Иерархические структуры данных

Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы, часто представляют в виде иерархических структур. С подобными структурами мы очень хорошо знакомы по обыденной жизни. Иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. Подобные структуры также широко применяют в научных систематизациях и всевозможных классификациях. Смотрите рисунок ниже.

 

В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Вот, например, как выглядит путь доступа к команде, запускающей программу Калькулятор (стандартная программа компьютеров, работающих в операционной системе Windows):

Пуск > Программы > Стандартные > Калькулятор.

Дихотомия данных. Основным недостатком иерархических структур данных является увеличенный размер пути доступа. Очень часто бывает так, что длина маршрута оказывается больше, чем длина самих данных, к которым он ведет. Поэтому в информатике применяют методы для регуляризации иерархических структур с тем, чтобы сделать путь доступа компактным. Один из методов получил название дихотомии. Его суть понятна из примера, представленного на рисунке ниже.

 

В иерархической структуре, построенной методом дихотомии, путь доступа к любому элементу можно представить как путь через рациональный лабиринт с поворотами налево (0) или направо (1) и, таким образом, выразить путь доступа в виде компактной двоичной записи. В нашем примере путь доступа к текстовому процессору Word 2000 выразится следующим двоичным числом: 1010.

Единицы представления данных.

Существует множество систем представления данных. С одной из них, принятой в информатике и вычислительной технике, двоичным ко­дом, мы познакомились выше. Наименьшей единицей такого представ­ления является бит (двоичный разряд).

Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий битовый рисунок. Практика показывает, что с би­товым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регу­лярную форму. В настоящее время в качестве таких форм используются группы из восьми битов, которые называются байтами.

В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемыйфайлом. Файл - это последовательность произ­вольного числа байтов, обладающая уникальным собственным име­нем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одно­му типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

ранение файлов организуется в иерархической структуре, кото­рая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри кото­рых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа ^к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратная косая черта).Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем дос­тупа к нему. Понятно, что в этом случае на одном носителе не может быть двух файлов с тождественными полными именами.

3. Вычислительные системы

Аппаратное обеспечение

Hardware

Аппаратное обеспечение - комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы или сети.

Аппаратное обеспечение включает:  - компьютеры и логические устройства;  - внешние устройства и диагностическую аппаратуру;  - энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы.

Центра́льный проце́ссор  — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечениякомпьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором. Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению ккомпьютерным системам было положено в 1960-е годы. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

Операти́вная па́мять — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память. Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда, когда компьютер включен. При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, поэтому перед выключением компьютера все данные нужно сохранить. Так же от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

В настоящее время в качестве внешней памяти в основном используются гибкие магнитные, жесткие магнитные, оптические и магнитооптические диски. Можно упомянуть также и магнитные ленты, хотя их использование стремительно устаревает.

Гибкий магнитный диск (ГМД), накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД), флоппи-диск (floppy disk — свободно висящий диск) или просто дискета представляют собой гибкую лавсановую пластинку диаметром 3,5 дюйма, что примерно равно девяти сантиметрам (точнее, 89 мм, 1 дюйм равен 2,54 см). Обычно такие дискеты называют трехдюймовыми. Пластинка покрыта с одной или двух сторон специальным веществом, хорошо сохраняющим состояние намагниченности (примерно таким же, какое нанесено на ленты бытовых магнитофонов). Стороны дискеты, на которые нанесено магнитное покрытие, называются рабочими поверхностями. У дискеты могут быть одна или две рабочие поверхности. Каждая рабочая поверхность имеет свой собственный номер.

Интерфейсы ввода-вывода - это последовательные порты, параллельные порты, универсальная последовательная шина (USB), IEEE-1394 (i.Link или FireWare).

     Основными средствами коммуникации, используемыми в РС, являются последовательные и параллельные порты. К последовательным портам чаще подключаются двунаправленные устройства, которые должны как передавать информацию в компьютер, так и принимать ее.

     Параллельные порты как правило используются для подключения принтеров и работают в однонаправленном режиме, хотя могут применяться и как двунаправленные.

Базовый уровень

Базовый уровень является низшим уровнем программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS. Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации.