Ekzamen_Informatika (3)

1)Под информатизацией общества понимается повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности. Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Цель информатики :получение обобщенных знаний о техническом, программном обеспечении ПК приобретение навыков по построению алгоритмов и программ и их решение на компе. Задачи информатики состоят в следующем : исследование информационных процессов любой природы разработки информации ,техники и создание новейшей технологии по переработки информации, решение научных, экономических и инженерных программ с использованием ПК. Главная ф-ия информатики- разработка методов и средств преобразования информации и их использование в организации технологического процесса переработки информации. Информационная технология- процесс использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных(первичной информации) для получения информации ново качества о состоянии объекта, процесса или явления(информационного продукта. Новая информационная технология (НИТ)- ИТ. с дружественным интерфейсом работы пользователя, использующее ПК и телекоммуникационные средства. ИС представляет собой коммуникационную систему по сбору, передачи, переработки информации об объекте, снабжающую работников различного ранга информацией для реализации функций управления.

2) Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.Сигнал представляет собой любой процесс, несущий информацию. Сообщение – это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи. Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, компьютером….Единицы измерения информации Бит- количество информации необходимое для однозначного определения одного из двух равновероятных событий. Если Бит- минимальная единица информации, то Байт её основная единица. Группа из 8бит- 1байт; 1Кбайт=1024бт=2¹⁰байт; 1Мбайт-1024Кбт=2²⁰байт; 1Гбайт=1024Мбт=2³⁰байт;1Тбайт=1024Гбт=2⁴⁰байт и т.д. Рассмотрим свойства информации: Релевантность – способность информации соответствовать нуждам потребителя. Полнота – свойство информации исчерпывающе характеризовать рассматриваемый объект. Своевременность – способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени. Достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок. Доступность – свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем. Защищенность – свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения. Эргономичность – свойство, характеризующее удобство формы и объема информации с точки зрения данного потребителя.

3) Процессы, осуществляющие сбор, передачу, обработку и накопление информации, называются информационными. Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем – аппаратно. Например, пользователь может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив расписание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие – то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Передача (обмен) информации – это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель – принимает. Обмен информацией производится с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты реального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом – источником является человек, то вырабатываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией. Общая схема передачи информации представлена на рисунке

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном объекте - носителе информации. В качестве которого может быть любой материальный предмет (фото-, кинопленка), компьютерные носители, электромагнитные, волны различной природы и др. Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации на различных носителях называется накоплением информации. Обработка информации – это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи. После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств компьютера в виде текстов, таблиц, графиков и пр.Сбор, хранение, передача и обработка информации осуществляется с помощью информационной техники. До середины XIX века, когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, основу информационной техники составляли перо, чернильница и бумага. Коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов (депеш). На смену «ручной» информационной технике в конце XIX века пришла «механическая» (пишущая машинка, телефон, телеграф), что послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Понадобилось еще много лет, чтобы перейти от запоминания и передачи информации к ее переработке. Это стало возможно с появлением во второй половине XX века электронных вычислительных машин, которые положили начало «компьютерной технологии».

4) Количество информации числовая хоррактеристика сигнала отражающая ту степень неопределенности(неполноту знаний)которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Для измерения количества информации применяют различные подходы: 1) Семантический подход определения количества информации является наиболее трудно формализуемым и до сих пор окончательно не определившимся. 2) Прагматический подход определяет количество информации как меры, способствующей достижению поставленной цели. 3) Объёмный или алфавитный подход. 4) Алгоритмический метод оценки количества информации предлагается в теории алгоритмов.5)Структурный(объемный) 6)статистический(энтропийный) является основным. В энтропийном подходе количество информации- это мера неопределенности состояния системы ,снимаемая при получении информации. Энтропия- количественно выраженная неопределенность состояния системы. Состояния системы могут быть равновероятными и не явновероятными. Количество информации для равновероятных состояний системы определяется по формуле Хартли: I=log₂N. I-количество информации в битах. N-количество возможных равновероятных состояний системы. N=2^I. Количество информации каждого события i определяется по формуле Шеннона: I_i=log₂(1\p_i)=-log₂ p_i . Событие неравновероятное, то оно обладает дискретным состоянием и их количество равно N, то вероятность нахождения системы в каждом из состояний определяется по формуле P_i=K_i\N. Где К-величина показывающая сколько раз произошло интересующее нас событие. Р- вероятность нахождения.

5) Совокупность приемов наименования и записи чисел называется системой счисления. В любой системе счисления числа записываются как последовательность символов. Счисление представляет собой частный случай кодирования, где слово, записанное с использованием определенного алфавита и по определенным правилам, называется кодом. Применительно к счислению это код числа. Виды СС 1)В непозиционных системах счисления значения цифры или символа не зависит от положения в ряду цифр или символов, изображающих число.2) Позиционные системы счисления .Если значение цифры или символа зависит от позиции в ряду цифр или символов изображающих число, то такая система счисления называется позиционной. Счисление- это частный случай кодирования, где слово записанное с использованием определенного алфавита и по определенным правилам, называется кодом. Алфавит- совокупность некоторых символов(цифр или знаков) с помощью которого можно представить любое число. Место для цифры в числе- разряд. Количество цифр в числе-разрядность числа. Любое число в позиционной системе счисления со степенными весами разрядов можно представить в виде ряда. где А- запись числа в системе счисления с основанием q. n- число разряда в целой части числа. м-число разрядов в дробной части числа. а- целое положительное число меньше q. Описать перевод чисел из 2 в 10,8,16.

6)Представление информации в памяти компьютере: 1) числовые данные. Существуют формы числовых данных а)числа с фиксированной запятой(точкой) или естественная форма числа) б) числа с плавающей запятой(точкой) или нормальная форма числа. Под те или иные формы отводится заранее известное количество разрядов(бит) 16,32,64 и.т.д. при представлении числа в форме с фиксированной точкой указывается модуль этого числа в двоичном коде и знак числа(плюс-0, минус-1) место запятой(точки) постоянно для всех чисел и в процессе рения задачи не меняется. 45,75-число с фиксированной запятой. 4, 575 *10¹+ 4575,0*10^-2=0,4575*10²- числа с плавающей запятой . где 0,4575-мантиса, а 10²-порядок. Нормализованным называется число с плавающей запятой или точкой у которого целая часть мантиссы равна 0, а дробная начинается не с 0, и обязательно есть порядок.. 45.75Е0…. 0.4575Е2-нормализованное число. Код числа в форме с фиксированной точкой называется прямым кодом. В компьютере в форме с фиксированной точкой представляется целые числа , в формате с плавающей запятой вещественные. Прямой код целых чисел для которых в памяти компа отводится два байта имеет вид:: нарисовать 16 разрядную сетку. Правила образования двоичных машинных кодов: 1) положительное число в прямом обратном и дополнительном кодом выглядит одинаково.2) Прямой код отрицательных и положительных чисел отличаются только значением знакового разряда а числа меняются.3) обратный код двоичного отрицательного получается путем замены 1 на 0 и 0 на 1, у всех разрядов кроме знакового 4) дополнительный код получается из обратного прибавлением единицы .по правилу: 0+0=0,0+1=1 1+0=1,1+1=10.

7. Математическая логика — это раздел математики, изучающий высказывания и рассуждения, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логические операции над ними.Логическое высказывание - это любое утверждение, относительно которого можно сказать истинно оно или ложно, т.е. соответствует оно действительности или нет.Употребляемые в обычной речи слова и словосочетания "не", "и", "или", "если, то", "тогда и только тогда" и другие позволяют из уже заданных высказываний строить новые высказывания. Такие слова и словосочетания называются логическими связками.Bысказывания, образованные из других высказываний с помощью логических связок, называются составными. Высказывания, не являющиеся составными, называются элементарными.Логические переменные – переменные, которые принимают только два значения —"истина" или "ложь", обозначаемые, соответственно, "1" и "0".Каждая логическая связка рассматривается как логическая операция над логическими высказываниями и имеет свое название и обозначение.В основе работы современных ЭВМ лежат три основные логические операции НЕ, ИЛИ, И.Иногда эти операции называют "тремя китами машинной логики".Операция НЕ, выражается словом "не", называется отрицанием и обозначается знаком ¬ или чертой над логической переменной. Высказывание ¬А истинно, когда А ложно, и ложно, когда A истинно.Операция И, выражается связкой "и", называется конъюнкцией или логическим умножением и обозначается знаком & (может также обозначаться знаками или *). Высказывание А & В истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания А иВ истинны.Операция ИЛИ, выражается связкой "или", называется дизъюнкцией или логическим сложением и обозначается знаком V или +. Высказывание А V В ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны.Используя операции НЕ и ИЛИ можно получить операцию ЕСЛИ-ТО.Которая выражается связками "если ..., то", "из ... следует", "... влечет ...", называется импликацией и обозначается знаком →. Высказывание А→В ложно, тогда и только тогда, когда А истинно, а В ложно. А→В = ¬А V В.Используя операции НЕ, ИЛИ, И можно получить операцию РАВНОСИЛЬНО, которая выражается связками "тогда и только тогда", "необходимо и достаточно", "... равносильно ...", называется эквиваленцией или двойной импликацией и обозначается знаком ↔ или знаком ~. Высказывание A↔B истинно тогда и только тогда, когда значения А и В совпадают. А↔В = =(¬А V В)& (¬B V A).Приоритет логических операций по убыванию: операции в скобках, операция отрицания, операция конъюнкции, дизъюнкция, импликация и в последнюю очередь – эквивалентность.Логической функцией являются:– всякая логическая переменная и символы "истина"("1") и "ложь"("0");– составные высказывания: ¬А, А & В, А v В, А →B, А ↔В (в случае если А и В являются логическими функциями).Таблица истинности представляет собой таблицу, устанавливающую соответствие между всевозможными наборами значений переменных и значениями функций.Таблица ист элементарных лог функий в адоб ридере на 59 стр

8. Логический элемент компьютера — это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию. Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую функцию, но не указывает на то, какая именно электронная схема в нем реализована. Это упрощает запись и понимание сложных логических схем. Логическими элементами компьютеров являются электронные схемы И, ИЛИ, НЕ, И—НЕ, ИЛИ—НЕ, триггер и другие.С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера.

Лог схема И. Лог схема ИЛИ. Лог схема НЕ. Лог схема И–НЕ. Лог схема ИЛИ–НЕ

Схема И, реализует конъюнкцию двух или более логических значений.Схема ИЛИ, реализует дизъюнкцию двух или более логических значений.Когда хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет единица, на её выходе также будет единица.Схема НЕ (инвертор) – реализует операцию отрицания. Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1, на выходе 0.Схема И–НЕ состоит из элемента И и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы И.Схема ИЛИ—НЕ состоит из элемента ИЛИ и инвертора и осущес -твляет отрицание результата схемы ИЛИ.

9. В булевой алгебре функции, принимающие одинаковые значения при одинаковых наборах входящих в них переменных называются равносильными. Замена логической функции другой, ей равносильной, называется равносильным преобразованием данной формулы.Для проведения тождественных преобразований логических выражений используют основные законы математической логики:– переместительный закон: X V Y = Y V X, X & Y = Y & X;– сочетательный закон: ( X V Y ) V Z = X V (Y V Z ), ( X & Y ) & Z = X & ( Y & Z );– распределительный закон: ( X V Y ) & Z = ( X & Z ) V ( Y & Z ), ( X & Y ) V Z = ( X V Z ) & ( Y V Z );– законы де Моргана: ¬ ( X V Y ) = ¬ X & ¬ Y, ¬ ( X & Y ) = ¬ X V ¬ Y;– закон идемпотентности: X V X = X, X & X = X;– закон поглощения: ( X & Y ) V X = X, ( X V Y ) & X = X;– закон склеивания: ( X & Y ) V ( ¬ X & Y ) = Y, ( X V Y ) & ( ¬ X V Y ) = Y;– правило операции переменной с ее инверсией: ¬ X V X = 1, ¬ X & X = 0;– правило операции с константами: X V 0 = X, X V 1 = 1, X & 0 = 0, X & 1 = X;– закон двойного отрицания: ¬ ¬ X = X.Преобразование логических функций. Равносильные преобразования логических функций имеют то же назначение, что и преобразования функций в обычной алгебре. Они ® используя правила: X«Y = ( X ® Y ) & ( Y ® X ), X ® Y = ØX V Y.

10..Компьютер представляет собой программируемое электронное устройство, предназначенное для автоматизации создания, хранения, обработки и передачи данных. Существует два основных класса компьютеров: 1) цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов; 2) аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации. Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом — их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы. принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций. Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

11.Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства: память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек; процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ); устройство ввода; устройство вывода. Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.Функции памяти: приём информации из других устройств; запоминание информации; выдача информации по запросу в другие устройства машины. Функции процессора: обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; программное управление работой устройств компьютера.В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины. 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

12. Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Центральный процессор в общем случае содержит в себе: 1)арифметико-логическое устройство; 2)шины данных и шины адресов; 3)регистры; 4) счетчики команд; 5)кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);6)математический сопроцессор чисел с плавающей точкой. Функции процессора: 1)обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; 2)программное управление работой устройств компьютера. Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ). Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены. В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.Микропроцессор характеризуется: 1) тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ; 2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов. Разрядностть МП обозначается m/n/k/ и включает: m - разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность к тому или иному классу процессоров; n - разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации; k - разрядность шины адреса, определяет размер адресного пространства. Например, МП i8088 характеризуется значениями m/n/k=16/8/20; 3) архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры.

13..Память – совокупность отдельных устройств, которые запоминают, хранят, выдают информацию. Отдельные устройства памяти называют запоминающими устройствами (ЗУ). Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.По способу организации доступа к данным все ЗУ разделяются на:1)ЗУ с произвольным доступом. Цикл обращения таких устройств не зависит от того, в каком физическом месте ЗУ находятся требуемые данные. Такой способ доступа характерен для полупроводниковых ЗУ. Число записанных одновременно битов данных за одно обращение называют шириной выборки (доступа). К таким устройствам относятся те ЗУ, доступ к которым должен быть очень быстрым (оперативная память, сверхоперативная память) 2) ЗУ с прямым или циклическим доступом. В таких устройствах носитель информации непрерывно вращается. В результате требуемые данные доступны для чтения-записи через некоторый фиксированный промежуток времени. Такие ЗУ называют ЗУ циклического доступа (например, жесткий диск). 3)ЗУ с последовательным доступом. При последовательном доступе, прежде чем найти нужный участок ЗУ, нужно «просмотреть» либо все предыдущие участки памяти, либо предыдущий последовательно один за другим (накопитель на магнитной ленте).Не говоря о конкретных цифрах ЗУ, нужно отметить, что они различаются у соседних уровней на 1, 2, 3, порядка. Любой низлежащий уровень имеет большую емкость и меньшее быстродействие. Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.Оперативная память (ОП) обеспечивает хранение информации, которое непосредственно используется процессором (АЛУ, УУ) в ходе выполнения программ, следовательно ее характеристики непосредственным образом влияют на производительность компьютера. Быстродействие памяти меньше быстродействия процессора (7нс – время обращения к памяти, к процессору в 5 раз меньше).В современных компьютерах существует сверхоперативная память (кэш) – буфер между процессором и ОП. Кэш имеет небольшую емкость и обеспечивает временное хранение активных участков программ, активных участков данных , некоторой служебной информации для управления вычислительным процессом. Обмен между кэш и ОП происходит поблочно. Приблизительно на том же уровне располагается регистр, емкость которого мала, но быстродействие самое высокое и вписано в цикл работы процессора.В ОП хранятся не все средства, которые необходимы для решения данной задачи, следовательно всегда должна быть внешняя память (ВП) большого объема, которая обеспечивает надежное хранение всех данных, необходимых для решения данной задачи. ВП принципиально процессору недоступна. Обмен между ВП и ОП реализуется системами управления памяти (аппаратно-программные средства), которые пользователю недоступны. ВП имеет емкость на несколько порядков больше, чем у ОП, время обращения к ВП исчисляется в мкс.