Информатика- как наука. план 1-Информатика-как наука 1-Информатика-как наука 2-Двоичные компьютеры 2-Двоичные компьютеры 3-Троичные компьютеры 3-Троичные. - презентация

1 Информатика- как наука

2 план 1-Информатика-как наука 1-Информатика-как наука 2-Двоичные компьютеры 2-Двоичные компьютеры 3-Троичные компьютеры 3-Троичные компьютеры 4-Квантовые компьютеры 4-Квантовые компьютеры 5-Квантовые вычисления 5-Квантовые вычисления

3 Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин

4 Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

5 . Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее.. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее.

6 Главная функция информатики разработка методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации. разработка методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

7 Задачи информатики исследование информационных процессов любой природы; исследование информационных процессов любой природы; разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов; разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов; решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни. решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

8 ДВОИЧНЫЕ компьютеры Компью́тер (англ. computer «вычислитель») машина для проведения вычислений. При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств выдачи информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции проведению вычислений. Однако в настоящее время полагают, что основные функции компьютеров обработка информации и управление. Компью́тер (англ. computer «вычислитель») машина для проведения вычислений. При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, большинство компьютеров способны сохранять информацию и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств выдачи информации. Своё название компьютеры получили по своей основной функции проведению вычислений. Однако в настоящее время полагают, что основные функции компьютеров обработка информации и управление.англ.машина вычислений информацию алгоритму информации англ.машина вычислений информацию алгоритму информации

9 Двоичная система счисления (или система счисления с основанием 2) это система счисления, позволяющая представить различные численные значения с помощью двух символов. Чаще всего это 0 и 1. Двоичная система счисления (или система счисления с основанием 2) это система счисления, позволяющая представить различные численные значения с помощью двух символов. Чаще всего это 0 и 1. система счисления система счисления

10 ТРОИЧНЫЕ компьютеры Троичные ЭВМ (компьютеры) обладают рядом преимуществ по сравнению с двоичными ЭВМ (компьютерами Троичные ЭВМ (компьютеры) обладают рядом преимуществ по сравнению с двоичными ЭВМ (компьютерами

11 Плотность записи информации описывается уравнением y=(ln(x))/x, где x - основание системы счисления. Из уравнения следует, что наибольшей плотностью записи информации обладает система счисления с основанием равным основанию натуральных логарифмов, т.е. равным числу Эйлера (е=2,71...). Эту задачу решали ещё во времена Непера при выборе основания для логарифмических таблиц. Из целочисленных систем счисления обладает наибольшей плотностью записи информации троичная система счисления, поэтому при одинаковом числе аппаратных элементов инверторов, троичные ЭВМ (компьютеры) имеют большую ёмкость памяти и большую производительность процессора, чем двоичные ЭВМ (компьютеры). Плотность записи информации описывается уравнением y=(ln(x))/x, где x - основание системы счисления. Из уравнения следует, что наибольшей плотностью записи информации обладает система счисления с основанием равным основанию натуральных логарифмов, т.е. равным числу Эйлера (е=2,71...). Эту задачу решали ещё во времена Непера при выборе основания для логарифмических таблиц. Из целочисленных систем счисления обладает наибольшей плотностью записи информации троичная система счисления, поэтому при одинаковом числе аппаратных элементов инверторов, троичные ЭВМ (компьютеры) имеют большую ёмкость памяти и большую производительность процессора, чем двоичные ЭВМ (компьютеры).системы счисления основанию натуральных логарифмов числу Эйлера Непера логарифмических таблиц плотностью записи информации троичная система счисления инверторов ёмкость памяти процессора системы счисления основанию натуральных логарифмов числу Эйлера Непера логарифмических таблиц плотностью записи информации троичная система счисления инверторов ёмкость памяти процессора

12 Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные ЭВМ (компьютеры) могут делать всё, что делают двоичные ЭВМ (компьютеры), плюс возможности троичной логики. Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные ЭВМ (компьютеры) могут делать всё, что делают двоичные ЭВМ (компьютеры), плюс возможности троичной логики. Троичная логика двоичную логику Троичная логика двоичную логику

13 Известны троичные элементы следующих видов: Ферритдиодные Ферритдиодные Трёхуровневые, потенциальные, в которых трём устойчивым состояниям соответствуют три уровня напряжения (положительное, нулевое, отрицательное), (высокое, среднее, низкое) Трёхуровневые, потенциальные, в которых трём устойчивым состояниям соответствуют три уровня напряжения (положительное, нулевое, отрицательное), (высокое, среднее, низкое) Двухуровневые, потенциальные, в которых элементы (инверторы) имеют два устойчивых состояния с двумя уровнями напряжения (высокое, низкое), а троичность работы достигается системой обратных связей (троичный триггер [1]). Двухуровневые, потенциальные, в которых элементы (инверторы) имеют два устойчивых состояния с двумя уровнями напряжения (высокое, низкое), а троичность работы достигается системой обратных связей (троичный триггер [1]).инверторы троичный триггер[1]инверторы троичный триггер[1]

14 Квантовые компьютеры Квантовый компьютер вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая запутанность и квантовый параллелизм путём выполнения квантовых алгоритмов. Это позволяет преодолеть некоторые ограничения классических компьютеров. Квантовые компьютеры работают на основе квантовой логики. Квантовый компьютер вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая запутанность и квантовый параллелизм путём выполнения квантовых алгоритмов. Это позволяет преодолеть некоторые ограничения классических компьютеров. Квантовые компьютеры работают на основе квантовой логики. вычислительное устройство квантовомеханические квантовая запутанность квантовый параллелизм квантовых алгоритмов компьютеров квантовой логики вычислительное устройство квантовомеханические квантовая запутанность квантовый параллелизм квантовых алгоритмов компьютеров квантовой логики

15 Благодаря особенностям законов квантовой механики, квантовые компьютеры однажды смогут решать задачи, слишком трудно вычислимые для обычных, «классических» компьютеров. Одним из примерно дюжины классов систем, рассматриваемых в качестве возможной основы кубитов (квантовых битов), являются нейтральные атомы, слабое взаимодействие которых с окружением должно снизить вероятность ошибок. Благодаря особенностям законов квантовой механики, квантовые компьютеры однажды смогут решать задачи, слишком трудно вычислимые для обычных, «классических» компьютеров. Одним из примерно дюжины классов систем, рассматриваемых в качестве возможной основы кубитов (квантовых битов), являются нейтральные атомы, слабое взаимодействие которых с окружением должно снизить вероятность ошибок.

16 существующие квантовые системы еще не способны обеспечить надежные вычисления, так как они либо недостаточно управляемы, либо очень подвержены влиянию шумов. Однако физических запретов на построение эффективного квантового компьютера нет, необходимо лишь преодолеть технологические трудности. существующие квантовые системы еще не способны обеспечить надежные вычисления, так как они либо недостаточно управляемы, либо очень подвержены влиянию шумов. Однако физических запретов на построение эффективного квантового компьютера нет, необходимо лишь преодолеть технологические трудности.

17 Квантовые вычисления Элементарным шагом при квантовых вычислениях является унитарная операция над L-кубитовой суперпозицией состояний регистра из L кубитов, при этом выполняется параллельная обработка сразу всех 2L комплексных амплитуд, тогда как для классического компьютера подобная операция потребовало бы 2L отдельных элементарных шагов. Такое свойство называется квантовым Элементарным шагом при квантовых вычислениях является унитарная операция над L-кубитовой суперпозицией состояний регистра из L кубитов, при этом выполняется параллельная обработка сразу всех 2L комплексных амплитуд, тогда как для классического компьютера подобная операция потребовало бы 2L отдельных элементарных шагов. Такое свойство называется квантовым

18 Одним из наиболее интересных свойств квантовых состояний, принципиально отличающих их от классических, является запутывание (entanglement) состояний, которое представляет собой когерентную суперпозицию состояний нескольких квантовых элементов, определяющее своеобразную нелокальную корреляцию этих состояний, возникающую при взаимодействии кубитов. Такие состояния получили название запутанных (entangled) состояний. Одним из наиболее интересных свойств квантовых состояний, принципиально отличающих их от классических, является запутывание (entanglement) состояний, которое представляет собой когерентную суперпозицию состояний нескольких квантовых элементов, определяющее своеобразную нелокальную корреляцию этих состояний, возникающую при взаимодействии кубитов. Такие состояния получили название запутанных (entangled) состояний.