1 Информатика и физика Учитель информатики МОУ «Средняя общеобразовательная школа 22 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Казани Осипова Алла. - презентация

1 1 Информатика и физика Учитель информатики МОУ «Средняя общеобразовательная школа 22 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Казани Осипова Алла Александровна

2 2 При выводе изображений на экран монитора используется RGB-модель цветообразования (Red – красный, Green – зеленый, Blue - синий) При выводе изображения на цветной принтер используется CMYK-модель цветопередачи (Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый, black – черный). Тема «Представление в графики в компьютере»

3 3 «Виды памяти и принципы хранения информации» Определить носители информации, способ записи и считывания. Способы записи: 1)Головки чтения/записи – электромагниты, находящиеся вблизи поверхности пластины, покрытой слоем магнитного материала. Подавая импульсы тока в головку чтения/записи, можно намагнитить участок покрытия диска. 2)Луч лазера разогревает до точки Кюри микроскопическую область записывающего слоя, которая при выходе из зоны действия лазера остывает, фиксируя магнитное поле, наведённое магнитной головкой.

4 4 Способы считывания: Луч света проходит через отверстие и, попадая на фотоэлемент, порождает сигнал. При отсутствии отверстия сигнал фотоэлементом не вырабатывается. Луч лазера попадает на ровный участок поверхности, отражается от него и, попадая на фотоэлемент, порождает сигнал, или попадает на впадину и от неё не отражается – сигнал фотоэлементом не вырабатывается. Намагниченные участки носителя вызывают в головке дисковода импульс тока.

5 5

6 6 Знаменитую Шаболовскую башню русский инженер Владимир Григорьевич Шухов спроектировал и построил в виде сетчатой оболочки в форме ярусного стального гиперболоида вращения - подобное "геометрическое" решение было запатентовано им ещё в Башня на Шаболовке строилась в (вступила в строй 19 марта 1922). Высота её ~160 м, хотя по первоначальному проекту должна была быть 350 м, что выше Эйфелевой башни в Париже (1889, h=305 м), но у молодой Советской республики не нашлось столько стальных профилей.

7 7 0 Вход 1 Выход 10 Логическая функция НЕ Давление из баллона Управляющее давление

8 8 Определить логическую функцию (И, ИЛИ)? 0 Вход 1 Выход к НЕ 0 Вход 2 0 Вход 1 Выход к НЕ 1 Вход 2 Вход 1 Вход 2 Выход к НЕ

9 9 1 Кфлопс = 10 3 Флопс 1 Мфлопс = 10 6 Флопс 1 Гигафлопс = 1 Гфлопс = 10 9 Флопс (гига, от греч. великан) 1 Терафлопс = 1 Тфлопс = Флопс (тера, от греч. чудовище) 1 Петафлопс = 1 Пфлопс = Флопс (от греч. пета пять) 1 Экзафлопс = 1 Эфлопс = Флопс (от греч. экза шесть) 1 Зетафлопс = 1 Зфлопс = Флопс (от греч. зета семь)

10 10 1.Ломоносов пиковая производительность – 510 Тфлопс. 2.Чебышев пиковая производительность – 60,0 Тфлопс 3.Blue Gene пиковая производительность – 28 Тфлопс. Основу суперкомпьютерной инфраструктуры МГУ составляют суперкомпьютеры:

11 11 Производительность суперкомпьютера «Ломоносов» достигнет 1,3 Пфлопс

12 12 Вычисление является физическим процессом, а вычислительная машина - физический прибор, подчиняющийся законам физики. Законы физики налагают некоторые принципиальные ограничения на производительность компьютеров данного размера, работающих при данной температуре. На русском языке мало публикаций на данную тему. 1. Статья Г.Жувикина Нанокомпьютеры в журнале Компьютерра. 2. Реферативная заметка А.Семенова в журнале Знание сила. 3. Перевод на русский язык опубликованный в журнале В мире науки в сентябре 1985 года: Шарль Г. Бенне, Рольф Ландауэр Физические пределы вычислений.

13 13 Один из изобретателей ЭВМ, Джон фон Нейман, обдумывая принципы работы ЭВМ, поставил вопрос: сколько энергии потребляет каждый шаг компьютерных вычислений? Фон Нейман был уверен, что каждый элементарный шаг вычислений, вычисление одного бита, требует, как минимум, затрат теплового кванта энергии, а именно затрат энергии в размере k ·T·ln2 где k константа Больцмана, T абсолютная температура физического устройства, выполняющего вычисление. При комнатной температуре (Т = 300K) тепловой квант примерно равен 5 x 10 –21 Дж, а значит, компьютер, вычисляющий тысячу 64-битных чисел в секунду, по фон Нейману должен был бы рассеивать не менее 3 x Дж/сек. = 3 x 10 –15 Ватт. Константа (постоянная) Больцмана (k) физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. Названа в честь австрийского физика Людвига Больцмана. Ее экспериментальное значение в системе СИ равно k = 1, (24) x 10 –23 Дж/К.

14 14 В 1972 году сотрудник компании IBM (США), Шарль Г. Бенне, показал следующее: Ценой усложнения конструкции вычислительного устройства можно добиться того, что при любом вычислении энергетические затраты на любые промежуточные этапы окажутся близки к нулю, и энергию придется потратить лишь на запись окончательного результата в память. Этот подход называют обратимые вычисления, и в последние годы им стали интересоваться не только теоретики, но и компьютерные инженеры.

15 15 Если бы удалось изготовить суперкомпьютер зетафлопсного класса, кодируя каждый бит информации состоянием одного атома, работающий по принципам обратимых вычислений при комнатной температуре (Т = 300К) и записывающий 64-битный результат каждой арифметической операции в память, то согласно формуле фон Неймана – Ландауэра теоретически неизбежная рассеиваемая мощность такого компьютера составила бы всего лишь около 300 Ватт. Даже если считать, что практически рассеиваемая мощность была бы на 2 порядка выше, получилась бы приемлемая технически и экономически рассеиваемая мощность 30 кВатт.

16 16 Если предположить, что зетафлопсный компьютер будет изготовлен по используемой сегодня (необратимой) логике и в кодировании одного бита будет задействован фрагмент кристалла, содержащий 10 тысяч атомов, то теоретически неизбежная рассеиваемая мощность составит 70 мВатт. Если принять, что практически рассеиваемая мощность окажется на два порядка выше, то получится, что путь к экономически и технически приемлемому зетафлопсу могут открыть только новые технологии, нацеленные на радикальное понижение энергопотребления: обратимые вычисления, одноэлектронные переключательные устройства, неэлектронные принципы хранения и обработки информации, квантовые вычисления, размещение суперкомпьютеров в космосе (T = 3K) и другие изобретения XXI века, о которых мы сегодня даже не подозреваем.