Вас ведь тоже интересует, где и как достать факты по делу отравленной девушки,- возразил Поль.
- Да, но я...- Мегрэ поперхнулся, задумался и махнул рукой.- Валяйте, Поль, отсылайте материалы Мариаку, пусть помаракует с ними. Компьютер не более чем инструмент в руках человека, даже если это сыщик. Не правда ли, малыш?

Тут настал черед Поля. Последние слова комиссара были отголосками старого спора между ними - сможет ли компьютер заменить человека в розыскной работе. У Поля на этот счет была своя точка зрения - полная компьютеризация сыскного дела. Не люди, а автоматы должны заниматься розыском - таков был девиз Поля. Люди нужны лишь для ремонта автоматов и обеспечения их необходимой информацией, если они сами не смогут это сделать. Легко представить, как принимал эту "доктрину" Мегрэ.

- В чем-то Поль, несомненно, прав,- размышлял Мегрэ.-Но несомненно и то, что не все доступно компьютеру. Как, например, он бы мог заметить ЭТО? Здесь уже интуиция, опыт. А может быть, интуиция - это тоже всего лишь "переработка информации"?- испуганно подумал Мегрэ и горестно вздохнул.- Возможно, когда-нибудь это так и будет, а пока будем твердо стоять на своих ногах. Я могу делать то, что не может сделать сейчас ни один компьютер. Да, ни один,- упрямо подумал Мегрэ.- Но компьютер и сейчас тоже может сделать то, что не могу сделать я. Что из этого следует? Нам нужно объединиться - создать нечто вроде симбиоза человека и машины, в котором носителем опыта, интуиции и ассоциаций будет человек, а на компьютер будет возложена функция переработки информации по правилам, предложенным его программами. И не нужно противопоставлять меня компьютеру,- подумал Мегрэ,- меня нужно дополнить компьютером, а не компьютер мной в качестве масленщика. Он решительно против тезиса Поля о роли человека в будущем мире автоматов.

- О чем это вы, шеф?- спросил Поль.
- Поль,- замялся Мегрэ,- не дашь ли ты мне какую-нибудь книжку о компьютерах? Но только не о том, как они устроены. А о том, как происходит эта самая "переработка информации" и какие у него возможности, чтобы можно было ими воспользоваться в нашей сыскной работе.
- Давно пора, шеф,- улыбнулся Поль.- Вот недавно вышла в Москве книжка,- и Поль вытащил из кармана книгу (эта книга перед тобой, дорогой читатель).- Здесь все описано достаточно полно и просто.
- А автор тоже масленщик,- настороженно спросил Мегрэ,- и считает, что будущее человечества только в обслуживании компьютеров?
- Да нет, шеф. Это разумный парень, хотя и не без академических загибов, видно, занимается наукой. Но для первого знакомства с возможностями компьютера этого вполне достаточно.
- "С компьютером наедине". А что значит это название?
- Эта книга о диалоге с компьютером,- заметил Поль.
- Диалог с компьютером,- задумчиво повторил Мегрэ,- это лучше, чем "симбиоз". Да, именно ДИАЛОГ, где каждый выступает в своей роли, со своим мнением, своими возможностями. Я согласен на диалог с компьютером, Поль, но никогда не буду его масленщиком.
- От Вас этого и не потребуется,- улыбнулся Поль.- Дай бог ему ответить хоть на малую толику вопросов, которыми Вы его завалите.
- До свиданья, Поль,- Мегрэ засунул книгу в портфель.-Не забудьте заправить к утру вашу масленку.
- До свиданья, шеф, буду помнить,- и Поль влюбленными глазами проводил сутулую фигуру комиссара.

I. КОМПЬЮТЕР - ВАШ СОБЕСЕДНИК
1. ЗНАКОМЬТЕСЬ - КОМПЬЮТЕР
РОЖДЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА

Компьютер, он же электронная вычислительная машина (ЭВМ),- детище века, появился в ответ на вполне конкретные потребности человечества - нужно было быстро и много вычислять. С этой нехитрой задачей человек справлялся, но слишком медленно. Механические приспособления вроде конторских счет или арифмометров не решали проблему. Нужно было совершать тысячи и миллионы арифметических операций в секунду. Механика здесь бессильна. Помогла электроника.

И вот в 1945г. появился первый компьютер. Назвали его ENIAC (ЭНИАК). Создан он был для расчета баллистических таблиц. Дело в том, что для точной стрельбы из артиллерийских орудий нужно учитывать очень много факторов: скорость ветра, изношенность ствола орудия, его температуру, массу и тип снаряда, вид пороха и многое другое. Чтобы определить направление ствола орудия, нужно предварительно сделать очень много вычислений. А так как в бою времени нет, то для этого обычно пользовались таблицами. Для каждого нового типа орудия требовались свои таблицы, составлять их приходилось годами: этим занимались люди, вооруженные лишь счетами и арифмометрами. Это задерживало использование нового орудия. Так возникла важная задача быстрого составления баллистических таблиц. Именно для ее решения и был создан в США первый компьютер, открывший дорогу компьютерному веку.

Компьютеры стали появляться десятками в год, потом сотнями, тысячами... и, наконец, миллионами. Менялся не только их облик и содержание, но и функции.

НЕ СЧЕТОМ ЕДИНЫМ...

Первой функцией, ради выполнения которой и был создан компьютер, была вычислительная. И ENIAC был автоматом для вычислений и только вычислений. Но ...как всякая хорошая разработка, он оказался пригодным и для других незапланированных целей. Одна из таких новых и очень полезных функций - невычислительная. Любой компьютер может не только вычислять, но и хранить информацию, более того, может преобразовывать ее к требуемому виду. Все эти явно невычислительные функции реализуются на современном компьютере вместе с вычислительными, одним и тем же устройством. Это и позволяет называть компьютер не только вычислительным устройством (или ЭВМ), но и устройством обработки информации. Именно эта обработка объединяет и вычислительные и невычислительные функции компьютера. Действительно, всякий счет является обработкой информации, но представленной в специальной числовой форме. Вычисления являются лишь частным случаем обработки знаковой информации - информации, представленной в знаковой форме, например в виде чисел, букв, слов, иероглифов и любых других знаков, имеющих определенный смысл.

Как легко заметить, вычисления составляют очень малую долю в общем процессе обработки информации. Это обстоятельство и привело к тому, что компьютеры из вычислительных машин постепенно стали превращаться в машины обработки информации (в широком смысле). И сейчас вычисления занимают лишь 10% общего компьютерного времени. Остальные 90% приходятся на обработку нечисловой информации - реализуется невычислительная функция компьютера. Это, прежде всего, поиск информации в компьютерных библиотеках (банках данных), моделирование поведения сложных систем, обработка изображений и многое другое. Вот и получилось, что выполнение именно этих невычислительных функций занимает львиную долю общего машинного времени современного компьютера. И эта доля продолжает увеличиваться. Так что современные ЭВМ лишь в очень малой степени (лишь на 10%) можно назвать вычислительными. Возможно, поэтому в последнее время у нас вместо слова ЭВМ все чаще используют слово "компьютер", хотя в переводе с английского оно означает все тот же "вычислитель". Но не будем нарушать сорокалетнюю традицию и сохраним добрые старые имена ЭВМ и компьютер за сложными программируемыми электронными автоматами обработки информации - именно так определяется их огромная область применения.
***

Здесь Мегрэ удовлетворенно хмыкнул - он был уверен, что компьютеры только вычисляют, и поэтому так мало интересовался ими, хотя и понимал важность вычислений для экспертизы. Действительно, без вычислений не ответишь на вопрос: одно и то же или разные лица изображены на двух фотографиях, или по двум найденным пулям не определишь, в каком порядке были произведены выстрелы, и не решишь многие другие задачи, решаемые экспертами, вооруженными современными компьютерами.

Но одно дело, когда следователь ставит четкий вопрос перед экспертизой и даже дает возможные варианты ответа ("он" или "не он"), и совсем другое дело поставить вопрос. Это значительно труднее, чем ответить на него (хотя, как говорят, один дурак может задать столько вопросов, что на них не ответят и десять мудрецов). Ведь недаром говорят, что правильная постановка задачи (а это и есть хороший вопрос) в значительной степени определяет ее решение.

Так что правильно, что компьютеры нагружают невычислительными задачами,- подумал Мегрэ.- Именно такие задачи приходится решать сыщику. Но здесь нужна логика и еще раз логика! А владеет ли ею компьютер?

ЛОГИЧЕСКИЕ АТОМЫ КОМПЬЮТЕРА

Итак, компьютер - очень сложный электронный автомат, не более. Этот электронный автомат и обрабатывает вводимую в него информацию. Сигналы, циркулирующие внутри компьютера в процессе такой обработки, очень просты. Их всего два: 0 и 1. Это не числа, а ИМЕНА сигналов, их можно было бы назвать A и B, или Иван и Марья, или красное и черное - любыми, но разными именами. Так устроена ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА, которая обходится лишь двумя знаками для кодирования информации, циркулирующей в компьютере. Здесь 0 и 1 - условные ЛОГИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ сигналов, которые не следует путать с их физическим содержанием. А физически 0 может соответствовать низкому напряжению, а 1 - высокому (или наоборот по договоренности) или 1 может соответствовать наличию импульса электрического или светового, а 0 - его отсутствию и т.д. Способов представления 0 и 1 в компьютере много, но используется обычно лишь один для данного типа компьютера.

Итак, лишь два вида сигналов используются в современном компьютере. Именно поэтому говорят что компьютер работает по принципу "или все, или ничего" (или 1, или 0), третьего не дано. Этот принцип обеспечивает преимущества компьютеру перед другими автоматами, где число значений, принимаемых его сигналами, больше двух.

В истории компьютерной техники были разработки, где использовалось более двух сигналов: три -1, 0 и 1 (троичная система) и даже 10 (десятичная). Но, как показал опыт, они не получили дальнейшего развития, и сейчас используется лишь двоичная система сигналов. Этому есть две причины.

Во-первых, надежность. Так, случайной помехе труднее изменить 0 на 1 (и наоборот) в двоичной системе, чем 0 на -1, 0 на 1 (и наоборот) в троичной системе. Дело в том, что интервал от 0 до 1 в двоичной системе больше, чем интервал от -1 до 0 или от 0 до 1 в троичной, так как в последней -1 соответствует, например, низкому напряжению, 1 - высокому (это 0 и 1 в двоичной системе), а 0 - промежуточному напряжению, которое, естественно, легче изменяется помехой на высокое (1) или низкое (-1).

Другим существенным преимуществом двоичной системы представления информации является то, что для обработки потоков двоичной информации не нужно иметь много преобразователей: вариантов таких преобразований может быть немного. Каждый преобразователь преобразует несколько потоков информации (потоков нулей и единиц) в один поток. Если не задумываться о том, какой физический процесс при этом используется, то следует говорить о логических преобразователях, или, как их чаще называют, ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ. Таких элементов для двоичной системы сигналов немного. Это, прежде всего, элементы, названные условно ИЛИ, И, НЕ. Эти три логических элемента и являются основными логическими "атомами", из которых состоит компьютер. Именно с их помощью осуществляется та самая обработка информации, для которой и создан любой компьютер.

Однако одних логических функций мало для работы компьютера. Одной из важнейших его функций является запоминание. Компьютер должен сохранять вводимую в него информацию, а также все промежуточные и окончательные результаты обработки. Причем запоминать компьютеру нужно все те же логические нули и единицы, которые циркулируют в нем. Проще всего это осуществляется с помощью магнитных элементов памяти. Намагничивание в одном направлении элементарного магнита означает запоминание 0, а в другом -1 или наоборот. Так устроена внутренняя память компьютера. Сколько магнитиков, столько и единиц информации способен запомнить компьютер. Но процесс перемагничи-вания даже самых маленьких магнитиков требует времени и, следовательно, снижает производительность компьютера. Самая же быстрая память построена на логических элементах.

Логические элементы могут быть реализованы различным образом. Если используются электронные элементы (транзисторы, резисторы, емкости и т.д.), то компьютер называют электронным или электронной вычислительной машиной (ЭВМ). При использовании оптоэлектронных элементов, сочетающих и оптические и электронные методы переработки информации, компьютер называют оптоэлектронным. Сейчас начинается освоение оптоэлектронной техники, и вскоре такие компьютеры станет выпускать промышленность. А при использовании биологических логических элементов компьютер называют биокомпьютером, пока только ведутся интенсивные исследования в этом направлении. Как видно, на логическом уровне совершенно не важно, на какой элементной базе (электронной, оптической или биологической) построен компьютер. Именно поэтому так удобно рассматривать логическую схему компьютера. Ею мы и будем заниматься в дальнейшем.

ПРОГРАММИРУЕМОСТЬ - ОСНОВНОЕ СВОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Итак, компьютер - автомат для переработки информации. И в этом смысле он сродни первому автомату - автомату Герона, созданному им до нашей эры для торговли "святой водой". Этот автомат - прообраз автомата для торговли газированной водой, которым наверняка приходилось пользоваться каждому из нас. Такой автомат преобразует информацию о достоинствах монеты в команду на выдачу стакана (200г.) газировки с сиропом, если опущена трехкопеечная монета, и без сиропа, если однокопеечная. Компьютер в отличие от обычного автомата (например, автомата для продажи газированной воды) может решать не одну, а множество задач и даже одновременно в зависимости от программы. Компьютер - это ПРОГРАММИРУЕМЫЙ АВТОМАТ. Именно в этом его отличие и достоинство.

Изменяя программу, мы перестраиваем компьютер на решение других задач. Например, на одном и том же компьютере можно вычислять и баллистические таблицы (вспомним ENIAC) и рассчитывать оптимальный рацион кормления животных. Но для каждой задачи нужна своя программа.
Что же такое компьютерная программа? Это точная инструкция компьютеру, как обрабатывать исходные данные, чтобы получить требуемый результат. Например, для решения квадратного уравнения ax2+bx+c=0 необходимо ввести в компьютер исходные данные - значения коэффициентов a, b, c, а также программу вычисления корней этого уравнения по исходным данным. В соответствии с этой программой компьютер реализует процедуру вычисления известной формулы, подставляя в нее исходные данные, т.е. действует, по сути, так же, как аккуратный школьник.

При обращении к информации, хранимой в памяти компьютера, исходными данными является запрос, т.е. что же именно интересует вас. Программа поиска нужной информации уже имеется и хранится в той же памяти компьютера. В этом случае мы имеем дело с информационно-поисковой системой. Она образуется компьютером, в памяти которого хранятся информационные массивы и программа для поиска в этих массивах той информации, которая описана в запросе. Таким образом, и данные, и программа должны быть в памяти компьютера. Если чего-либо из этого комплекта недостает, то решить поставленную задачу компьютер не сможет, как, впрочем, и человек, попавший в такую же ситуацию.

ДВОИЧНОЕ "МЫШЛЕНИЕ" КОМПЬЮТЕРА

Мы уже говорили, что компьютер манипулирует информацией, представленной в двоичной форме - в виде нулей и единиц. Об этом стоит поговорить подробнее.
Как же устроена двоичная система? Да так же, как и привычная нам десятичная, только в основу положена не десятка, а двойка. В десятичной системе любое целое n-значное число можно представить в виде



(A(N)A(N-1)...A(1)A(0))10 = A(N)*1EN + A(N-1)*1E(N-1) +...+ A(1)*1E1 + A(0)*1E0

Здесь индекс 10 означает, что число десятичное, а цифры могут принимать любые значения от 0 до 9. Совершенно аналогично представление двоичного числа:



где индекс 2 означает двоичное представление этого числа, а числа bI могут быть 0 или 1. Например, (10011)2 = (19)10.

Дробные числа образуются аналогично:

где коэффициенты с отрицательными индексами описывают дробную часть числа. Например, (101.011)2 = (5.375)10.

Преимущество двоичного представления чисел состоит в том, что все операции с ними реализуются очень простыми аппаратными средствами - элементами И, ИЛИ, НЕ. В этом секрет успеха двоичного счета.

Вся перерабатываемая компьютером информация (числа, текст, рисунки и графики) должна быть сначала представлена в двоичной форме - в виде наборов нулей и единиц, с которыми и работает компьютер. Так, для обработки изображения его представляют в виде отдельных точек, расположенных определенным образом, а прямоугольное изображение можно представить в виде таблицы. Каждый элемент этой таблицы определяет яркость соответствующей точки, записанной в виде двоичного числа. Так, для обработки изображения телеэкрана размером 800*625 точек (около полумиллиона) в память компьютера нужно ввести таблицу из 800*625 двоичных чисел, а для цветного изображения - три таких таблицы для яркостей красного, зеленого и синего цветов.

Единицей информации и ее минимальной порцией является бит - один разряд двоичного числа. С помощью п двоичных чисел можно закодировать 2**n различных сигналов, таких, как обычное десятичное число (например, 123.876 или 125e14), слово (например, "Москва") или команду (например, "сложить"). Способов такого кодирования можно придумать много. В различных ЭВМ используют различные способы кодирования. Но бит - слишком малая единица информации. И поэтому используется байт или, точнее, октет - это 8-разрядное двоичное число, с помощью которого можно закодировать 2**8 = 256 различных сигналов. Их хватает, чтобы обозначить все цифры, буквы латинского и русского алфавитов, прописные и строчные, и специальные знаки, включая знаки пунктуации. Так, например, в стандарте ЕС ЭВМ (так называют Единую Серию ЭВМ) число 1987 записывается в виде

1 11110001
9 11111001
8 11111000
7 11110111

а слово "Москва" так:

М 11010100
О 11010110
С 11000011
К 11010010
В 11000010
А 11000001

Есть еще более крупная информационная единица - машинное слово. Его длина кратна чаще всего байту, т.е. 1, 2, 4 и 8 байт или 8, 16, 24 и 64 бит. Переработка информации в ЭВМ происходит только такими словами. Это значит, что все разряды машинного слова обрабатываются одновременно.

Мощные ЭВМ работают с 8-байтовыми (64-битовыми) словами, а самые простые ЭВМ с однобайтовыми. Это вовсе не значит, что ЭВМ с однобайтовыми словами не сможет делать точных вычислений, просто ей придется перерабатывать длинное число в несколько этапов, а значит, дольше.

ИЗ ИСТОРИИ КОМПЬЮТЕРА

Первые современные ЭВМ появились только в середине 40-х годов нашего века. Тогда же знаменитый Джон фон Нейман (1903-1957) изложил принципы построения ЭВМ, которые используются и до сих пор:

1. Машина должна работать не в десятичной системе исчисления (как механические арифмометры), а в двоичной (бинарной). Это означает, что программа и данные должны быть записаны в коде двоичной системы, где каждое число или символ представляется определенной комбинацией нулей и единиц.

2. Программа, которая управляет последовательностью выполнения операций, должна храниться в памяти машины. Там же должны храниться исходные данные и промежуточные результаты.

3. Чтобы достаточно быстро можно было считать, память компьютера следует организовать по иерархическому принципу, т.е. она должна состоять по крайней мере из двух частей: быстрой, но небольшой по емкости (оперативной) и большой (и поэтому медленной) внешней.

Согласно разработанному Дж.фон Нейманом и потом реализованному проекту ЭВМ должна состоять из следующих основных блоков:
- устройства ввода-вывода, с помощью которого программа и данные записываются в память, а результаты выдаются оператору;
- памяти, в которой хранятся данные и программы;
- арифметического устройства, которое выполняет операции над данными;
- устройства управления, которое управляет последовательностью операций в соответствии с выполняемой программой.

Так строят и современные компьютеры. Каждый из них имеет устройства ввода-вывода, память, арифметическое устройство и устройство управления (подробнее о них расскажем чуть позже). Эту схему компьютера, а ее чаще называют архитектурой, обычно связывают с именем ее автора Джона фон Неймана и называют ФОННЕЙМАНОВСКОЙ. Компьютер, отклоняющийся от этой схемы, называют нефоннеймановским.

В последнее время чаще всего нарушают второй принцип, требующий, чтобы процесс вычислений управлялся программой. В нефоннеймановской архитектуре управление вычислительным процессом происходит не программой, а получаемыми результатами - данными (об этом мы расскажем подробнее в гл.6).

АЛГОРИТМ, ПРОГРАММА И ДАННЫЕ

С понятиями алгоритма, программы и данных нам предстоит встречаться многократно. Рассмотрим эти понятия подробнее.

Слово "алгоритм" появилось в средние века, когда европейцы впервые познакомились с работами великого арабского математика аль-Хорезми (783-855). Эти работы произвели на них столь глубокое впечатление, что появилось слово "алгоритм", которое происходит от имени (точнее, фамилии) этого ученого. Первоначально алгоритм не означал ничего более как нумерацию по арабской системе исчисления, с которой европейцы до тех пор не были знакомы. (Вспомним, каким открытием для европейцев явилась арабская система счисления, используемая нами поныне, именно она дала толчок в развитии техники вычислений). Позже под алгоритмом стали понимать строго упорядоченное правило для превращения исходных данных в результат (например, известный всем алгоритм умножения многозначных чисел столбиком).

Итак, АЛГОРИТМ - это точное правило, инструкция, указание, как нужно действовать, чтобы получить результат. Чтобы реализовать алгоритм в компьютере, нужно составить программу выполнения этого алгоритма и ввести ее в память компьютера.

Сам по себе (без программы) компьютер не способен решить ни одной задачи. Чтобы компьютер работал, прежде всего его нужно проинструктировать, какие операции и в какой последовательности нужно выполнять, т.е. составить программу его работы. Во-вторых, в память компьютера нужно ввести данные, с которыми ему предстоит работать. Таким образом, вводимые данные являются объектами, с которыми компьютер работает так, как указывает программа, т.е. в какой последовательности и что нужно сделать с этими объектами. Если компьютер решает вычислительную задачу, то, грубо говоря, на вопрос "что считать?" отвечают данные, а на вопрос "как считать?" - программа.

С подобными "программами" мы часто встречаемся в повседневной жизни. Например, кулинарная книга сплошь состоит из "программ", называемых рецептами. Рецепт для приготовления пражского салата можно записать как следующую программу. Данные: 150г жареной телятины, 150г жареной свинины, 150г соленых огурцов, 150г лука, 100г яблок, майонез, лимонный сок или уксус. Программа: Все твердые компоненты нарезать, залить лимонным соком или уксусом и смешать с майонезом. Другую "программу" дает мастер-слесарь своему ученику: "Возьми эту штуковину и приложи к той, что побольше. Затем скрепи их обе тем болтом". Здесь "данные" - это две детали и болт, а "программа" указывает порядок их соединения. И еще один пример. Мы просим своего близкого сходить за хлебом, кефиром и лекарством, даем только "исходные данные", а программу - последовательность, в какой посетить гастроном и аптеку, он составляет сам.

Таким образом, компьютерная ПРОГРАММА состоит из набора инструкций (или команд, как принято называть в программировании), определяющих процесс переработки данных.

Следует отметить, что программы для компьютера нужно составлять намного подробнее, чем "программы" для человека. Составляя "программу" для человека, мы всегда рассчитываем, что ее исполнитель сам додумает то, что недосказано в программе, или переспросит, если что-то будет не ясно. Составляя же программу для компьютера, следует учесть все до последней мелочи. Поэтому в программах всегда много запасных вариантов, указывающих, что нужно делать в различных ситуациях. Подобные ветвления программы мы часто используем повседневно, например "Если нет кефира, купи простоквашу". Закодированное выражение такого рода в программе называют ЛОГИЧЕСКИМ УСЛОВИЕМ или УСЛОВНЫМ ПЕРЕХОДОМ и используют для того, чтобы перейти на ту или иную ветвь программы в зависимости от конкретных значений полученных данных. Так же, как факт отсутствия кефира в магазине вызывает программу покупки простокваши.

Читателю уже ясно, что все, на что способен компьютер, зависит от того, какие программы и данные находятся в его памяти, какую программу он выполняет в настоящий момент и какими данными оперирует. Поэтому точнее было бы говорить не о диалоге человека с компьютером, а о диалоге человека с программой, находящейся в этом компьютере.

А теперь заглянем внутрь компьютера. Мы уже говорили об атомах компьютера - логических элементах И, ИЛИ, НЕ. Самый маленький компьютер содержит 20-30тыс. таких логических элементов, они образуют узлы, из которых и состоит компьютер.

Рассмотрим простейшую ЭВМ как автомат, имеющий лишь четыре узла (рис.1): процессор, состоящий из арифметическо-логического устройства (АЛУ) и управляющего устройства (УУ), запоминающее устройство (ЗУ) и устройство ввода-вывода информации. Только выяснив их функции, можно понять, как работает ЭВМ и как функционирует машинный "разум".


Рис.1

АЛУ - ЭЛЕКТРОННЫЙ МОЗГ КОМПЬЮТЕРА

Центральной частью любого компьютера всегда было и остается АЛУ - арифметическо-логическое устройство, которое осуществляет основную долю обработки информации.

На вход АЛУ подается информация в виде кода операции - ОПЕРАТОРА, который указывает, что должно делать АЛУ, и ОПЕРАНДОВ - чисел или слов, с которыми этот оператор должен работать. На выходе АЛУ появляется результат этой операции. АЛУ работает как карманный калькулятор, который немедленно выдает результат, если в него ввести с помощью клавиш числа (операнды) и код операции (для каждой операции в микрокалькуляторе есть своя клавиша, помеченная одним из значков +, *, и т.д.). Образно говоря, АЛУ является карманным калькулятором компьютера, но с большим числом "клавиш" для введения операндов и еще большим числом команд. Так, ЕС ЭВМ имеет АЛУ, выполняющую до 200 операций.

Если бы компьютер кроме АЛУ ничего не имел, то его уже можно было бы использовать, но только как мощный калькулятор с ручным управлением. "Нажимает" же "клавиши" АЛУ в компьютере управляющее устройство, действующее на основе информации, поступающей из запоминающего устройства, где хранятся все сведения, необходимые для его работы. Поэтому следующим по важности элементом компьютера является память.

ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

Все знают, как велика роль памяти для организации целенаправленного поведения. Но если живое существо может некоторое время существовать без памяти (очень плохо, но может), то компьютер без памяти уже не компьютер - он не в состоянии сделать ничего (целесообразного, разумеется).

Мы уже говорили, что, прежде чем работать с компьютером, в его память необходимо ввести программу и исходные данные. Именно для хранения всей этой информации компьютеру необходима память. Функции такой памяти и выполняет запоминающее устройство (ЗУ). Имеется много типов ЗУ.

Запоминающее устройство адресного типа представляет собой набор перенумерованных ячеек памяти, где располагаются коды операторов программы и исходные данные. Каждая ячейка может хранить одно машинное слово. Если на вход ЗУ подать номер ячейки - ее адрес, то на выходе ЗУ появится двоичное число, кодирующее десятичное число, оператор, слово, которое является содержимым этой ячейки, записанным ранее. Это режим чтения информации в ЗУ. Так компьютер извлекает из своей памяти то, что в нее было заложено. В режиме записи на вход ЗУ подаются адрес ячейки и запоминаемое число (слово). В результате в эту ячейку будет записано именно это число. Для ЗУ все равно, что запоминать: числа, операторы или слова. Для него все это лишь набор двоичных символов.

Важной разновидностью ЗУ является ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ОЗУ), в котором процессы записи и считывания происходят очень быстро. Это основная память компьютера.

Именно здесь хранятся программа и данные, необходимые для немедленного решения каждой конкретной задачи. Реализуется ОЗУ по-разному. Еще распространены магнитные ОЗУ. Они состоят из большого числа миниатюрных ферритовых колец, каждое из которых можно намагничивать в одном или другом направлении и этим запоминать один бит информации. Сколько колец в таком ОЗУ, столько бит информации оно может запомнить. Но магнитные ОЗУ слишком громоздки, и им на смену пришли более быстрые и компактные, состоящие из большого числа триггеров (триггер - специальная схема, способная запомнить один бит информации). При отключении электропитания электронное ОЗУ "забудет" всю информацию, что не происходит с магнитным ОЗУ. Однако это не смущает разработчиков, и будущее, несомненно, за электронным ОЗУ.

Емкость ОЗУ измеряется битами (по числу колец или триггеров), байтами (в одном байте 8 бит), но чаще в килобайтах (Кбайт) - тысячах байт (точнее, 2**10 = 1024 байт). Так, емкость ОЗУ компьютера ЕС-1033, в зависимости от комплектации, 256 или 512 Кбайт. Часто емкость ОЗУ измеряется числом машинных слов (напомним, что обработка информации в компьютере происходит такими словами). Длина слова кратна байту, т.е. равна 8, 16, 32, 64 бит. Например, емкость ОЗУ компьютера СМ-4 в двухбайтовых словах - 128 Кслов (килослов). Очень большая емкость памяти измеряется в мегабайтах (Мбайт) - в миллионах байт (точнее, 2**20 = 1048576 байт). Например, емкость ОЗУ компьютера ЕС-1066, самого производительного ЕС ЭВМ, 16 Мбайт. Аналогично использование мегаслов (Мслов) для измерения емкости ОЗУ.

В любом компьютере именно ОЗУ обеспечивает гибкость его работы и быстродействие. Это быстрая память компьютера. От того, как быстро можно извлечь информацию из ОЗУ и записать в ОЗУ, зависит производительность компьютера. Но это не самая быстрая память.

Существует еще СВЕРХОПЕРАТИВНАЯ память для временного хранения промежуточных результатов, которые вскоре могут понадобиться. Она представляет собой набор электронных ячеек памяти - регистров. Именно поэтому такую память часто называют РЕГИСТРОВОЙ. Сам по себе регистр - это последовательность триггеров, на каждом из которых запоминается один бит информации. Изготовляются регистры из быстродействующих элементов, что обеспечивает сверхоперативность запоминания и извлечения информации. Регистровый способ хранения данных широко применяется в каждом компьютере. Это связано не столько с производительностью, сколько с необходимостью иметь промежуточный буфер хранения информации при передаче от одного узла компьютера к другому. Так, передача информации из ОЗУ в АЛУ осуществляется обычно через два регистра, один из которых расположен на выходе ОЗУ, а другой на входе АЛУ. И совместить их нельзя, так как информация из ОЗУ может быть направлена не только в АЛУ, но и на другие устройства. Аналогично АЛУ, получив результат, выдает его на выходной регистр и начинает работать с другой командой. А из выходного регистра АЛУ результат направляется туда, куда требует программа. Очевидно, что и в этом случае от регистра требуется высокое быстродействие, которое определяет скорость передачи данных в компьютере и в конечном счете сказывается на его производительности.

Другим видом запоминающего устройства в компьютере является ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ПЗУ), которое используется для хранения программ и данных, необходимых постоянно для работы компьютера. Например, при вычислениях очень часто встречаются тригонометрические функции (синус, косинус и т.д.) Программы вычисления этих функций и хранятся в ПЗУ. Их составляют заранее и постоянно хранят. Аналогично поступают и с программами решения задач, с которыми приходится часто иметь дело, например программы для преобразования текста из одной формы в другую при редактировании: Тем и отличается ПЗУ, что допускает только считывание записанной информации.

И наконец, ПРОГРАММИРУЕМОЕ ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ППЗУ). Оно используется для записи новых программ и данных, которые появляются и будут использоваться далее постоянно (так обычно бывает, когда с компьютером начинает работать новый пользователь со своими новыми запросами и потребностями). Этот вид памяти занимает промежуточное место между ОЗУ и ПЗУ.

Кроме этого, для хранения больших массивов информации и доступа к ним компьютер имеет еще внешние ЗУ (ВЗУ), обращение к которым занимает значительно больше времени: от 1e-3с до нескольких секунд или даже минут. (Заметим, что обращение к ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ занимает 1e-6 - 1e-8с). Реализуется ВЗУ обычно на магнитных дисках или лентах, на которых можно записать в 10-1000 раз больше информации, чем в ОЗУ, но доступ к этой информации требует времени: нужный ее фрагмент сначала следует считать в ОЗУ и уж потом пользоваться. Очень удобны гибкие магнитные диски (дискеты или дискетки), очень похожие на маленькую грампластинку (диаметром около 20, 12 и 8см). Они легко заменяются в компьютере (почти так же, как в проигрывателе). На каждый диск можно записать очень много информации, например при не очень плотной записи текст толстого журнала "Новый мир", а при плотной записи - текст его шести номеров.

В самое последнее время появились оптические диски, на которых информация записывается лазерным лучом. Такой способ позволяет записать чрезвычайно большие объемы информации (значительно больше, чем на магнитный диск), измеряемые в гигабайтах - в миллиардах байт (1Гбайт = 2**30 байт). Это целая библиотека! Очень ценно, что записанную на оптический диск информацию нельзя случайно стереть или исказить под влиянием помех, так как оптическую запись нельзя нарушить электромагнитной или иной помехой, способной обесценить содержимое магнитной памяти.

И, наконец, самое медленное из ВЗУ (и самое дешевое) реализуется на магнитной ленте обычно в виде компакт-кассет, тех самых, которые широко используются для домашних магнитофонов. Поэтому очень часто для этой цели применяют стандартные бытовые магнитофоны. Перед тем как использовать информацию, хранящуюся на магнитной ленте, ее также нужно сначала перевести в ОЗУ.

Каждый вид памяти имеет свои достоинства и недостатки: ОЗУ представляет память быструю, но дорогую и поэтому малую по емкости, ВЗУ - медленную, но зато "дешевую". Получается так, что чем больше емкость памяти, тем труднее доступ к ней, тем дольше приходится ждать, пока ее содержимое попадет в ОЗУ и станет доступным для работы компьютера. Но самую большую емкость памяти имеют магнитные ленты, хранящиеся обычно на полке в "магнитотеке". Однако сначала их нужно там найти, поставить на магнитофон, перевести информацию на более быструю память - магнитный диск и, наконец, с него в ОЗУ. Это долго, но гарантирует возможность оперировать огромными объемами информации.

Таким образом, современный компьютер оснащен большим числом ЗУ различного назначения, быстродействия и емкости. Если в основу положить быстродействие ЗУ, то получится следующий ряд: регистровое ЗУ, ОЗУ, ПЗУ, ППЗУ, магнитные (или оптические) диски и, наконец, магнитные ленты.

Работа компьютера, по сути дела, сводится к организации взаимодействия АЛУ (знающему, "как делать") и ЗУ (знающему "что делать"). Однако ЗУ и АЛУ сами по себе взаимодействовать не могут. Это взаимодействие обеспечивает...

УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Управляющее устройство (УУ) взаимодействует со всеми узлами компьютера и организует передачу информации от одного узла к другому для выполнения программы, записанной в ОЗУ. Забот у него достаточно. Действительно, каждый узел компьютера специализирован на выполнении определенных функций, которые реализуются лишь при получении необходимой информации. Так, для работы АЛУ нужно передать на исполнение КОМАНДУ - код операции и необходимые данные (операнды), с которыми должна быть произведена эта операция. Запоминающее устройство выдает информацию и запоминает ее при соответствующем обращении к нему. Устройства ввода-вывода начинают функционировать и передавать необходимую информацию в указанный узел (в ОЗУ, ВЗУ и т.д.) лишь при соответствующих командах. Все эти операции осуществляет управляющее устройство. При работе оно, прежде всего, пользуется "указаниями" выполняемой программы, расположенной в ОЗУ,- извлекает операторы и операнды из ОЗУ и направляет их в АЛУ, а результат в соответствии с указанием программы либо направляет в ОЗУ, либо реагирует на этот результат определенным образом. Например, включает устройство ввода для "подкачки" необходимой информации из ВЗУ, или выдает полученную информацию на экран пользователю, или останавливает работу компьютера (например, при делении на нуль или при окончании счета).

Но основной "заботой" УУ является все же загрузка АЛУ, ведь именно бесперебойной работой АЛУ определяется производительность компьютера. Объединение УУ с АЛУ называют ПРОЦЕССОРОМ. Конечно, в процессоре есть и другие элементы, но основными, безусловно, являются АЛУ и УУ.

На процессор и возлагаются функция выполнения процесса обработки информации и программное управление. Следовательно, процессор и ОЗУ обеспечивают основную функцию компьютера - обработку информации. Но для взаимодействия с окружающим миром ему нужны "органы чувств". Без них он "глух и нем". Функцию органов чувств компьютера выполняют устройства ввода-вывода информации. Рассмотрим их.

УСТРОЙСТВА ВВОДА

С помощью этих устройств в компьютер (а точнее, в его память - ОЗУ и ВЗУ) засылается информация. Способов организации такого ввода много. Но прежде всего заметим, что соединение любого устройства ввода (и вывода) с УУ производится через специальное устройство - ИНТЕРФЕЙС (от англ. inter - между и face - лицо). Интерфейс - "межличностное" устройство, играет роль своеобразного "переводчика" с "языка" одного устройства на "язык" другого и позволяет сопрягать различные устройства для обмена информацией между ними.

Интерфейс в широком смысле - правила взаимодействия различных устройств. Эти правила можно реализовать программно и тогда будем иметь программу интерфейса. Правила интерфейса аппаратурно реализуются интерфейсным устройством. Например аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразующий электрический ток в его цифровое представление в двоичном коде, является типичным интерфейсом между электрическим процессом и компьютером, который перерабатывает этот процесс.
А теперь вернемся к устройствам ввода (см. рис.1).

ПУЛЬТ является наиболее распространенным и очень удобным видом устройства ввода информации в компьютер. Он похож на обычную пишущую машинку, но с 50-80 клавишами. Кроме букв и цифр, на клавиатуре пульта всякого рода знаки, нужные для программирования, например, = , > , <, *, #, $ и т.д., а также знаки "стрелочки", с помощью которых можно указанным образом изменять положение курсора. КУРСОР - это яркое пятнышко на экране компьютера, указывающее, где появится следующий знак при нажатии клавиши. Именно курсор позволяет пользователю располагать знаки в нужной ему точке экрана. Сигналы от каждой клавиши преобразуются в коды данных (цифр, букв, значков) и операторов с помощью интерфейса пульта. Этот интерфейс образуется схемами преобразования сигнала от каждой клавиши в соответствующие коды данных или операторов, которые и поступают в ОЗУ.

В последнее время ведутся интенсивные работы в области создания устройств ввода голосом через микрофон. Это акустический ввод данных, которые наговариваются пользователем компьютера. Но для этого необходимо иметь преобразователь электрических колебаний, образованных микрофоном при произнесении слов, в числа и операторы программы. Так, слово "один" должно быть преобразовано в цифру 1, а произнося слово "стоп", мы вызываем оператор прерывания работы программы. Стоит ли говорить, что интерфейс такого ввода должен решать очень сложную задачу понимания и перевода слов с человеческого языка на машинный, да еще с учетом особенностей произнесения тем или иным человеком. Она решается или с помощью специального компьютера, или на том же компьютере, с которым работает говорящий. В последнем случае предварительный интерфейс преобразует колебания тока микрофона в последовательность цифр, кодирующих эти колебания, которые попадают в ОЗУ. Эти цифры затем обрабатываются процессором по специальной программе, результатом которой и является побуквенная запись в ОЗУ произнесенного слова или фразы.

И, наконец, если компьютер используется для контроля или управления каким-то объектом, в него нужно вводить показания приборов и датчиков, определяющих состояние наблюдаемого объекта. Здесь в качестве интерфейса используют устройства связи компьютера с объектом.

Следует заметить, что легкосъемные ВЗУ, такие, как компакт-кассеты и магнитные диски, тоже могут служить устройствами ввода информации в компьютер, но не любой информации, а только той, которая ранее была получена с помощью компьютера. Например, созданной вами программой заинтересовался кто-то другой. Ему для работы с ней вовсе не нужно садиться за ваш компьютер, где в ОЗУ находится интересующая его программа. Достаточно "сбросить" ее в ВЗУ на компакт-кассету или гибкий диск, забрать это ВЗУ, вставить его в свой компьютер и переслать информацию с ВЗУ в ОЗУ. Вот и весь ввод! Именно такой способ используется сейчас для введения в компьютер новых программ (чаще всего игровых), разработанных специально для массового применения потребителями в виде гибких магнитных дисков или, реже, компакт-кассет.

А теперь рассмотрим устройства вывода. Если без ввода компьютер слеп и глух, то без вывода он нем, а поэтому бесполезен.

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА

Одним из наиболее совершенных средств вывода является ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА (ЭЛТ). Она практически не отличается от телевизионной. На экран ЭЛТ выдаются тексты (состоящие из слов и цифр), необходимые для работы пользователя при вводе исходной информации (для контроля), при отладке процесса решения его задачи (при выводе промежуточных результатов), а также при выводе окончательных результатов обработки.

Для фиксации информации издавна в ЭВМ используются печатающие устройства - ПРИНТЕРЫ, которые позволяют выводить информацию (цифровую, текстовую, графическую) на бумагу. Простейшим принтером является электрическая пишущая машинка.

В системах автоматизированного проектирования (САПР) конечным продуктом являются чертежи спроектированного компьютером изделия, агрегата, детали... Здесь устройство вывода должно выдавать конкретные чертежи, что и делает ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ. Это автоматическая чертежная доска, управляемая компьютером. Интерфейсом к ней служат очень сложные преобразователи цифр, кодирующих чертеж, в команды управления двигателями, передвигающими рапидограф,- чертежный инструмент, напоминающий фломастер.

Для управления объектом с помощью компьютера (например, в гибких автоматизированных производствах) необходимо иметь возможность автоматически обрабатывать его команды. Это выполняют исполнительные механизмы на объекте (например, сервоприводы), они быстро и точно переводят управляемый орган в положение, которое определено компьютером (например, передвигают резец в заданное положение, включают двигатель, перемещают деталь в определенное место). В этом случае интерфейс преобразует найденное компьютером число в величину, определяющую положение управляемого органа (резца, детали и т.д.) и выдает команды соответствующим исполнительным механизмам.

В последнее время появилось еще одно устройство вывода. Новым назвать его нельзя - это обычный громкоговоритель, на который возлагается функция речевого общения с пользователем. Интерфейс этого устройства должен преобразовывать числа, слова и фразы, образованные в памяти компьютера, в электрические колебания, соответствующие человеческому голосу, читающему эти числа, слова, фразы. Такой преобразователь текста в речь называют СИНТЕЗАТОРОМ РЕЧИ (его функция обратна речевому вводу, упомянутому ранее). Это сложное устройство обычно реализуется с помощью специального компьютера, который и образует нужный интерфейс.

Одним из самых распространенных в настоящее время устройств ввода-вывода является ДИСПЛЕЙ (англ. display - показ). Строго говоря, дисплей - средство отображения и представления информации. Но сейчас понятие дисплея расширилось и на ввод информации с помощью клавиатуры. Дисплей является сочетанием алфавитно-цифровой клавиатуры пульта (это ввод информации) и экрана ЭЛТ или экрана на жидких кристаллах (это вывод). Пульт и ЭЛТ - самые крупные детали современных компьютеров, которые делать меньше просто нецелесообразно, так как пользователю трудно будет работать. А так как остальные узлы ЭВМ (процессор и ЗУ) изготовляются в виде микросхем и поэтому имеют очень малые габаритные размеры, то иногда весь компьютер размещается в коробке самого дисплея.

В зависимости от области применения, класса задач, потребностей, квалификации и вкусов пользователей и других факторов изготовляются самые разнообразные компьютеры - от карманных до больших шкафов-стоек. Но каждый из них всегда имеет указанные узлы - процессор, ЗУ и устройства ввода-вывода.
***

Мегрэ поморщился:
- Ну и "собеседник"! Одни железяки да пластмассовые кнопочки!- и он с опаской посмотрел на дисплей компьютера.- Красив, слов нет! Но что толку в этом?

- Поль,- раздраженно позвал Мегрэ,- ну-ка покажи возможности этого "собеседника"! Пусть он определит, не числится ли в досье нашего комиссариата погибшая. Только не надо "колдовать"- объясняй все толком!
- Слушаюсь, шеф,- улыбнулся Поль и вытащил из шкафа тонкий черный бумажный квадратный пакет с отверстием посредине.
- Это дискетка, на ней записаны данные на всех "клиентов" нашего комиссариата. Я ее вставляю в дисковод компьютера.- И Поль начал вводить пакет в узкую щель на передней панели компьютера.
- Постой!- остановил его Мегрэ.- Ты же забыл вынуть дискетку из конверта.
- А она не вынимается. Видите, это широкая поперечная прорезь - окно в конверте, через которое виден сам диск. Через него и считывается информация. А сама дискетка вращается дисководом внутри конверта со скоростью 300 оборотов в минуту - это в 10 раз быстрее, чем пластинка в электрофоне. Считывающая головка движется вдоль прорези и может останавливаться на каждой из 35 дорожек диска. Нам понадобится какая-то определенная часть содержимого этого диска? Или все?
- Трудно сейчас сказать. А что, это важно?
- Да. Ведь для работы с этими данными их нужно перевести с диска в оперативную память компьютера - его ОЗУ, а эта память ограничена.
- Выходит, что работать с массивом информации объемом больше, чем емкость ОЗУ, нельзя?- удивился Мегрэ.
- Можно, но немного дольше. Ведь при каждом обращении к информации на диске нужно подвести головку к соответствующей дорожке и считать ее. А на это затрачивается время.
- Ладно. Выведи все, что известно о нашей несчастной, если она там есть, разумеется.

Поль набрал на клавиатуре имя и фамилию погибшей. На экране дисплея через мгновение появилось досье. Мегрэ внимательно прочел все. При этом пришлось несколько раз "продвигать" текст досье по экрану, так как оно занимало несколько страниц, каждая из которых соответствовала размеру экрана.

Девушка однажды проходила по мелкому делу о продаже наркотиков, поэтому она и попала в досье.

- Поль! Давай-ка полистаем досье на ее соучастников. Нет, их слишком много. А нельзя ли узнать, кто из них сейчас на воле?
- Пожалуйста, месье!- И на экране появились три фамилии.
- А теперь узнайте, кто из них проходил по делу убийства президента страховой компании "Космос" в прошлом году.

Поль быстро набрал на экране год и слова "Космос", "убийство президента". Быстро защелкал привод магнитной головки, считывающей информацию с гибкого диска, и скоро на экране появилось "Жан Волье - Весельчак".

- Вот он-то мне и нужен. Скорее всего, именно он главный в этой истории, а не этот прыщавый юнец, который лишь выполнил его приказ. Действуйте, Поль.
- Слушаю, шеф,- по-военному отрубил Поль.

- Что ж, подумал Мегрэ,- компьютерное досье, действительно, удобная штука. Представляю, сколько времени пришлось бы возиться, чтобы найти этого Жана "старым" способом. Нужно освоить эту штуковину и иметь ее у себя на столе.

- Поль!- окликнул Мегрэ.- А нельзя ли заказать такой компьютер для нашей группы, для коллективного пользования?
- Нет. А вот для персонального - можно. Это будет совсем небольшой компьютер. Не больше среднего телевизора. Его так и называют "персональный компьютер".

Что это такое, вы узнаете дальше.

2. МОЙ, ТОЛЬКО МОЙ (ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР)
КОМПЬЮТЕРЫ БЫВАЮТ РАЗНЫЕ

Возникнув 40 лет назад, они довольно долго были машинами для немногих избранных. Об их возможностях слагались легенды, и широкие круги научных работников, инженеров и просто заинтересованных лиц даже мечтать не могли о том, чтобы воспользоваться компьютером для решения своих насущных задач. Препятствий этому было много: малое число машин, их загруженность важными техническими и научными задачами, малая производительность и небольшая память компьютеров того времени. Но, пожалуй, самым главным препятствием была дороговизна первых ЭВМ, что и определяло высокую стоимость машинного времени. Чтобы приблизить компьютер к широкому кругу пользователей, нужно, прежде всего, снижать его стоимость. Так начался и до сих пор продолжается грандиозный процесс усовершенствования технологии изготовления компьютеров, направленный на улучшение его характеристик и, прежде всего, снижение стоимости. Ни одна отрасль промышленности не развивалась столь быстро, и нигде характеристики продукции не улучшались столь интенсивно, как в компьютерной технике! Этот процесс можно охарактеризовать цифрой 10 - за 10 лет в 10 раз улучшились характеристики компьютеров: в 10 раз уменьшились их объем и стоимость, в 10 раз увеличились производительность и емкость памяти и т.д. Такого темпа не было нигде и никогда!

Вычислительная техника развивалась по нескольким направлениям. Каждое из них связано с решением важных задач и удовлетворением насущных потребностей человечества. Так, необходимость решения задач большой сложности (например, расчет и коррекция траектории космической ракеты или оперативной обработки больших потоков информации) привела к созданию суперЭВМ с производительностью в сотни миллионов операций в секунду (правильней их назвать вычислительными системами).

Персональные компьютеры возникли в результате усилий по приближению ЭВМ к широким кругам пользователей (точнее, потребителей, если точно переводить английское слово user, породившее наше "пользователь"). Именно так называют всякого, кто обращается к компьютеру для решения своих проблем, профессиональных и бытовых.

Короткая, но бурная история персональных компьютеров началась в 70-е годы. Появился новый тип ЭВМ - мини-ЭВМ. Они возникли на базе интегральных микросхем, в каждой из которых тысячи логических элементов. Упрощение проявилось в "укорачивании" разрядности мини-ЭВМ до 8-16 бит (по сравнению с 32-64 бит "больших" ЭВМ) и в уменьшении числа выполняемых команд. Однако такие упрощения не привели к снижению вычислительных возможностей. Так, требуемая точность мини-ЭВМ обеспечивается путем использования для представления чисел нескольких машинных слов (удвоение, утроение и т.д. точности расчетов), а все недостающие арифметические операции (например, умножение и деление) выполняются соответствующими программами, что несколько снижает производительность компьютера, но упрощает его схему (точнее, схему АЛУ).

Примерами таких мини-ЭВМ в нашей стране являются машины серии СМ, которые сегодня пользуются заслуженной популярностью. С появлением мини-ЭВМ число машин начало быстро расти. Но и этого было недостаточно. Решающим стало создание микропроцессоров (1971г.), которые открыли возможность значительно упростить и удешевить компьютер. Так появились микроЭВМ (формально - это компьютер, построенный на базе микропроцессора, хотя микропроцессоры сейчас используют широко и в мини- и в макси-ЭВМ). МикроЭВМ стала следующим шагом, приближающим компьютер к массовому пользователю. Именно эти машины стали основой для действительно массовой ЭВМ - персонального компьютера (ПК). Стремление к массовости и привело к появлению минимального компьютерного комплекта - самого простого персонального компьютера, бытового.

МИНИМАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ

Почти в каждом доме есть магнитофон и телевизор. Их очень естественно использовать в качестве устройства ввода-вывода информации: магнитофон - ввод, телевизор - вывод. Так возникает простая, но плодотворная идея минимального компьютерного комплекта: пульт вместе с вмонтированным в него процессором и ОЗУ и телевизор с магнитофоном. Именно этот компьютерный комплект обычно называют БЫТОВЫМ КОМПЬЮТЕРОМ или просто БК. Обычно он используется для всякого рода телевизионных игр. Сама игра и звуковое сопровождение к ней записаны на компакт-кассету, ее нужно вставить в магнитофон, ввести в память (ОЗУ) и играть.

Но такой мини-компьютерный комплект может быть использован и для решения серьезных задач обработки информации, таких, как вычисления, работа с массивами информации (например, ведение библиографии по своей специальности или работа со своей записной книжкой, содержание которой записано на компакт-кассету), обработка текстов, например при их редактировании, и многое другое. Указанные неигровые функции БК являются лишь дополнением к основной игровой и поэтому развиты слабо. Так, объемы редактируемого текста или записной книжки не могут быть большими: для этого не хватит памяти - ее достаточно лишь для игр.

Всем хорош мини-комплект, но... не очень удобен - его нужно разбирать, если захочется посмотреть телевизор или послушать магнитофон, да и времени требуется слишком много. Так, для отыскания нужной информации, записанной на компакт-кассете, требуется 30мин, т.е. то самое время, за которое прокручивается одна сторона кассеты на бытовом магнитофоне. Это еще не персональный компьютер, а лишь попытка обойтись "подсобными средствами". Это и многие другие обстоятельства привели к появлению нового типа компьютера. Персональный компьютер - первый массовый компьютер для персонального применения. Ранее все компьютеры разрабатывались для коллективного пользования: на одну и ту же машину могли и должны были выходить по расписанию со своими задачами разные пользователи. Но такое коллективное разделение машинного времени можно сравнить с коммунальной квартирой, жить в которой никто не хочет, даже с самыми милыми соседями. И дело тут вовсе не в склочности их характера. Просто коммунальность квартиры требует по своему определению разделения общих ресурсов (кухни, коридора, ванной, туалета и т.д.), что, естественно, всегда неудобно. Персональный компьютер подобен отдельной квартире - все ресурсы находятся в вашем безраздельном пользовании.

ОБЛИК ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Персональный компьютер представляет собой настольную микроЭВМ, внешне очень похожую на обычный дисплей - ТВ-экран и клавишный пульт. Он обязательно имеет внешнюю память (ВЗУ) на гибком диске, которая используется в качестве дополнительного устройства ввода-вывода стандартных программ и для хранения полученных и промежуточных результатов, массивов данных и программ.

Дополнительно к ПК придаются модули расширения. Это печатающее устройство, графопостроитель, устройство для дополнительных ВЗУ в виде гибких дисков, накопитель на магнитной ленте (магнитофон с компакт-кассетами), средства связи с другими ПК по телефонным и другим линиям связи и т.д. Но и без этих дополнений ПК оказался великолепным инструментом, с помощью которого можно повысить эффективность интеллектуальной деятельности человека.

Внутри ПК устроен еще проще: микропроцессоры, ОЗУ и микросхемы интерфейсов. Как правило, ПК снабжен накопителем на жестком несъемном диске типа винчестер (любопытно происхождение этого названия: первоначально этот диск имел обозначение "30/30", т.е. такое же, как у ружья марки "Винчестер"). Жесткий винчестерский диск, помещенный в герметический корпус, вращается со скоростью в 10 раз большей, чем гибкий диск, что обеспечивает быстрый доступ к записанной на нем информации. Емкость винчестерского диска очень велика - до 10 Мбайт, т.е. в тысячи раз больше, чем гибкого диска.

Появился ПК в 1973г. в виде довольно экзотической и дорогостоящей игрушки, а с 1976г. началось его триумфальное шествие. Потребности в ПК и его производство возрастали невиданными темпами. Так, в 1983г. в мире было продано 10млн. ПК - цифра небывалая даже для вычислительной техники!

ЗАЧЕМ НУЖЕН ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР

Различают бытовые (домашние) и профессиональные ПК. Бытовые используются в качестве домашнего информационного центра. Это, прежде всего, развлечения (игры), учебные курсы для детей и подростков, обучение иностранному языку, расчеты семейного бюджета и многое другое.

Профессиональные ПК сначала получили применение для обработки текстов, подготовки отчетов (т.е. таблиц, диаграмм, графиков и т.д.), автоматизации делопроизводства. Но постепенно они проникли в сферу индивидуальной обработки инженерной, медицинской и другой информации, преподавательской деятельности в школах и вузах. Применяются они и в практике лабораторных научных экспериментов и т.д.

Пользователи ПК делятся на программирующих и непрограммирующих. Последние не умеют программировать, но хотят пользоваться услугами компьютера. Очевидно, что вторых значительно больше, чем первых. Это учтено в программном обеспечении ПК. Именно на них он и рассчитан.

В чем же может помочь ПК? Чтобы разобраться в этом, рассмотрим его возможности.

Основной и единственной формой общения пользователя с ПК является диалог. С помощью клавиатуры пользователь вводит в ПК данные в виде текстов, они тут же воспроизводятся на экране дисплея. Диалог можно вести на разных языках: меню, естественный язык для неискушенных пользователей и алгоритмические языки высокого уровня (обычно это Бейсик) для искушенных (об этих языках см. гл.5).

"МЫШЬ" В ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ

Очень часто при работе в режиме меню в ПК используется "мышь"- манипулятор в виде небольшой обтекаемой коробочки, похожей на мышь, с кнопкой и "хвостом"- шнуром, соединяющим ее с компьютером. Это очень удобное средство введения информации для пользователей, которые не умеют работать даже с клавиатурой. "Мышь" можно легко катать по гладкому столу. При этом на экране дисплея движется курсор (мы о нем говорили в предыдущей главе) в виде изображения мыши (это, разумеется, не обязательно, но забавно). Положение курсора на экране, таким образом, можно легко изменять, помещать его в любую точку экрана.

Используют "мышь" в режиме меню следующим образом. Изображение "мыши" подводят к номеру выбранного пользователем варианта ответа в предложенном меню и нажимают кнопку на "спинке" мыши. Это и есть действие пользователя, эквивалентное нажатию клавиши с соответствующим номером на пульте. "Мышь" может помочь не только в выборе ответа в меню. С ее помощью можно рисовать на экране дисплея кривые, изменять положение картинок на экране, перетаскивая их в нужное место, стирать изображения с экрана (и в памяти компьютера, разумеется) и т.д. Каждое из этих действий зависит от предварительного выбора в режиме того же меню.

В общем, "мышь"- очень удобный инструмент общения с компьютером в режиме диалога и без труда, сразу же осваивается любым пользователем.

ОБУЧЕНИЕ РАБОТЕ С СОБОЙ

Персональный компьютер может также обучать пользователя, как нужно работать с ним и его программами. Прежде чем сесть за дисплей неперсонального компьютера, нужно прочитать и выучить довольно пухлую инструкцию к нему. А за ПК можно садиться на любой стадии обученности программированию (в том числе и нулевой): он быстро оценит степень вашей осведомленности и обучит этому нехитрому делу настолько, насколько вам это необходимо для дальнейшей работы с ним. Это значит, что ПК снабжен мощными программами обучения пользователя всем правилам общения с ним и способам манипуляции с его агрегатами, такими, как дисковод магнитных дисков, принтер, позволяющий переводить на бумагу то, что изображено на дисплее (в том числе и картинки), и многому другому, что нужно знать для эффективного взаимодействия с ПК.

При затруднениях пользователю достаточно нажать клавишу со словом "помощь", и ПК на экране даст справку-подсказку и на примерах покажет, как можно или следует поступить в сложившейся ситуации. Например, вы достали дискетку с нужной вам программой, например захватывающей компьютерной игры, но не знаете, как ее запустить. Наберите слово "дискета" на дисплее и нажмите клавишу HELP (Помощь). Компьютер сразу поймет, что у вас трудности с дискеткой и предложит меню вопросов, чтобы выяснить, что именно у вас не получается.

ДИСПЛЕЙ - ЛИЦО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

И лицо очень симпатичное! Прежде всего оно обычно цветное (хотя есть еще ПК с черно-белым экраном). Цветной экран позволяет очень эффективно подавать информацию пользователю, обращая его внимание на ту или иную часть экрана. Манипулируя цветом текста и фона, ПК создает красочные композиции из простого текста и тем самым воздействует на эмоциональное состояние пользователя, повышая тем самым производительность его работы.

Очень интересна особенность ПК - "многооконный экран". Этот режим моделирует на экране обстановку рабочего стола, на котором расположены материалы, нужные для работы, например для составления какого-то документа. Вспомогательные материалы, если их много, могут частично перекрывать друг друга, образуя те самые "окна", сквозь которые можно их читать. Пользователь может сдвигать и расширять эти окна, "вытаскивать наверх" нужные документы, убирать их и т.д., т.е. делать на экране все то, что мы делаем на столе во время работы. Здесь же может находиться калькулятор (точнее, его изображение на экране дисплея), с которым легко манипулировать с помощью курсора - "мыши", т.е. "нажимать" любую клавишу калькулятора. При этом результат будет появляться на индикаторе калькулятора - изображении на экране ПК. Такой многооконный экран позволяет пользователю эффективно общаться с ПК в процессе решения тех его задач, в которых нужно "иметь под рукой" несколько источников информации.
***

- Все эти необыкновенные возможности совершенно меня не вдохновляют,- зевнув заметил Мегрэ.- Уж лучше я разложу материалы на своем столе. Это и проще, и привычнее. Да и для манипуляции с текстом на экране наверняка надо знать какие-то правила. Нет, это не для меня. И не называйте меня ретроградом. Мне противно менять свои привычки. Без большой необходимости.
- Вот вы и проговорились. Не такой уж вы ретроград, если понимаете эту необходимость. А что эта необходимость большая, легко доказать.
- Попытайтесь,- улыбнулся Мегрэ.
- Сколько времени у вас отнимает составление ежемесячного отчета?
- Обычно дня два,- вздохнул Мегрэ.- Но здесь ваш компьютер не поможет. Просто я не могу сразу написать отчет набело, всегда хочется что-то изменить. Вот и приходится не раз перепечатывать, за что и сердится наша машинистка Мадлен.
- Да ведь этого никто не может, без многократной коррекции не обойтись. Причем зависит это от многих факторов, как объективных, так и субъективных.
- Все это так,- нетерпеливо заметил Мегрэ.- Но какое отношение это имеет к дисплею?
- Самое прямое. Составление текста и его редактирование на экране гарантирует, что этот текст будет таким же и на бумаге.
- И какой выигрыш при этом?
- Вам интересен опыт писателя-фантаста Айзека Азимова?
- Конечно. Его работоспособность меня всегда поражала - он в год выпускает 10-12 книг. Говорят, в его кабинете четыре машинки, на каждой он пишет свою рукопись.
- Писал! Не волнуйтесь - он жив, но пишет уже на компьютере. Теперь на книгу у него уходит недели две.
- Теперь у него четыре компьютера?
- Нет, один. Но все рукописи хранятся в памяти компьютера. Чтобы перейти от одной к другой, он вызывает на экран файл нужного текста и на одном компьютере может писать не четыре книги, а больше.
- И не нужно вставлять бумагу, вкладывать копирку, следить за полями...,- задумчиво сказал Мегрэ.
- Разумеется! Всю рутину возьмет на себя компьютер.
- А не думаете ли вы, Поль, что творчество дело более тонкое, и бывает, что и рутинные операции необходимы - в это время вы осмысливаете созданное.
- Ну это что-то из области психологии и не имеет отношения к компьютеру.
- И очень плохо, что не имеет,- грустно закончил Мегрэ.

ИГРА - ДЕЛО СЕРЬЕЗНОЕ

Нет, наша жизнь не игра, как это легкомысленно считал Германн из "Пиковой дамы". Но игры занимают в ней значительное место. Дело в том, что человеку свойственно, прежде чем принять какое-то решение, представить его последствия. А чтобы "представить", надо шаг за шагом проследить, как будут развиваться "события" во всех возможных вариантах. А это, как легко заметить, не что иное, как игра, в которой ходами являются принимаемые решения, а ответами - реакция среды на них. Именно поэтому часто говорят, что для принятия какого-либо ответственного решения нужно "разыграть" все его последствия и оценить тяжесть каждого из них. С этим и связан интерес людей к играм как к моделям реальной жизни, в которой приходится им действовать. И дети играют нисколько не больше, чем взрослые, просто игры у нас с ними разные.

Это и определяет всеобщий интерес к компьютерным играм.

Имеется огромное количество игр, рассчитанных на самые различные интересы самых разных пользователей. И это далеко не только забава.

В компьютерных играх пользователь овладевает прежде всего процессом общения с компьютером, узнает его возможности, учится программировать и использовать другие программы. Игровые возможности ПК позволяют не только играть в конкретные игры, но и реализовать принцип "работать, играя", значительно повышающий производительность пользователя ПК. Появилось такое новое понятие "поп-программа", которая, сочетая игру с решением конкретной задачи, стимулирует интерес пользователя к самостоятельному созданию программ, даже если он непрограммирующий.

Действительно, овладев одной, другой, ..., десятой игрой, активный пользователь наверняка захочет кое-что изменить в них, сделать игры интересней. Но для этого надо изменить правила игры, ввести новые и т.д. А это можно реализовать, лишь изменив программу. А для этого нужно уметь программировать - овладеть одним из языков программирования (об этих языках мы поговорим подробнее в гл.5). Вот и получается: хочешь по-новому играть с компьютером - научись программировать.

Более того, игру можно придумать самому и запрограммировать ее с помощью того же ПК. Большинство компьютерных игр придуманы и запрограммированы самими пользователями, которые в результате становились квалифицированными программистами.

Поучительна история возникновения одной из крупнейших фирм по производству ПК, имеющей странное название Apple (яблоко). Она возникла в гараже, где два молодых техника игровых электронных автоматов решили на их базе создать компьютер, который оказался одним из первых массовых ПК. В нем игровая компонента значительно превышала то, что допускали "солидные" фирмы. Это и определило успех "гаражного предприятия". Это не реклама американской мечты, а вполне реальная ситуация, когда потребности человечества в ПК не были угаданы мощными фирмами (такими, как IBM), которые лишь позже развернули массовое производство ПК.

И, наконец, ПК обычно снабжен возможностью звукового сопровождения процесса взаимодействия с пользователем. Это выстрелы и взрывы в играх погони, восторженные реплики при удачных ходах, музыка и т.д. Звуковые подсказки или успокаивающая мелодия при благополучной работе чрезвычайно благоприятно действуют на пользователя, снижают нервозность, неизбежную при общении неискушенного человека со сложной машиной, особенно в режиме обучения.

Все эти свойства ПК создают обстановку дружественности общения человека и компьютера. Это обстоятельство породило новое понятие дружественного компьютера, что целиком относится именно к персональному компьютеру.

ГИБКИЕ ДИСКИ - СМЕННАЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

Сам по себе персональный компьютер умеет немного. Разве что предоставляет возможность программирующему пользователю самому составить программу на одном из алгоритмических языков (обычно Бейсике - о нем в гл.5). Почти все свои "умения" ПК приобретает довольно просто - за счет соответствующих программ, считываемых с гибких дисков. (Напомним, на диск можно записать большой объем информации, значительно больший, чем может вместить ОЗУ компьютера. Поэтому с диска в ОЗУ за один прием снимается лишь часть информации, не больше свободной емкости ОЗУ).

Что же записывают на гибких дисках? Да все, что может понадобиться пользователю при его общении с ПК. Прежде всего, игры. Их создано очень много. С них-то и началось массовое увлечение ПК как универсальным инструментом проигрывания игротеки, записанной на гибких дисках. Но не "играми едиными" жив ПК. Его основная функция - помогать пользователю в решении нужных ему задач. Программы решения этих задач объединяются в так называемые ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ (ППП) - пакеты программ решения конкретных прикладных задач. В мире более 25тыс. ППП, из них половина написана специально для ПК. Приведем примеры наиболее распространенных.

ПАКЕТЫ ПРОГРАММ ТЕКСТОВОЙ ОБРАБОТКИ

Они созданы для составления и редактирования текстов. Это одна из самых распространенных невычислительных функций компьютера. Именно поэтому программу текстовой обработки называют часто текстовым процессором (обратите внимание: процессор не только аппарат, но и средство переработки информации). Он предназначен для подготовки и обработки всех видов текстовой информации - писем, статей, описаний, инструкций и т.д. С помощью ППП текстовой обработки можно вводить, редактировать и компоновать любой текст. Подготавливаемый или уже готовый текст можно хранить на гибком диске, на котором можно разместить до 250 машинописных страниц, или выводить на печать с помощью принтера. При этом текст будет напечатан точно в таком же виде, в каком он был на экране дисплея. Это особенно удобно при составлении документов и статей.

Программа текстового процессора позволяет осуществлять всякого рода манипуляции с текстом, например заменить всюду в тексте одно слово на другое, вставить новое слово или фразу, поменять местами слова или предложения, переформатировать текст на стандартной бумаге, проставляя номера страниц, и т.д. Такого рода текстовые процессоры очень помогают всем, кому приходится много писать (журналистам, ученым, писателям, администраторам и т.д.), а так как таких пользователей очень много, выпускаются специальные ПК, ориентированные только на текстовую обработку.

ПАКЕТЫ ПРОГРАММ ГРАФИКИ

Очень популярен ППП деловой и инженерной графики, позволяющий представлять данные в наглядной графической форме - в виде графиков и диаграмм. Дело в том, что существует сравнительно немного видов графического представления информации. Это линейный график (обычная зависимость какого-то показателя от одного фактора), столбцовый график, где размер столбца характеризует уровень какого-то важного показателя, круговой график (или секторная диаграмма), позволяющий наглядно показать чьи-то доли в виде секторов круга и т.д.

Пакет программ графики позволяет строить и комбинировать такие графики по нескольким шаблонам (их примерно десять). Пользователю достаточно ввести данные или указать, где их взять в памяти ПК, а также тип шаблона, и ПК построит нужный график или диаграмму на экране дисплея. Останется на этом графике сделать соответствующие надписи и обозначения.

ПАКЕТЫ ПРОГРАММ ТАБЛИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

Всем известен способ вычислений на бланке. Напомним его. Пусть А, Б, В, ... - столбцы бланка, а 1, 2, 3, ... - строки. Тогда на их пересечениях находятся клетки, которые можно обозначить по столбцам и строкам: Al, A2, БЗ и т.д. (табл.1). Если теперь некоторым клеткам задать конкретные значения, то остальные можно вычислять по ним, задавая их зависимость от других в виде формул, например: А2=A1+Б1, Б2=А1-Bl, B2=A1*B1. Эти операции и делает ППП табличной обработки. Пользователю следует задать исходные значения клеток или указать, откуда ПК должен взять их, и записать выражения связи между клетками. Остальное выполнит программа.

Таблица 1


Например, А и Б - детали узла, 1, 2, 3-свойства, например 1 - масса, 2 - стоимость, 3 - максимальный габаритный размер. Тогда В - узел из этих деталей, свойства которого образуются очевидными формулами: В1=А1+Б1, В2=А2+Б2+С, где С - стоимость сборки узла, B3=max(A3,Б3), что обозначает максимальное из двух чисел А3 и Б3, например max(5,7) = 7.