1, Информатика – это фундамент естеств наука, изучающая структуру и общие свойства информации, вопросы, связанные с процессами сбора, хранения, поиска, передачи, переработки, преобразования и использования информации в различных сферах чел деятельности с помощью средств вычислительной техники. Предмет информатики составляют следующие понятия:аппаратное обеспечение средств вычисл техники;программное обеспечение средств вычислительной техники;средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами. информация – это сведения, снижающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.
2, Свойства информации.: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность, актуальность и своевременность информации.Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент.Полнота информации – свойство информации исчерпывающе характеризовать отображаемый объект и процесс.Достоверность информации – свойство информации не иметь скрытых ошибок.Адекватность информации – свойство информации однозначно соответствовать отображаемому объекту или явлению. Доступность информации – свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем.Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту ремени.Своевременность – это свойство информации, обеспечивающее возможность ее использования в заданный момент времени. Несвоевременная информация приводит к экономическим потерям и в сфере управления, и в сфере производства.
3, две формы представления информации – непрерывную и дискретную.Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения. Источником непрерывной или аналоговой информации, являются различные природные объекты (например, Т, Ри влажность воздуха).Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксирован¬ные значения.Информационные сообщения, используемые человеком, чаще имеют характер дискретных сообщений. Примерами дискретных информационных сообщений являются языковые сообщения, передаваемые с помощью звуковых сигналов; жестов, и др. текст книги.Из-за ограниченной точности чувственного восприятия и используемых измерительных приборов человек непрерывную информацию чаще всего воспринимает в дискретной форме.
4 Схема передачи информации. С практической т зр информация всегда представляется в виде сообщения. Примерами сообщений муз произведение; телепередача; текст, При этом предполагается, что имеется «источник информации» и «получатель информации». Сообщение от источника к получателю передается посредством «канала связи» между ними. Так, при передаче речевого сообщения в качестве канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате у получателя появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. Таким образом, процесс передачи информации предполагает наличие материального носителя информации, источника информации, передатчика информации, приемника и канала связи между источником и приемником )..источник сообщений – кодирующее устройство – канал связи – декодирующее устройство – получатель сообщений
5Виды информацииПо способу передачи и восприятия различают следующие виды информации: визу¬альную – передаваемую видимыми образами и символами; аудиальную – звуками; так¬тильную – ощущениями; органолептическую – запахами и вкусом; машинную – выда¬ваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т. д.
6 сигнал, сообщение и данные. Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция – носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя – сигнал. В общем случае сигнал представляет собой любой физический процесс, несущий информацию. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс распространения света и т.д. Та из характеристик процесса, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.Сообщение – это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи. Человек воспринимает сообщения посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры.Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.
7-8Количеством информации -числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения со¬общения в виде данного сигнала. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было наиболее известны следующие способы измерения количества информации:энтропийный;объемный. Объемный способ является самым простым и грубым способом измерения количества информации. Объем информации в сообщении – это количество символов в сообщении., одно и тоже число может быть записано многими разными способами (, число 5 может быть записано либо цифрой 5, числом 101 в двоичной системе или словом пять), то этот способ чувствителен к форме представления (записи) сообщения.При энтропийном методе порядок расчета энтропии системы и полученной информации зависит от того, какова вероятность появления каждого символа в сообщении. Приведенный пример относится к группе событий, применительно к которым мо¬жет быть поставлен вопрос типа «да – нет». Количество информации, которое можно по¬лучить при ответе на вопрос типа «да – нет», называется битом. Бит – минимальная единица количества информа¬ции, ибо получить информацию меньшую, чем 1 бит, невозможно.Если вероятности появления всех символов в сообщении одинаковые, то связь между количеством информации (в выбранном сообщении) и числом состояний системы устанавливается формулой Хартли:I=Log2N 1где I – количество информации в битах;N – число возможных равновероятных состояний системы.Очевидно, I будет равно единице при . Таким образом, каждое бро¬сание монеты дает нам информацию в 1 бит. В случае, когда вероятности появления символов различны, имеет место формула Шеннона Для удобства использования введены и более крупные, чем бит, единицы количества информации. Так группа из 8 битов информации байтом. Если бит – минимальная единица информации, то байт ее основная единица.Существуют производные единицы ин¬формации: (Кбайт, Кб), (Мбайт, Мб), (Гбайт, Гб) и т.д.1Кб=1024 байта =210(1024) байтов.1 Мб = 1024 Кбайта = 220 (1024 x 1024) байтов.1 Гб = 1024 Мбайта = 230(1024 x 1024 x 1024) байтов.
9, Информационные процессыТехнологический процесс преобразования информации вобщем случае включает в себя такие информационные процессы как: получение, сбор и регистрация информации, передача, хранение, обработка, выдача обработанной информации, принятие решения для выработки управляющих воздействий.Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем – аппаратно.Обмен информацией – это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель – принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошибки, то организуется повторная передача этой информации.Хранение информации – это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.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 ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.
10, Информационная техника материальную основу информационных технологий, с помощью которых осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации. Информационные технологии (ИТ) – это совокупность технических и программных средств, а также приемов работы, с помощью которых выполняются разнообразные операции по обработке информации во всех сферах человеческой деятельности. Следует отметить, преимущественно прикладной характер информационных технологий. Для информационных технологий необходимы аппаратные и программные средства. Конечной продукцией ИТ являются текстовые и графические документы, машиностроительные чертежи, справочники и энциклопедии, финансовые отчеты,
11, Под системой счисления способ представления любого числа с помощью ограниченного алфавита символов, называемых цифрами (базисными числами). Счисление представляет собой частный случай кодирования, где слово, записанное с использованием определенного алфавита и по определенным правилам, называется кодом. Применительно к счисле¬нию это код числа.Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В непозиционных системах счисления каждое число обозначается соответствующей совокупностью симво¬лов. Характерным представителем непозиционной системы являемся римская система счисления. Например, значение цифры X в числе XXI остается неизменным при вариации ее положения в числе.В позиционной системе счисления значение числа определяется не только набором входящих в него цифр, но и их местом (позицией) в последовательности цифр, изобра¬жающих это число. Например, для числа 127 цифра 7 делает вклад в общее значение 7 единиц, а для числа 721 – 700 единиц.Позиционной является десятичная система счисления, используемая в повседневной жизни.
12, В общем случае, при некратных основаниях, перевод числа, содержащего целую и дробную части, можно выполнить по следующему универсальному алгоритму. перевод числа состоит из вычислительных процессов двух видов:1)последовательного деления целой части и образующихся целых частных на основание новой системы счисления;2)последовательного умножения дробной части и дробных частей получающихся произведений на то же новое основание, записанное, как и в первом случае, цифрами исходной системы счисления.При переводе целой части остатки, получающиеся в результате процесса последовательного деления, представляют цифры a0, a1, … целой части числа в новой системе счисления, записанные цифрами исходной системы счисления. Последний остаток является старшей цифрой переведенного числа.При переводе дробной части числа целые части, получающиеся при каждом умножении, не участвуют в последующих умножениях. Они представляют цифры в дробной части исходного числа, в новой системе счисления, изображенные цифрами исходной системы. Значение первой целой части является первой цифрой после запятой переведенного числа.Таким образом, при преобразованиии десятичных чисел в двоичные целая часть должна последовательно делиться на 2, а дробная часть - умножаться на 2.
13-14, Перевод чисел из одной системы счисления в другую Правила перевода чисел из двоичной системы в восьмеричную,16 и обратно достаточно просты, поскольку основания восьми- и16 систем счисления выражаются целой степенью двух (8=23, 16=24). Для перевода чисел из восьмеричной системы счисления в двоичную достаточно каждую цифру восьмеричного числа представить трехразрядным двоичным числом – триадой. Например, Перевод 16чисел в двоичную систему счисления осуществляется представлением цифр 16числа четырехразрядными двоичными числами – тетрадами. Например ,При обратном переводе числа из двоичной системы счисления в восьми- и 16системы необходимо разряды двоичного числа, отсчитывая от запятой влево и вправо, разбить на группы по три разряда при переводе в восьмеричную систему или на группы по четыре разряда при переводе в шестнадцатеричную систему. Неполные крайние группы дополняются нулями. Затем каждая двоичная группа представляется цифрой той же системы счисления, в которую переводится число. Например,
15, сложение и умножение. Правила выполнения этих операций в десятичной системе хорошо известны – это сложение, умножение столбиком. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только для выполнения арифметических операций в системе счисления с основанием k необходимо иметь соответствующие таблицы сложения и умножения.В качестве примера рассмотрим выполнение арифметических операций в двоичной системе.Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами сложения и умножения.При сложении цифры суммируются по разрядам, и если при этом возникает избыток, то он переносится влево. При сложении вещественных чисел в общем случае перенос осуществляется из дробной части числа в целую часть. Положение точки, отделяющей целую часть от дробной части, определяется так же, как и при сложении десятичных чисел.!!
16, Представление целых чиселЦелые числа в пк могут представляться со знаком или без знака.Целые числа без знака обычно занимают в памяти пк один или два байта .В 1байт формате двоичные числа принимают значения от 000000002 до 111111112. В 2байт формате – от 00000000 000000002 до 11111111 111111112.Например, число 5510 = 1101112 в однобайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Это же число 5510 в двухбайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Или, , число 55510 = 10001010112 хранится в памяти персонального компьютера в двухбайтовом формате в следующем виде:
Целые числа со знаком занимают в памяти пк один, два или четыре байта Характеристики этих типов приведены в табл. 2.При этом самый левый (старший) разряд содержит информацию о знаке числа. В знаковом разряде хранится 1-, если число-, и 0+.
. При однобайтовом формате для знака числа отводится один разряд, а для цифр абсолютной величины – семь разрядов. При двухбайтовом формате для знака числа также отводится один разряд, а для цифр абсолютной величины – 15 разрядов.В вычислительной технике для представления целых чисел со знаком применяются три формы записи (кодирования): прямой код, обратный код и дополнительный код.Положительные числа в прямом коде, обратном коде и дополнительном коде кодируются одинаково – двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде. Например, число 7710 = 10011012 в однобайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Отрицательные числа в прямом, обратном и дополнительных кодах имеют разное изображение.При записи отрицательного числа в прямом коде в знаковый разряд помещается цифра 1, а в разряды цифровой части числа – двоичный код его абсолютной величины. Например, число -77 при записи его в прямом коде в однобайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Или, например, число -177 при записи его в прямом коде в двухбайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Обратный код отрицательного числа получается инвертированием всех цифр двоичного кода абсолютной величины числа, включая разряд знака: нули заменяются единицами, а единицы – нулями. Например, для числа -77:
Таким образом, число -77 в обратном коде при однобайтовом формате хранится в памяти персонального компьютера в следующем виде:
Дополнительный код отрицательного числа получается образованием обратного кода с последующим прибавлением единицы к его младшему разряду. Например, для числа -77:
17, Представление вещественных чисел Система вещественных чисел в математических вычислениях предполагается непрерывной и бесконечной, т.е. не имеющей ограничений на диапазон и точность представления чисел. Однако в пк числа хранятся в ячейках памяти с ограниченным количеством разрядов. Поэтому система вещественных чисел, представимых в персональном компьютере, является дискретной и конечной.Все пк поддерживают несколько стандартных форматов, различающихся по точности, но имеющих одинаковую структуру следующего вида:
При этом значение порядка n-разрядного нормализованного числа хранится в так называемой смещенной форме. Если для задания порядка выделено k разрядов, то к истинному значению порядка, представленного в дополнительном коде, прибавляют смещение, равное (2k-1-1 ), т.е. смещение выбирается так, чтобы минимальному значению порядка соответствовал нуль. Например, порядок, принимающий значения в диапазоне от -128 до +127, представляется смещенным порядком, значения которого меняется от 0 до 255.Использование смещенной формы позволяет производить операции над порядками, как над беззнаковыми числами, что упрощает операции сравнения, сложения и вычитания порядков, а также упрощает операцию сравнения самих нормализованных чисел.При сложении (вычитании) чисел с одинаковыми порядками их мантиссы складываются (вычитаются), а результату присваивается порядок, общий для исходных чисел. Если порядки исходных чисел разные, то сначала эти порядки выравниваются (число с меньшим порядком приводится к числу с большим порядком), а затем выполняется операция сложения (вычитания) порядков. Если при выполнении операции сложения мантисс возникает переполнение, то сумма мантисс сдвигается вправо на один разряд, а порядок суммы увеличивается на 1. при умножении чисел с плавающей запятой их мантиссы перемножаются, а порядки складываются.При делении чисел с плавающей запятой мантисса делимого делится на мантиссу делителя, а для получения порядка частного из порядка делимого вычитается порядок делителя. При этом если мантисса делимого больше мантиссы делителя, то мантисса окажется больше 1 (произойдет переполнение) и ее следует сдвинуть на один разряд вправо, одновременно увеличив на единицу порядок частного.Пк позволяет работать со следующими действительными типами Real, Single, Double и Extended.
Тип Real позволяет хранить в памяти компьютера 48-разряд нормализованное число со знаком, 8-разрядным смещенным порядком и 40-разрядной мантиссой. При этом старший бит мантиссы, всегда равный 1, не хранится в пк и размер поля, выделенного для хранения мантиссы, составляет только 39 разрядов.Тип Single используется для хранения в памяти компьютера 32-разрядного нормализованного числа со знаком, 8-разрядным смещенным порядком и 24-разрядной мантиссой. При этом старший бит мантиссы (всегда равный 1), также не хранится в памяти, и размер поля, выделенного для хранения мантиссы, составляет 23 разряда.Тип Double используется для представления 64-разрядного нормализованного числа со знаком, 11-разрядным смещенным порядком и 53-разрядной мантиссой. Поскольку старший бит мантиссы также не хранится в памяти то размер поля, выделенного для хранения мантиссы, составляет 52 разряда.Тип Extended используется для представления 80-разрядного числа со знаком, 15-разрядным смещенным порядком и 64-разрядной мантиссой. Этот тип позволяет хранить ненормализованные числа.Таким образом, чем больше разрядов отводится под запись мантиссы, тем выше точность представления числа в памяти компьютера. И чем больше разрядов занимает порядок, тем шире диапазон от наименьшего отличного от нуля числа до наибольшего числа, представимого в компьютере при заданном формате.Сформулируем алгоритм формирования машинного представления вещественного числа в памяти компьютера:1)модуль данного числа представляется в двоичной системе счисления;2) Двоичное число нормализуется, т.е. записывается в виде M•2p , где M – мантисса (ее целая часть равна 12) и p – порядок, записанный в десятичной системе счисления. При этом для чисел, больших единицы, плавающая точка переносится влево, определяя положительный порядок. Для чисел, меньших единицы, точка переносится вправо, определяя отрицательный порядок;3) По формуле из табл. 4 с учетом типа вещественного числа определяется смещенный порядок. Затем смещенный порядок переводится в двоичную систему счисления.4) В отведенное в памяти поле в соответствии с типом числа записываются мантисса, смещенный порядок и знак числа (0 – если число положительное, 1 – если число отрицательное).
для чисел типа Real смещенный порядок хранится в младшем байте памяти, для чисел типа Single, Double, Extended – в старших байтах;знак числа находится всегда в старшем бите старшего байта;мантисса всегда хранится в прямом коде;целая часть мантиссы (для нормализованного числа всегда равна 1) для чисел типа Real, Single, Double не хранится (является скрытой). В числах типа Extended все разряды мантиссы хранятся в памяти компьютера.В качестве примера рассмотрим преобразование вещественного числа для представления его в памяти компьютера на примере величины типа Real.Как видно из табл. 3, величина этого типа занимает в памяти 6 байт. На рис. 6 показан формат машинного представления данных типа Real.
Можно заметить, что знак числа (на рис. 6 обозначен символом s) занимает бит под номером 47. Смещенный порядок (обозначен символами x) занимает биты с 0 по 7, т.е. младший байт. А мантисса (обозначена символами м) занимает биты с 8 по 46, т.е. всего 39 бит.
18, Кодирование графических данных Любое черно-белое графическое изображение состоит из множества точек, образующих характерный узор, называемый растром. Поскольку линейные координаты и свойства каждой точки (например, яркость) можно представить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.Для представления черно-белых изображений на сегодняшний день используется комбинация с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный, зеленый и синий. Если для кодирования яркости каждой из составляющих использовать по 256 значений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 двоичных разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. различных цветов. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).Однако если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16 – разрядными двоичными числами называется режимом High Color.Кроме того, каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, C), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, Y). Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии. Но в полиграфии используется еще и четвертая краска – черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой K, потому, что буква B используется для обозначения синего цвета), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).Рассмотрим еще один метод кодирования цветных графических изображений. Так при кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, то код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна обязательно прикладываться к графическим данным для адекватного воспроизведения графической информации на экране или бумаге.
19, Представление текстовых данныхСовременные ЭВМ обрабатывают не только числовую, но и текстовую, или алфавит¬но-цифровую, информацию, содержащую буквы, цифры, знаки препинания, математи¬ческие и другие символы. Именно такой характер имеет экономическая информация, а также тексты программ на алгоритмических языках.Каждая буква, цифра, знак препинания или управляющий код кодируются восьмиразрядным двоичным числом. С помощью восьмиразрядного числа можно представить (закодировать) 256 произвольных символов.Во многих микропроцессорных системах и персональных ЭВМ для представления алфавитно-цифровых символов используется код ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский код обмена информацией). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.Общим недостатком всех однобайтовых кодовых таблиц (в которых для кодировки используются восьмиразрядные двоичные числа) является отсутствие в коде символа какой-либо информации, которая могла бы подсказывать ЭВМ, какая в данном случае используется кодовая таблица.Очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше.Наряду с кодом ASCII в вычислительных системах используется общий для всех стран мира универсальный код – UNICODE. В этой системе для представления (кодирования) одного символа используются два байта, и это позволяет включить в код символа информацию о том, какому языку принадлежит символ. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов. Такого количества достаточно для размещения в одной таблице символов всех существующих алфавитов для большинства стран мира. Правда при таком способе кодирования объем информации занимаемый одним и тем же текстом увеличивается двое.
20, Кодирование звуковой информацииСреди методов кодирования звуковой информации можно выделить следующие два метода.Метод частотной модуляции (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. FM-синтез звука осуществляется с использованием специальных генераторов сигналов, называемых операторами. В общем случае для воспроизведения голоса одного инструмента достаточно двух операторов:первый генерирует колебания несущей частоты, то есть основной тон;второй – моделирующую частоту, то есть обертоны.Необходимо отметить что звуки, получаемые по этой технологии, характеризуются металлическим оттенком, то есть, не похожи на звуки настоящего музыкального инструмента.В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Для представления звуковых сигналов в виде дискретных сигналов используют специальные устройства – аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). На качество звука и в том и в другом случае существенно влияет разрядность преобразователей.При методе таблично-волнового синтеза (Wave-Table) в компьютере в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков (их называют сэмплами) для множества различных инструментов. Числовые коды выражают тип инструмента, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, и прочие параметры, характеризующие особенности звука. Сэмплы могут храниться двумя способами: либо постоянно в ПЗУ звуковой карты, либо загружаться в оперативную память звуковой карты перед их использованием. При воспроизведении звуков по технологии таблично-волнового синтеза человек слышит звуки реальных инструментов, поэтому при этом методе достигается более качественное воспроизведение различных музыкальных произведений.
21, Вычислительная машина – устройство или совокупность устройств, предназначенных для механизации и автоматизации процесса обработки информации (вычислений). В зависимости от вида перерабатываемой информации вычислительные машины (ВМ) делят на три основных класса: аналоговые, цифровые и гибридные. Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, оперирующие информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины. При этом в качестве физических переменных используются сила тока в электрической цепи, угол поворота вала и т.п. Используя тот факт, что многие явления в природе описываются одними и теми же математическими уравнениями, АВМ позволяют с помощью одного физического процесса моделировать различные процессы. АВМ обычно используют для решения определенного класса задача, т.е. являются специализированными. На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. АВМ характеризуются высоким быстродействием, простотой сопряжения с исследуемым объектом, возможностью лёгкого изменения параметров исследуемой задачи, как при её подготовке, так и в процессе решения, и сравнительно невысокой точностью (относительная погрешность составляет 2-5%).Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, оперирующие информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме. В настоящее время разработаны методы численного решения многих видов уравнений, что дает возможность решать на ЦВМ различные уравнения и задачи. Поэтому ЦВМ является универсальным вычислительным средством. ЦВМ характеризуются высокой производительностью, точностью получаемых результатов и алгоритмической универсальностью.Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.По принципу действия основных узлов вычислительные машины подразделяются на механические, электронные и смешанные (рис. 10).В настоящее время наибольшее распространение в науке и технике получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере. В связи с вышесказанным далее мы будем рассматривать только ЭВМ.
22, Классификация ЭВМ по поколениямНачиная с 1950 г. каждые 7 – 10 лет кардинально обновлялись принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин.К первому поколению обычно относят машины, созданные в 1950 – 1960-е годы. В качестве элементной базы использовались дискретные радиодетали и электронные вакуумные лампы. Эти ЭВМ были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. В качестве внешних запоминающих устройств в ЭВМ применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах и перфоленты. Машины этого поколения потребляли несколько десятков киловатт электроэнергии. ЭВМ этого поколения имели центральное устройство управления (УУ), обеспечивающее строго последовательную работу всех основных устройств. Тактовая частота работы УУ была в пределах десятков – сотен кГц.Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины.Надежность машин первого поколения была крайне низкой. Работал на машине непосредственно программист, чуть позже – оператор, но и тот и другой общались с ЭВМ посредством громадного пульта. Организационно ЭВМ эксплуатировались в составе вычислительных центров.Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.К ЭВМ первого поколения можно отнести следующие машины: UNIVAC (США), БЭСМ 2 (СССР), первые модели отечественных ЭВМ «Минск» и «Урал», и ряд других ЭВМ.Ко второму поколению относят ЭВМ, сконструированные в 1960 – 1970-е годы. В качестве элементной базы использовались дискретные полупроводниковые (диоды, биполярные транзисторы) и магнитные элементы. Тактовые частоты работы электронных схем повысилось до сотен кГц. В оперативных запоминающих устройствах чаще всего использовались магнитные сердечники. Появились первые внешние накопители на жестких магнитных дисках и флоппи-дисках.Для некоторых ЭВМ второго поколения были созданы первые операционные системы с ограниченными возможностями. Появились новые машинно-ориентированные низкоуровневые языки программирования (ассемблеры) и алгоритмические языки высокого уровня (Фортран, Бейсик и другие).ЭВМ второго поколения стали применяться не только для решения научно-технических задач, но и для автоматизации технологических процессов.К ЭВМ второго поколения можно отнести следующие отечественные ЭВМ: Минск 32, БЭСМ 6, Урал 16 и ряд других ЭВМ.ЭВМ третьего поколения созданы примерно в 1970 – 1980-е годы. ЭВМ этого поколения уже полностью строились на микросхемах малой степени интеграции. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц МГц. Существенно повысилась и надежность ЭВМ.Ввиду существенного усложнения, как аппаратной, так и логической структуры, ЭВМ этого поколения часто стали называть системами. Именно в этот период появился новый класс ЭВМ – суперкомпьютеры. Первый суперкомпьютер ILLIAC 4 (США) имел производительность 20 MFLOPS (миллионов сложений чисел с плавающей запятой в секунду).Первыми ЭВМ этого поколения стали машины фирмы IBM (модель IBM 360). В СССР в содружестве со странами СЭВ стали выпускаться модели Единой Системы (например, ЭВМ ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040) и Системы Малых (СМ) ЭВМ (например, ЭВМ СМ-2, СМ-4, СМ-1300).ЭВМ четвертого поколения созданы примерно в 1980 – 1990-е годы. В качестве элементной базы в ЭВМ этого поколения использовались большие и сверхбольшие интегральные схемы и микропроцессоры.Именно в это время практически все ЭВМ данного поколения стали создаваться на основе микропроцессоров. И в этот период самой востребованной ЭВМ становится персональный компьютер.К ЭВМ пятого поколения относят ЭВМ созданные в период с 1990 г. по настоящее время. ЭВМ этого поколения обладают рядом отличительных особенностей.Во-первых, ЭВМ данного поколения создаются на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой. Такое техническое решение позволяет организовать одновременное выполнение нескольких десятков последовательных команд программы.Во-вторых, многие ЭВМ этого поколения проектируются в виде многопроцессорных систем. Одновременно (параллельно) работающие десятки (и даже сотни) процессоров увеличивают суммарную производительность ЭВМ и тем самым позволяют строить высоко эффективные системы обработки данных и знаний.Необходимо отметить, что в настоящее время активно ведутся работы по созданию ЭВМ шес
23, Классификация ЭВМ по назначениюПо назначению ЭВМ можно разделить на три группы (рис. 11): универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные. Универсальные (общего назначения) ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач, экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Для ЭВМ этого типа характерными чертами являются: высокая производительность; разнообразие типов обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных); большой диапазон изменения обрабатываемых данных; высокая точность представления данных; разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных); большой объем оперативной памяти; возможность подключения разнообразных внешних устройств ввода – вывода. Универсальные ЭВМ являются наиболее сложными и дорогими ЭВМ.Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами; регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Такие ЭВМ обладают ограниченными, по сравнению с универсальными ЭВМ, аппаратными и программными ресурсами. Проблемно-ориентированные ЭВМ используются в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП), автоматизированных системах научных исследований (АСНИ), системах автоматизированного проектирования (САПР), в автоматизированных рабочих местах (АРМ).Специализированные ЭВМ предназначены для решения определенного узкого круга задач (или даже одной задачи) или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация позволяет существенно снизить стоимость и сложность таких ЭВМ при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие функции управления несложными техническими устройствами. Во многих случаях с задачами специализированных ЭВМ могут справляться и обычные универсальные ЭВМ, но считается, что использование специализированных ЭВМ все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.
24, Классификация ЭВМ по габаритам и производительностиКлассификацию вычислительных машин по таким показателям, как габариты и производительность, можно представить следующим образом: сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ); большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения); средние ЭВМ; малые или мини-ЭВМ и микро-ЭВМ.Исторически первыми появились большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения), элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем с высокой степенью интеграции. В процессе развития больших ЭВМ можно выделить отдельные периоды, связанные с несколькими поколениями ЭВМ. Поколение ЭВМ определяется элементной базой, архитектурой и вычислительными возможностями.Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами (mainframe).Основное направление применения мэйнфреймов – выполнение работ, связанных с обработкой и хранением больших объемов информации, проведением сложных расчетов и исследований. Кроме того, в настоящее время часто мэйнфреймы используют в качестве больших серверов вычислительных сетей.Штат обслуживания большой ЭВМ достигает многих десятков человек. На базе таких ЭВМ создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.Большие машины составляли основу парка вычислительных машин до середины 70-х годов XX века. К ним относятся большинство моделей фирмы IBM (семейства 360, 370, 390) и их отечественные аналоги EC ЭВМ.Производительность больших ЭВМ порой оказывается недостаточной для ряда приложений, например, таких как прогнозирование метеообстановки, ядерная энергетика и т. д. Эти обстоятельства привели к созданию сверхбольших или супер-ЭВМ. К супер-ЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду. Представители этого класса ЭВМ – компьютеры фирмы Cray Research.Необходимо отметить, что в настоящее время активно развивается технология построения больших и супер-ЭВМ на базе кластерных решений. Преимущество построения кластерных суперкомпьютеров заключается в том, что можно гибко регулировать необходимую производительность системы, подключая к кластеру с помощью специальных аппаратных и программных интерфейсов обычные серийные сервера до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощности.Средние ЭВМ обладают несколько меньшими возможностями, чем большие ЭВМ, но зато им присуща и более низкая стоимость. Они предназначены для использования в областях, где приходится обрабатывать достаточно большие объемы информации с приемлемыми временными затратами. К средним ЭВМ можно отнести некоторые модели ЕС ЭВМ, например: ЕС - 1036, ЕС - 1130.Малые ЭВМ представляют один из самых многочисленных классов ЭВМ. Их популярность объясняется малыми размерами, низкой стоимостью (по сравнению с большими и средними ЭВМ) и универсальными возможностями.Класс мини-ЭВМ появился в 60-е годы XX века. Их появление было обусловлено развитием элементной базы и избыточностью ресурсов больших и средних ЭВМ для ряда приложений. Такие ЭВМ применяются для управления технологическими процессами, создания систем автоматизированного проектирования. Наряду с использованием мини-ЭВМ для управления технологическими процессами, они успешно применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта. К мини-ЭВМ относятся машины серии PDP (затем VAX) фирмы DEC (США), модели семейства малых ЭВМ (СМ ЭВМ).Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.Появление микропроцессора в 1969 году привело к появлению еще одного класса ЭВМ – микро-ЭВМ. Именно наличие микропроцессора послужило первоначально определяющим признаком микро-ЭВМ. В настоящее время микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ. Микро-ЭВМ, благодаря малым размерам, высокой производительности, повышенной надежности и небольшой стоимости нашли широкое применение в различных областях человеческой деятельности.В свою очередь среди микро-ЭВМ можно выделить несколько подклассов (рис. 12).Многопользовательские микро-ЭВМ – это мощные микро-ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет работать на них сразу нескольким пользователям.Персональные микро-ЭВМ (или персональные компьютеры) – однопользовательские микро-ЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения. Персональные компьютеры предназначены для индивидуального обслуживания пользователя и ориентированы на решение различных задач неспециалистами в области вычислительной техники.
25, Классификация ЭВМ по числу потоков и командСоздать высокопроизводительные ЭВМ на базе одного микропроцессора невозможно из-за ограничения тактовой частоты процессора и температурного барьера. Поэтому современные супер-ЭВМ создаются в виде многопроцессорных вычислительных систем (МПВС).МПВС имеют несколько разновидностей:векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных – SIMD (Single Instruction Stream / Multiple Data Stream). Например, по параллельно-векторной модификации МПВС, иначе MSIMD (то есть многопроцессорная SIMD архитектура), реализован суперкомпьютер «Cray 2»;конвейерные (магистральные) МПВС, у которых процессоры одновременно выполняют разные команды над последовательным потоком обрабатываемых данных – многократный поток команд с однократным потоком данных – MISD (Multiple Instruction Stream / Single Data Stream). Например, по параллельно-конвейерной модификации МПВС, иначе MMISD (то есть многопроцессорная MISD архитектура), реализован отечественный суперкомпьютер «Эльбрус 3»;матричные МПВС, у которых процессоры одновременно выполняют разные команды над несколькими потоками обрабатываемых данных – многократный поток команд с многократным потоком данных –MIMD (Multiple Instruction Stream / Multiple Data Stream). По такой архитектуре, например, реализован суперкомпьютер BSP фирмы Burrought.Отметим, что среди рассмотренных архитектур наибольшую эффективность показала MSIMD модификация МПВС, поэтому в современных суперкомпьютерах чаще всего находит применение именно эта архитектура.Традиционные персональные ЭВМ представляют собой однопроцессорные SISD (Single Instruction Stream / Single Data Stream – однократный поток команд с однократным потоком данных) ЭВМ, которые по числу обрабатываемых потоков команд и данных являются простейшими. В таких ЭВМ есть только один поток команд, при этом все команды обрабатываются последовательно друг за другом и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных.
263.3 Принципы функционирования ЭВМВ основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом:1) Принцип программного управления. Из него следует, что машина выполняет вычисления по программе. 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 микропроцессора 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, то используются команды условного или безусловного переходов (эти команды заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду). Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп».Таким образом, процессор выполняет 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. Это дает возможность машине над командами 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 выполнения 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 по ее двоичному адресу или по присвоенному ей имени.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.4) Принцип двоичного кодирования. Электронные вычислительные машины должны работать не в десятичной, а в двоичной системе.5) Принцип хранимой программы. В процессе решения задачи программа ее исполнения должна размещаться в запоминающем устройстве машины, обладающем высокой скоростью выборки и записи.
27-32Понятие архитектуры ЭВМС середины 60-х годов XX века существенно изменился подход к созданию вычислительных машин. Вместо независимой разработки аппаратуры и отдельных средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из совокупности аппаратных и программных средств. Так возникло такое понятие как архитектура ЭВМ.Одновременно в этот период времени ЭВМ из вычислительных машин стали превращаться в вычислительные системы. Вычислительная система – это совокупность одной или нескольких ЭВМ (или процессоров), программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов.Под архитектурой ЭВМ понимают наиболее общие принципы построения вычислительных систем, реализующие программное управление работой и взаимодействие основных функциональных узлов.Иными словами, архитектура ЭВМ определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ. Общность архитектуры разных ЭВМ обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.Таким образом, архитектура ЭВМ охватывает широкий круг проблем, связанных с построением комплекса аппаратных и программных средств, а также определяет вычислительные и логические возможности конкретной ЭВМ.Элементы:структуру памяти ЭВМ;способы доступа к памяти и внешним устройствам;возможность изменения конфигурации ЭВМ;систему команд;форматы данных;организацию интерфейса.
28,Классическая архитектура:Эта архитектура была предложена профессором Принстонского института Дж. фон Нейманом.В этой архитектуре процессор (центральный процессор) содержит одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд – программа (рис. 14). Отметим, что это однопроцессорная ЭВМ.
39.Клавиатура – основное устройство ввода знаковых данных. Клавиатура служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.
Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, раскладки ее клавиш или метода подключения к системному блоку.
Клавиатуры, имеющие специальную форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называют эргономичными клавиатурами.
По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры.
40. Мышь- тип манипулятора, являющийся основным устройством командного управления. Принцип действия: Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Мыши бывают двухкнопочные, трехкнопочные и многокнопочные.
В настоящее время выпускаются мыши с интерфейсами COM, PS/2, USB, Bluetooth и IrDa.
Назначение - устройство командного управления.
41.
Системная или материнская плата – это важнейшая часть персонального компьютера, содержащая его основные электронные компоненты, с помощью которой осуществляется взаимодействие между различными устройствами персонального компьютера.
Такое имя эта плата получила потому, что на ней расположены слоты, в которые можно устанавливать дополнительные платы, называемые дочерними.
Поскольку материнская плата является одной из основных частей персонального компьютера, то она существенно влияет как на быстродействие компьютера, так и на его надежность.
Конструктивно системная плата персонального компьютера представляет собой печатную плату площадью 600 – 1000 см2, на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов.
Непосредственно на системной плате располагаются:
разъем для подключения микропроцессора;
набор микросхем (чипсет, chipset), управляющих работой внутренних устройств персонального компьютера и определяющих функциональные возможности материнской платы;
микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащего программы базовой системы ввода – вывода (Basic Input-Output System). Основное назначение этого пакета программ состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность ПК и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, накопителями на жестких и гибких магнитных дисках. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. В современных системных платах, как правило, используются микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств;
микросхема энергонезависимой памяти по типу используемых электронных элементов называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера (она питается от своего локального аккумулятора и поэтому является энергонезависимой), а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких магнитных дисках, о процессоре, показания системных часов, и о некоторых других устройствах материнской платы;
микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если они отсутствуют на плате микропроцессора) или кэш-памяти 3-го уровня;
разъемы для подключения модулей оперативной памяти;
шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
разъемы (слоты) для подключения дополнительных устройств;
микросхемы мультимедийных устройств и т.д.
Кроме того, на системной плате располагаются перемычки («джемперы») и DIP-переключатели, используемые для конфигурирования различных компонент платы: переключатели используемого напряжения, переключатели внутренней частоты материнской платы и другие.
43. Микропроцессор – это функционально-законченное программно управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем.
Характеристики процессоров в основном определяют функциональные возможности ПК. Основными параметрами процессоров являются:
рабочая тактовая частота- определяется максимальным временем выполнения элементарного действия в микропроцессоре. Чем выше тактовая частота микропроцессора, тем выше его быстродействие, поскольку каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Если первые микропроцессоры могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, то сегодня рабочие частоты некоторых процессоров уже превосходят 3 миллиарда тактов в секунду. Тактовые сигналы микропроцессор получает от материнской платы. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня базовая частота системной платы составляет несколько сотен МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты.
коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты- в современных процессорах может достигать 8 – 9 и выше. С увеличенной частотой работают только внутренние схемы микропроцессора, все внешние по отношению к микропроцессору схемы, в том числе расположенные и на системной плате, работают на обычной частоте.
тип процессорного ядра- Кроме одноядерных микропроцессоров в настоящее время для персональных компьютеров существует большое многообразие двухъядерных и четырехъядерных микропроцессоров.
поддерживаемая частота системной шины;
разрядность- называется максимальное количество разрядов двоичного числа, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно (за один такт). Понятие разрядность микропроцессора включает:
разрядность внутренних регистров;
разрядность шины данных;
разрядность шины адреса.
При этом определяющую роль в принадлежности микропроцессора к тому или иному классу играет разрядность внутренних регистров. От разрядности шины данных зависит скорость передачи информации между микропроцессором и оперативной памятью. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство микропроцессора, т.е. максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть адресовано микропроцессором.
система команд- Совокупность всех возможных команд, автоматически исполняемых микропроцессором над данными. При этом перечень и вид команд определяют непосредственно те процедуры, которые могут выполняться над данными в микропроцессоре, и те категории данных, над которыми могут быть выполнены эти процедуры. А от типа команд зависит классификационная группа (CISC или RISC) микропроцессора.Если два микропроцессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного микропроцессора, может исполняться и другим микропроцессором. Микропроцессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне.
виды и размер кэш-памяти- Кэш-память первого уровня (L1) выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, имеет объем несколько десятков Кбайт. Кэш-память второго уровня (L2) находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и располагается на отдельном кристалле. Кэш-память второго уровня имеет объем от нескольких сотен Кбайт до нескольких Мбайт. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора: кэш-память первого уровня – на полной частоте микропроцессора, а кэш-память второго уровня – на полной или половинной частоте микропроцессора (зависит от конкретной модели процессора).
Алгоритм работы с многоуровневым кэшем в общих чертах не отличается от алгоритма работы с одноуровневым кэшем, просто добавляются лишние итерации: сначала информация ищется в L1, и если там её нет – то в L2, и только потом, если ни на одном уровне кэша информация не найдена, идет обращение к основной памяти.
Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше быстродействие, но эта зависимость нелинейная.
Конструктив- это те физические разъемные соединения, которые используются для установки микропроцессора, и которые определяют возможность установки данного микропроцессора на конкретной системной плате. Разъемы имеют разную конструкцию (например, Slot – щелевой разъем, Socket – разъем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются различные сигналы и рабочее напряжение.
рабочее напряжение обеспечивает системная плата. По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Если ранние модели процессоров имели рабочее напряжение 5 B, то в настоящее время оно составляет менее 2 B. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора, не опасаясь электрического пробоя. Кроме того, пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.
энергопотребление;
технологический процесс производства и другие.
45. Внутренняя, или основная память – это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для долговременного размещения больших объемов любой информа¬ции, которая может когда-либо потребоваться для решения задач и обмена ею с оперативной памятью. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение ЭВМ. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (например, магнитные диски, магнитные ленты), которые к тому же являются переносимыми. Внешние запоминающие устройства по сравнению с ОЗУ имеют, в основном, больший объем памяти, но меньшее быстродействие.
46. Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память. Оперативная память, по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. ОЗУ используется только для кратковременного хранения информации и допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций. Это значит, что процессор может выбрать из ОЗУ команду или данные и после арифметической или логической обработки данных поместить полученный результат в ОЗУ. Размещение новых данных в ОЗУ возможно в тех же ячейках, где находились исходные данные. Понятно, что прежние команды (или данные) будут при этом стерты. ОЗУ – это энергозависимая память, то есть при выключении пи¬тания ЭВМ содержимое оперативной памяти теряется безвозвратно. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации. В ПЗУ хранится информация, которая не изменяется при работе ЭВМ. Например, в постоянной памяти хранятся программы тестирования оборудования ЭВМ, драйверы (программы, управляющие работой отдельных устройств ЭВМ) и др. ПЗУ является энергонезависимым устройством, т. е. при выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.
47. Шина – канал (магистраль), который связывает собой процессор, ОЗУ, кэш-память, контроллеры устройств персонального компьютера, а также разъемы (слоты) расширения на материнской плате для подключения различных дополнительных устройств.
Шины расширений, Локальные шины, Периферийные шины.
Характеристики:
Пропускная способность
Разрядность(ширина шины0
Тактовая частота
В современных ПК процессорные шины.
48. Монитор- устройство визуального представления данных.
Характеристики:
Яркость, контрастность, угол обзора, размер пикселя, инерционность.
Мониторы сортируются по размеру диагонали, но намного удобнее классификация по области применения компьютера. Условно они делятся на офисные, геймерские, мультимедийные и графические.
49. Существует несолько стандартных типов видеоадаптеров, применяющихся в персональных компьютерах и определяющих такие характеристики видеоизображения как: разрешение, количество цветов, тип интерфейса и частота обновления. В настоящее время большинство видеокарт основано на типе SVGA.
Ранее в ПК применялись следующие видеоадаптеры: MDA, HGC, CGA, EGA, PGC, VGA, MCGA, 8514, XGA. Некоторые из них применяются до сих пор.
50. Чипсет (chipset) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств персонального компьютера и определяющих функциональные возможности материнской платы.
Чипсет является важной составляющей ПК, поскольку он содержит все важные интерфейсы и во многом определяет набор функций системы.
Чипсеты линейки 3x (Bearlake), Чипсет Intel g31 Express, Intel hm55 Express Chipset. Intel pm55 Express, hm55 Express, hm57 Express, qm57 Express и qs57 Express.
Кароч ребята извините но не смогла найти всю информацию(((
В понедельник планирую дополнить!
51. Чипсет (chipset) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств персонального компьютера и определяющих функциональные возможности материнской платы.
52.
Диаметр дисков.
Число поверхностей
Число цилиндров.
Число секторов.
Число секторов на дорожке.
Время перехода от одной дорожки к другой
Время установки или время поиска
Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью,
53.
гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;
54.
накопители на неперезаписываемых оптических компакт-дисках (Compact Disk ROM) – CD-ROM;
накопители на оптических компакт-дисках с однократной записью (CD Recordable) – CD-R;
накопители на оптических компакт-дисках с многократной записью (CD ReWritable) – CD-RW.
55.
накопители на неперезаписываемых оптических цифровых универсальных дисках (Digital Versatile Disk ROM) – DVD-ROM;
накопители на оптических цифровых универсальных дисках с однократной записью (DVD Recordable) – DVD-R и DVD+R;
накопители на оптических цифровых универсальных дисках с многократной записью (DVD ReWritable) – DVD-RW, DVD+RW и DVD-RAM;
накопители на оптических Blu-ray (буквально «голубой – луч») дисках с однократной записью (Blu-ray Disk Recordable) – BD-R;
накопители на оптических Blu-ray дисках с многократной записью (Blu-ray Disk Rewritable) – BD-RE;
накопители на DVD дисках с высокой плотностью записи с однократной записью (High-Density DVD Recordable) – HD DVD-R;
накопители на DVD дисках с высокой плотностью записи с многократной записью (High-Density DVD Rewritable) – HD DVD-RW.
57. Программное обеспечение – совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
По функциональному признаку различают следующие виды программного обеспечения:
системное;
прикладное.
Системное программное обеспечение предназначено для программного управления работой вычислительных систем и компьютерных сетей.
Прикладное программное обеспечение ориентировано на решение функциональных задач на базе вычислительной техники.
Состав программного обеспечения вычислительной системы принято называть программной конфигурацией.
58.Делится на : пакеты прекладных программ и прекладные программы пользователя.
Пакет прикладных программ – это комплекс программ, предназначенный для решения задач определенного класса.
текстовые редакторы , текстовые процессоры, графические редакторы, системы управления базами данных. табличные процессоры, web-редакторы, браузеры (обозреватели), системы автоматизированного проектирования (CAD-системы), настольные издательские системы, бухгалтерские системы, геоинформационные системы (ГИС), пакеты демонстрационной графики., системы распознавания символов. пакеты программ мультимедиа.
59. делится на сервисныее системы,инструментальные програвмные средства,системы тех.обслуживания.информационные системы
Системы технического обслуживания представляют собой совокупность программно-аппаратных средств используемых для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы персонального компьютера или вычислительной системы в целом. Их можно разделить на следующие группы:
наладочные;
диагностические;
тестовые.
Инструментальные программные средства находят применение при разработке нового программного обеспечения как системного, так и прикладного. Инструментальные средства включают в свой состав средства написания текста программ, преобразования программ к виду, пригодному для выполнения на ПК, контроля и отладки программ.
60. Сервисное программное обеспечение – это совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.
По функциональным возможностям сервисные средства можно подразделять на:
· улучшающие пользовательский интерфейс:
· защищающие данные от разрушения и несанкционированного доступа;
· восстанавливающие данные;
· ускоряющие обмен данными между диском и ОЗУ;
· архивации-разархивации;
· антивирусные средства.
Под программами технического обслуживания понимается совокупность программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы компьютера или вычислительной системы в целом.
Они включают в себя:
· средства диагностики и тестового контроля правильности работы ЭВМ и ее отдельных частей, в том числе автоматического поиска ошибок и неисправностей с определенной локализацией их в ЭВМ;
· специальные программы диагностики и контроля вычислительной среды информационной системы в целом, в том числе программно-аппаратный контроль, осуществляющий автоматическую проверку работоспособности системы обработки данных перед началом работы вычислительной системы в очередную производственную смену.
61. Реда́ктор HTML -компьютерная программа, позволяющая создавать и изменять HTML-страницы. Несмотря на то, что HTML-код может быть написан в простом текстовом редакторе (например, Notepad), специальные редакторы для написания кода HTML предлагают больше удобств и функциональности.
Веб-обозрева́тель, бра́узер -программное обеспечение для просмотра веб-сайтов, то есть для запроса веб-страниц (преимущественно из Сети), их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой.
Большинство браузеров умеют также показывать оглавление FTP-серверов.
62. бухгалтерские системы. Программы этого класса предназначены для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности;
финансовые аналитические системы. Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты;
60) Сервисное программное обеспечение – предоставляет пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяет возможности операционных систем.
Системное программное обеспечение организует процесс обработки информации в персональном компьютере и обеспечивает оптимальную рабочую среду для прикладных программ.
Транслятор языка программирования – осуществляет перевод текста программы с языка программирования в (как правило) машинный код.
Программы технического обслуживания – совокупность программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы компьютера или вычислительной системы в целом. Они включают в себя средства диагностики и текстового контроля правильности работы компьютера и его отдельных частей, в том числе автоматического поиска ошибок и неисправности, как в отдельном компьютере, так и во всей вычислительной системе.
61) Редакторы HTML (Web-редакторы). Предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов(Web-страниц Интернета).
Браузеры (обозреватели). Программы этого класса предназначены для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML(документы этого формата используются в качестве Web-документов)
Современные браузеры воспроизводят не только текст и графику. Они могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослушивание радиопередач в Интернете, просмотр видео.
62) Бухгалтерские системы. Программы этого класса предназначены для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности.
Финансовые аналитические системы. Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.
63) Настольные издательские системы. Программы этого класса предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий.
Экспертные системы. Программы этого класса предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Характерными областями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина, фармакологи, химия.
64) Интегрированные системы делопроизводства. Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя.
Геоинформационные системы (ГИС). Программы этого класса предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ.
65) Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Программы этого класса предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроение, приборостроение и архитектуре.
Настольные издательские системы. Программы этого класса предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий.
66) Графические редакторы. Программы этого класса предназначены для создания и (или) обработки графических изображений. Различают растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).
Системы управления базами данных. Программы этого класса предназначены для автоматизации процедур создания, хранения и извлечения электронных данных.
67) Системы распознавания символов. Программы этого класса предназначены для перевода графического изображения букв и цифр в ASCII-коды этих символов.
Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, монтажа, создания видеоэффектов, исправления дефектов, добавления звука, титров и субтитров. Отдельные категории представляют учебные, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью являются повышенные требования к мультимедийной составляющей.
68) Текстовые процессоры. Программы этого класса позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать текст.
Табличные процессоры. Программы этого класса предназначены для обработки данных представленных в виде электронных таблиц.
69) Операционная система – это комплекс программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с ЭВМ.
Ресурсом является любой компонент ЭВМ: центральный процессор, оперативная память, внешние запоминающие устройства и т.д.
При этом операционная система всегда работает на конкретной аппаратной платформе (например, IBM PC). Однако для одной и той же аппаратной платформы может существовать несколько операционных систем.
Обычно компоненты операционной системы хранятся на системном диске, который может быть реализован на любом внешнем носителе.
При включении питания компьютера в первую очередь в ОЗУ загружается часть операционной системы, под управлением которой происходит проверка работоспособности и вся последующая работа ЭВМ. Завершается работа также под управлением операционной системы.
Операционная система Windows XP.
Выпущена 25 октября 2001 года.
Windows XP – это операционная система, созданная на основе технологии NT (New Technology), что означает возможность этой системной платформы обеспечивать высокую производительность в сочетании с высокой надежностью.
возможность вернуться к предыдущей версии драйвера устройства без перегрузки, инструмент Last Good Configuration, позволяющий вернуться к прежней конфигурации компьютера после неудачной установки нового устройства или программного обеспечения, средства автоматического восстановления после ошибок пользователя при конфигурации операционной системы. Из «потребительских» особенностей этой операционной системы выделим средства записи CD, поддержку воспроизведения DVD с помощью MediaPlayer, средства оцифровки звука, поддержку игр, ряд улучшений в пользовательском интерфейсе, средства поддержки нескольких пользователей.
Существует три версии системы Windows XP:
Windows XP Professional;
Windows XP Home Edition;
Windows XP 64-bit Edition.
Система Windows XP Professional ориентирована на корпоративных пользователей, т.е. на работу в средних и больших компьютерных сетях.
64-разрядная версия Windows XP предназначена для профессиональных пользователей, работающих с большими объемами данных и предъявляющих повышенные требования к производительности системы (скажем, к примеру, что минимальный объем оперативной памяти для этой системы – 1 Гбайт).
Windows XP Home Edition ориентирована только на домашнее применение. В ней улучшены поддержка компьютерных игр и средства мультимедиа, максимально упрощены настройка пользователей и сетевых средств, а также доступ к дисковым ресурсам.
Следует отметить, что ОС Windows XP является графической операционной системой для компьютеров платформы IBM PC.
Для успешной эксплуатации Windows XP требуется Intel-совместимый процессор с тактовой частотой более 300 МГц, 128 Мбайт оперативной памяти, 1,5 Гбайт дискового пространства, видеоадаптер и монитор, поддерживающие разрешение 800 x 600 пикселов, CD-ROM или DVD.
Операционная система MS-DOS
MS DOS является наиболее широко распространенной операционной системой для персональных компьютеров.
Недостатки:
серьезный недостаток - ограничение памяти, доступной DOS-программ - 640 К. На самом деле DOS может использовать до 1 Mb ОЗУ, но архитектура IBM PC сокращает доступную память до 640 К.
Ни DOS, ни ее прикладные программы не способны работать в защищенном режиме.
В DOS нет стандартного интерфейса для прикладных программ, поэтому то, что работает в одной программе, вероятнее всего, не будет работать в другой.
DOS - полное отсутствие мультизадачности. DOS предназначена для одновременного выполнения только одной программы.
Достоинства:
простота
DOS-программы работают быстро, по большей части благодаря тому, что большинство из них использует текстовый режим дисплея. Даже графические DOS-программы, как правило, в несколько раз быстрее своих Windows-аналогов.
70) Операционные системы классифицируются по:
Количеству одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские.
Числу процессов, одновременно выполняемых под управлением операционной системы: однозадачные, многозадачные
Количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные
Разрядности кода операционной системы: 8-разрядные , 16-разрядные, 32-разрядные, 32-разрядные, 64-рязрядные
Типу пользовательского интерфейса: командные (текстовые), объектно-ориентированные (графические)
Типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени и реального времени
Типу пользования аппаратных и программных ресурсов: сетевые, локальные
71) Функции операционных систем:
1) Обеспечение интерфейса пользователя (между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера)
пакетный режим работы с пользователем: операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд.
диалоговый режим: операционная система находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив ее, возвращает отклик и ждет очередной команды
Различают текстовые и графические операционные системы. Текстовые реализуют интерфейс командной строки (устройство управления клавиатура). Графические реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве средства управления кроме клавиатуры может использоваться мышь.