Современные информационные технологии и системы в горном деле и на производстве

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования 

Кольский филиал Петрозаводского  университета

 

 

 

                                                                                             

 

 

 

 

Современные информационные технологии и системы в горном деле и на производстве

 

 

 

 

 

                                                                                        Студента 2 курса

                                                                                        Очного отделения 

                                                                                        Горного факультета

 

 

 

 

                                                                                  Выполнил:  Розанов Г.Ю.

                                                                                          Проверил:  Рыженко А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Апатиты

2012

 

 

Содержание

 Введение

1 Определение ЭВМ как объекта конструирования

2 Классификация ЭВМ

3 Вентиляционная сеть

4 Анализ полезных ископаемых 

5 Водозаборное сооружение 

6 Газовый каротаж

7 Геометризация месторождения

8 Геометрический анализ

9 Вычислительный эксперимент

9.1 Основные этапы вычислительного эксперемента

9.2 Сферы применения вычислительного эксперимента и математического моделировании

10 Результаты расчёта последствий ядерного конфликта

11 Пакеты прикладных программ

Заключение 

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Ни одно техническое достижение не повлияло так на интеллектуальную деятельность человека, как электронно-вычислительные машины. Увеличив в десятки и сотни  миллионов раз скорость выполнения арифметических и логических операций, колоссально повысив тем самым  производительность интеллектуального  труда человека, ЭВМ вызвали коренные изменения в области обработки  информации. По существу, мы являемся свидетелями  своего рода “информационной революции”, подобной той промышленной революции, которую породило в 18 веке изобретение  паровой машины и связанное с  ним резкое повышение производительности физического труда. В настоящее  время вычислительные машины проникают  во все сферы интеллектуальной деятельности человека, становятся одним из решающих факторов ускорения темпов научно-технического прогресса.

К концу 20 века компьютеры стали  настолько совершенными, что появилась  реальная возможность использовать их в научных исследованиях, не только как большой арифмометр, но обратиться с его помощью к изучению таких  разделов математики, которые ранее  были практически не доступны для  исследований. Это было осознано при  решении ещё на несовершенных  ЭВМ сложных математических задач  ядерной физики, баллистики, прикладной небесной механики.

Классическая математика, как известно, в основном нацелена на изучение явлений, имеющих линейный характер, то есть способна изучать  ситуации где причина приблизительно пропорциональна следствию. Изменение причины приводит к пропорциональному изменению следствия, то есть классические уравнения рассматривают: не градиентные среды (они изучают малые отклонения маятника, мелкие волны и дифференциал и т.д.).

После Второй Мировой Войны наука вплотную приблизилась к изучению явлений, являющихся не линейными, где причина и следствие не соизмеримы, именно благодаря таким явлениям возникли: электронные лампы, транзисторы, компьютеры, лазеры, появились высокоточные приборы способные избирать нужный сигнал, в большинстве случаев такие явления очень плохо поддаются традиционным методам анализа. Описывающие такие ситуации уравнения во многих случаях являются обыкновенными дифференциальными уравнениями, которые однако не имеют решения формами записи. Такие уравнения можно изучать и исследовать с помощью компьютера.

В дальнейшем, развиваясь и  совершенствуясь при решении  разнообразных задач, этот стиль  теоретического анализа трансформировался  в новую современную технологию и методологию проведения теоретических  исследований, которая получила название вычислительного эксперимента. Основой вычислительного эксперимента является математическое моделирование, теоретической базой - прикладная математика, а технической - мощные электронно-вычислительные машины

К началу 70-х годов были обнаружены новые явления, а точнее на них обратили внимание, новые  явления, которые ранее не предполагались. Оказалось, например, что возникающая  в условиях землетрясения или  резкого взрыва уединённая волна, получившая название “Саметон”, обладает удивительной устойчивостью. Это было смоделировано в численном эксперименте и наблюдалось на практике. Математическая теория этого не линейного явления не была известна. Численные исследования позволили уяснить условия возникновения, распространения и свойства этого явления, этой волны. Другое важное открытие сделанное численным (или вычислительным) экспериментом это хаос в детерминированных (описанных чёткой формулой) системах, и хотя первые наблюдения таких явлений были выполнены ещё в начале 50-х годов, долгое время они рассматривались как несовершенство компьютеров, неспособных правильно вычислять. Изучение таких явлений, в частности связанных с ними фракталов, привело к колоссальным сдвигам в современных научных представлениях. Возникла целая группа нелинейных наук, с которой связаны по истине удивительные открытия последних лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение ЭВМ как объекта конструирования

 

Под ЭВМ понимают совокупность электронно-вычислительных средств, соединённых необходимым образом, способных получать, запоминать, преобразовывать и выдавать информацию с помощью вычислительных и логических операций по определённому алгоритму или программе.

Исторически наибольшее распространение (в силу своих преимуществ) получили цифровые ЭВМ, оперирующие с дискретной (цифровой) информацией. Поэтому при использовании термина «ЭВМ» обычно подразумевают класс цифровых ЭВМ как наиболее важный.

Основу ЭВМ составляют их технические средства (ТС), под которыми понимается физическое оборудование, участвующее в автоматизированной обработке данных.

Известно, что для выполнения автоматизированной обработки данных в состав ЭВМ включают ряд центральных  и периферийных устройств, каждое из которых выполняет вполне законченные  функции, т.е. является функционально  законченной частью технического средства.

К центральным относят, как правило, следующие основные устройства: арифметико-логическое (АЛУ), центрального управления (ЦУУ) и пульт управления и сигнализации (ПУиС), образующие в совокупности процессор, а также основную (оперативную) память, реализуемую в виде оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Схемотехнически центральные устройства обычно представляют собой более или менее однородные повторяющиеся структуры и реализуются в основном на электронных элементах (микросхемах, транзисторах и т.п.) в виде определённых конструктивов (электронных узлов).

К периферийным относятся внешние запоминающие устройства (ВЗУ), представляющие собой накопители информации, работающие на различных физических принципах, например с использованием магнитных, оптических, бумажных и других носителей информации, а также устройства ввода (УВв) и вывода (УВ) информации. Номенклатура периферийных устройств, используемых в составе современных ЭВМ, достаточно широка: накопители, дисплеи, печатающие устройства, клавиатуры, сканеры, графопостроители и т.д. Значительная часть периферийных устройств наряду с электронными схемами содержит электромеханические и механические узлы, достаточно сложные в конструктивном отношении.

В совокупности с программным  обеспечением, процедурами, документацией, обслуживающим персоналом и другими  компонентами современные технические  средства ЭВМ позволяют создавать  мощные вычислительные системы различного назначения: автоматизированной обработки данных, управления, автоматизации проектирования и производства, обучения и др.

В настоящее время развиваются  два основных направления повышения  производительности вычислений. Первое направление – создание многомашинных  вычислительных комплексов, в основе которых лежит либо использование  ЭВМ с одинаковыми характеристиками, либо ЭВМ, имеющих различные быстродействие, структуру и состав, но технически и программно совместимых друг с  другом. Второе направление – создание многопроцессорных вычислительных систем, основу которых составляет единая ЭВМ с расширенной сетью  центральных и периферийных процессоров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Классификация ЭВМ

 

Сферы применения ЭВМ непрерывно расширяются. Современные ЭВМ используются практически во всех отраслях народного  хозяйства.

Многообразие сфер применения и видов ЭВМ порождает и  большое количество признаков, по которым  осуществляется классификация ЭВМ. К таким признакам можно отнести: принцип действия; назначение ЭВМ; технические  характеристики; объект установки; условия  эксплуатации и обслуживания; применяемую  элементную и конструктивную базу; экономические факторы и др. Возможное  влияние этих факторов должно учитываться  при проектировании и производстве ЭВМ.

Наиболее целесообразны  укрупнённая классификация по ограниченному  числу признаков, поскольку только такая классификация позволяет  выделять основные отличительные признаки ЭВМ различных классов, групп, видов  и категорий.

По принципу действия различают  цифровые, аналоговые, аналогово-цифровые ЭВМ. Цифровые ЭВМ оперируют с сигналами, представленными в цифровой форме, аналоговые используют аналоговые сигналы, аналогово-цифровые – комбинацию этих принципов. Естественно, что основным отличительным признаком данных ЭВМ является вид элементной базы.

По назначению подразделяют ЭВМ общего назначения, специализированные, персональные, управляющие и контрольные.

ЭВМ общего назначения (универсальные) ориентированы на выполнение широкого круга задач (математических, инженерных и экономических), выполняемых по любому алгоритму. В связи с этим ЭВМ общего назначения имеют, как правило, архитектуру, позволяющую подключать разнообразные периферийные устройства. Изменяя их количество и технические параметры, можно обеспечить разнообразие видов систем обработки данных и режимов взаимодействия с пользователем. В силу указанных обстоятельств такие ЭВМ должны иметь высокую производительность вычислений при низкой стоимости. Обеспечение минимальных габаритных размеров, массы и энергопотребления при проектировании является особенно критичным.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга специальных задач наиболее эффективным способом. Как правило, такие ЭВМ имеют меньше электронного оборудования, содержат определённые ограничения на обработку информации, а значит, в большинстве случаев проще и дешевле универсальных.

Персональные ЭВМ предназначены для эксплуатации их пользователем самостоятельно, без помощи профессионального программиста. К ним в настоящее время относят ЭВМ, обладающие полным набором соответствующих признаков:

·     развитым человеко-машинным интерфейсом, обеспечивающим простое управление ЭВМ непрофессиональным пользователем;

·     большим числом готовых программных средств прикладного характера, избавляющих пользователя от необходимости разрабатывать программы самостоятельно;

·     наличием малогабаритных накопителей информации значительной ёмкости на сменных носителях, обеспечивающих взаимозаменяемость и эксплуатацию новых программных средств;

·     малыми габаритными размерами и массой, позволяющими устанавливать ЭВМ на любом рабочем месте, а также малым энергопотреблением;

·     низкой стоимостью и широкой доступностью;

·     эргономичностью конструкции, привлекательностью формы, цвета и т.д.

Управляющие ЭВМ используются для управления различными объектами и технологическими процессами. Характерная особенность этих ЭВМ состоит в получении информации о действительном состоянии управляемого объекта от датчиков, установленных непосредственно на объекте. При этом важное значение для управляющих ЭВМ имеют высокая надёжность функционирования.

Контрольные ЭВМ применяются при построении контрольно-измерительной аппаратуры.

По области применения различают общетехнические, профессиональные, бытовые и другие ЭВМ.

Если общетехнические ЭВМ применяются для решения общетехнических, научных, инженерных и экономических задач, то профессиональные ЭВМ ориентированны на применение специалистами в конкретных областях и научными сотрудниками. Профессиональные ЭВМ обычно отличаются большой вычислительной мощностью и оснащается комплектом производительного периферийного оборудования.

Бытовые ЭВМ используются в повседневной жизни людей, например для управления бытовой техникой, для игр и т.д.

По совокупности технических  характеристик (производительности, объёму памяти, принципу реализации, характеру  применения, стоимости, габаритным размерам, и др.) различают высокопроизводительные, сверхвысокопроизводительные, средние, малые (мини-) и микро-ЭВМ.