Вопросы к курсу «Информационные технологии в науке и образовании»

1. Дискретные и непрерывные величины

Случайной называют величину, которая в результате испытания примет одно и только одно возможное значение, наперед не известное и зависящее от случайных причин, которые заранее не могут быть учтены.

Дискретной называют случайную величину, которая принимает отдельные, изолированные возможные значения с определенными вероятностями. Число возможных значений дискретной случайной величины может быть конечным или бесконечным.

Непрерывной называют случайную величину, которая может принимать все значения из некоторого конечного или бесконечного промежутка. Очевидно, число возможных значений случайной непрерывной величины бесконечно. Из этого следует, что вероятность принятия случайной величиной определенного значения равна нулю.

Дискретной называется случайная величина, которая при испытаниях может принимать одно из изолированных значений, количество которых конечно. К ним относятся величины из первой группы. Непрерывной называют случайную величину, которая в пределах ее изменения может принимать любые значения, которые могут быть конечными или бесконечными. К ним относятся величины из второй группы.

2. Аналоговые и цифровые величины

Аналоговый сигнал - сигнал, величина которого непрерывно изменяется во времени. Аналоговый сигнал обеспечивает передачу данных путем непрерывного изменения во времени амплитуды, частоты либо фазы. Аналоговые сигналы естественным образом передают речь, музыку и изображения. Для использования аналоговых сигналов в системах и сетях осуществляется квантование и аналого-дискретное преобразование.Аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом. Аналоговым сигналам противопоставляются дискретные (квантованные, цифровые). Аналоговый сигнал является естественным. Его можно зафиксировать с помощью различных видов датчиков. Например, датчиками среды (давление, влажность) или механическими датчиками (ускорение, скорость).

Цифровые сигналы являются искусственными, т.е. их можно получить только путем преобразования аналогового электрического сигнала. Процесс последовательного преобразования непрерывного аналогового сигнала называется дискретизацией. Дискретизация бывает двух видов:

1. по времени

2. по амплитуде

Дискретизация по времени обычно называется операцией выборки. А дискретизация по амплитуде сигнала - квантованием по уровню. В основном цифровые сигналы являются световыми или электрическими импульсами. Цифровой сигнал используют всю данную частоту (полосу пропускания). Этот сигнал все равно остается аналоговым, только после преобразования наделяется численными свойствами. И к нему можно применять численные методы и свойства.

Любой цифровой сигнал состоит из так называемого "двоичного кода". Здесь, за единицы информации используются логический 0 (ноль), и логическая 1 (единица).

Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного сигнала. Цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания — это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю. Каждое устройство в таких сетях посылает данные в обоих направлениях, а некоторые могут одновременно принимать и передавать. Узкополосные системы (baseband) передают данные в виде цифрового сигнала одной частоты.

Дискретный цифровой сигнал сложнее передавать на большие расстояния, чем аналоговый сигнал, поэтому его предварительно модулируют на стороне передатчика, и демодулируют на стороне приёмника информации. Использование в цифровых системах алгоритмов проверки и восстановления цифровой информации позволяет существенно увеличить надёжность передачи информации.

Замечание. Следует иметь в виду, что реальный цифровой сигнал по своей физической природе является аналоговым. Из-за шумов и изменения параметров линий передачи он имеет флуктуации по амплитуде, фазе/частоте (джиттер), поляризации. Но этот аналоговый сигнал (импульсный и дискретный) наделяется свойствами числа. В результате для его обработки становится возможным использование численных методов (компьютерная обработка).

Важным свойством цифрового сигнала, определившего его доминирование в современных системах связи, является его способность к полной регенерации вплоть до некоторого порогового отношения сигнал/шум, в то время как аналоговый сигнал удаётся лишь усилить вместе с наложившимися на него шумами. Здесь же кроется и недостаток цифрового сигнала: если цифровой сигнал утопает в шумах, восстановить его невозможно (эффект крутой скалы (англ.)), в то время как человек (не машина) может усвоить информацию из сильно зашумлённого сигнала на аналоговом радиоприёмнике, хотя и с трудом. Если сравнивать сотовую связь аналогового формата (AMPS, NMT) с цифровой связью (GSM, CDMA), то при помехах на цифровой линии из разговора выпадают порой целые слова, а на аналоговой можно вести разговор, хотя и с помехами. Выход из данной ситуации - почаще регенерировать цифровой сигнал, вставляя регенераторы в разрыв линии связи, или уменьшать длину линии связи (например, уменьшать расстояние от сотового телефона до базовой станции (БС), что достигается более частым расположением БС на местности).

3. Системы счисления: позиционные и непозиционные

Система счисле́ния — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

Система счисления:

• даёт представления множества чисел (целых и/или вещественных);

• даёт каждому числу уникальное представление (или, по крайней мере, стандартное представление);

• отражает алгебраическую и арифметическую структуру чисел.

Системы счисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные.

Чем больше основание системы счисления, тем меньшее количество разрядов (то есть записываемых цифр) требуется при записи числа в позиционных системах счисления.

Система счисления - символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

число — это абстрактная мера количества;

цифра — это знак для записи числа.

Поскольку чисел гораздо больше чем цифр, то для записи числа обычно используется набор (комбинация) цифр.

Только для небольшого количества чисел - для самых малых по величине - бывает достаточно одной цифры.

Существует много способов записи чисел с помощью цифр. Каждый такой способ называется системой счисления.

Величина числа может зависеть от порядка цифр в записи, а может и не зависеть.

Это свойство определяется системой счисления и служит основанием для простейшей классификации таких систем.

Итак, указанное основание позволяет все системы счисления разделить на три класса (группы):

• позиционные;

• непозиционные;

• смешанные.

Расскажем вкратце о смешанных и непозиционных системах.

Денежные знаки — это пример смешанной системы счисления.

Позиционная система счисления — система счисления, в которой важную роль играет порядок следования цифр. Каждая цифра в позиционной записи имеет свою позицию, которая определяет её численное значение. Позиции цифр носят название разрядов.

Для позиционной с. с. выбирается основанием некоторое натуральное число большее или равное двум. Любое неотрицательное целое число представляется как сумма степеней n с целыми коэффициентами в диапазоне от 0 до n-1. Эти коэффициенты записываются в виде цифр выбранной системы счисления.

Существенным отличием позиционных систем от непозиционных является необходимость использования специального знака «нуля» для обозначения пропущенных разрядов. Отсутствие его вносило бы неразрешимую путаницу: было бы не ясно, например в числе 35 тройка означает три десятка, сотни, тысячи и ещё чего, а с использованием нуля невозможно спутать три десятка в числе 35 и три сотни в 305.

 Непозиционная система счисления - это система счисления, в которой значение цифры не изменяется в зависимости от ее расположения. Примером непозиционной системы счисления служит римская система, в которой вместо цифр используются латинские буквы. Например: Число 242 можно записать  ССXLII (т.е. 100+100+(50-10) +1+1). Число 96 запишем XCVI=(-10+100)+(5+1).  Значение 1=I в данном случае не изменяется от ее местоположения.

Cоответствие римской и арабской системы записи

I     V     X     L      C       D        M 1    5    10    50    100   500    1000

Непозиционной называется такая система счисления, в которой количественный эквивалент каждой цифры не зависит от ее положения (места, позиции) в коде числа.

Непозиционные системы счисления возникли раньше позиционных.

В этих системах счисления значение (величина) числа определяется как сумма или разность цифр в числе.

Непозиционные системы счисления имеют ряд недостатков:

1. Для записи больших числе приходиться вводить новые цифры.

2. Невозможно записывать дробные и отрицательные числа.

3. Сложно выполнять арифметические операции.

4. Двоичная система счисления

Двоичная система счисления — это позиционная система счисления с основанием 2. В этой системе счисления, числа записываются с помощью двух символов (0 и 1).

В двоичной системе счисления используются всего две цифры 0 и 1. Другими словами, двойка является основанием двоичной системы счисления. (Аналогично у десятичной системы основание 10.)

Чтобы научиться понимать числа в двоичной системе счисления, сначала рассмотрим, как формируются числа в привычной для нас десятичной системе счисления. В десятичной системе счисления мы располагаем десятью знаками-цифрами (от 0 до 9). Когда счет достигает 9, то вводится новый разряд (десятки), а единицы обнуляются и счет начинается снова. После 19 разряд десятков увеличивается на 1, а единицы снова обнуляются. И так далее. Когда десятки доходят до 9, то потом появляется третий разряд – сотни.

Двоичная система счисления аналогична десятичной за исключением того, что в формировании числа участвуют всего лишь две знака-цифры: 0 и 1. Как только разряд достигает своего предела (т.е. единицы), появляется новый разряд, а старый обнуляется.

Попробуем считать в двоичной системе: 0 – это ноль 1 – это один (и это предел разряда) 10 – это два 11 – это три (и это снова предел) 100 – это четыре 101 – пять 110 – шесть 111 – семь и т.д.

Сложение:

0+0=0;

1+0=1;

0+1=1;

1+1=10 (происходит перенос единицы в старший разряд);

Вычитание:

0-0=0;

1-1=0;

1-0=1;

10-1=1 (происходит заем единицы в старшем разряде);

Умножение:

0х0=0;

1х0=0;

0х1=0;

1х1=1;

Двоичная система счисления является основной для использования в ЭВМ, удобной из-за простоты выполнения арифметических операций над двоичными числами. С точки зрения затрат оборудования на создание ЭВМ эта система уступает только троичной системе счисления.

В двоично-кодированных системах счисления, имеющих основания q, отличные от 2 (q>2), каждая цифра числа представляется в двоичной системе счисления. Наибольшее применение в ЭВМ получили шестнадцатеричная система счисления и десятичная двоично-кодированная система счисления.

Восьмеричная и шестнадцатеричная система счисления

Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления являются вспомогательными системами при подготовке задачи к решению. Удобство их использования состоит в том, что числа соответственно в 3 и 4 раза короче двоичной системы, а перевод в двоичную систему счисления и наоборот несложен и выполняется простым механическим способом.

Почему двоичная система счисления так распространена?

Дело в том, что двоичная система счисления – это язык вычислительной техники. Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе. Если это десятичная система, то придется создать такое устройство, которое может быть в десяти состояниях. Это сложно. Проще изготовить физический элемент, который может быть лишь в двух состояниях (например, есть ток или нет тока). Это одна из основных причин, почему двоичной системе счисления уделяется столько внимания.

Перевод десятичного числа в двоичное

Может потребоваться перевести десятичное число в двоичное. Один из способов – это деление на два и формирование двоичного числа из остатков. Например, нужно получить из числа 77 его двоичную запись:

77 / 2 = 38 (1 остаток) 38 / 2 = 19 (0 остаток) 19 / 2 = 9 (1 остаток) 9 / 2 = 4 (1 остаток) 4 / 2 = 2 (0 остаток) 2 / 2 = 1 (0 остаток) 1 / 2 = 0 (1 остаток)

Собираем остатки вместе, начиная с конца: 1001101. Это и есть число 77 в двоичном представлении. Проверим:

1001101 = 1*2⁶ + 0*2⁵ + 0*2⁴ + 1*2³ + 1*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 64 + 0 + 0 + 8 + 4 + 0 + 1 = 77

5. Логические операции

В логике логическими операциями называют действия, вследствие которых порождаются новые понятия, возможно с использованием уже существующих. В более узком, формализованном смысле, понятие логической операции используется в математической логике и программировании.

Формальная логика

Логические операции с понятиями — такие мыслительные действия, результатом которых является изменение содержания или объёма понятий, а также образование новых понятий. К операциям, которые связаны преимущественно с изменением содержания понятий, относятся:

• отрицание;

• ограничение ;

• обобщение ;

• деление.

К операциям, которые связаны преимущественно с объёмами понятий, относятся:

• сложение;

• умножение;

• вычитание.

Данные операции могут быть записаны математически с помощью теории множеств.

Переход же к математической логике связан с понятием суждений и установлением операций над ними с целью получения сложных суждений.

Математическая логика

Логическая операция (логический оператор, логическая связка, пропозициональная связка) — операция над высказываниями, позволяющая составлять новые высказывания путем соединения более простых^[1].

В качестве основных обычно называют конъюнкцию ( или &), дизъюнкцию ( ), импликацию ( ), отрицание ( ). В смысле классической логики логические связки могут быть определены через алгебру логики. В асинхронной секвенциальной логике определена логико-динамическая связка в виде операции венъюнкции ( ).

6. Двоично-кодированные системы счисления

Двоичный код — это способ представления данных в виде комбинации двух знаков, обычно обозначаемых цифрами 0 и 1.

Используя два двоичных разряда (бита) можно закодировать четыре различные комбинации: 00 01 10 11, три бита — восемь: 000 001 010 011 100 101 110 111, и так далее. При увеличении разрядности двоичного числа на 1, количество различных комбинаций в двоичном коде удваивается. Из комбинаторики известно, что, в общем случае, число комбинаций (кодов) n-разрядного двоичного кода равно числу размещений с повторениями:

,

где  — число кодов,  — число разрядов двоичного кода.

Двоичные коды являются комбинациями двух элементов и не являются двоичной системой счисления, но используются в ней как основа. Двоичный код также может использоваться для кодирования чисел в системах счисления с любым другим основанием. Пример: в двоично-десятичном кодировании (BCD) используется двоичный код для кодирования чисел в десятичной системе счисления. При кодировании алфавитноцифровых символов (знаков) двоичному коду не приписываются весовые коэффициенты, как это делается в системах счисления, в которых двоичный код используется для представления чисел, а используется только порядковый номер кода из множества размещений с повторениями.

В системах счисления n-разрядный двоичный код, (n-1)-разрядный двоичный код, (n-2)-разрядный двоичный код и т. д. могут отображать одно и то же число. Например, 0001, 001, 01, 1 — одно и то же число — «1» в двоичных кодах с разным числом разрядов — n.

Двоично-десятичный код, binary-coded decimal, BCD, 8421-BCD  — форма записи целых чисел, когда каждый десятичный разряд числа записывается в виде его четырёхбитного двоичного кода. Например, десятичное число 311₁₀ будет записано в двоичной системе счисления в двоичном коде как 1 0011 0111₂, а в двоично-десятичном коде как 0011 0001 0001_BCD.

7. Преобразование «аналог - цифра» поразрядным уравновешиванием

Аналого-цифровой преобразователь^[1][2][3] (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).

Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

АЦП последовательного приближения^[9] или АЦП с поразрядным уравновешиванием содержит компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N — разрядность АЦП. На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения, начиная от СЗР и заканчивая МЗР. Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. На вспомогательном ЦАП выставляется аналоговое значение, образованное из битов, уже определённых на предыдущих шагах; бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное на вспомогательном ЦАП значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше значения на вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0. Таким образом, определение итогового цифрового значения напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой скоростью и хорошим разрешением. Однако при отсутствии устройства выборки хранения погрешность будет значительно больше (представьте, что после оцифровки самого большого разряда сигнал начал меняться).

8. Типы данных

Тип данных — фундаментальное понятие теории программирования. Тип данных определяет множество значений, набор операций^[1], которые можно применять к таким значениям, и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым типам.

9. Кодирование

Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки

Кодирование (программирование) — процесс написания программного кода, скриптов, с целью реализации определённого алгоритма на определённом языке программирования

Представление текстовых данных

Все используемые способы представления текстовых данных, так или иначе, сводятся к нумерации символов алфавита и хранения полученных целых чисел наравне с обычными числами. Способ нумерации называется кодировкой, а числа - кодами символов.

Для большинства кодировок языков, использующих алфавитную письменность достаточно 127 символов.

Самая распространенная система кодирования латиницы - ASCII - использует 7 бит на символ. В кодировке ASCII (American Standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код обмена информацией) все символы латиницы, цифры и большинство распространенных знаков препинания обозначаются кодами от 0 до 127, при этом коды букв расставлены в соответствии с латинским алфавитом. Альтернативная кодировка латиницы - EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Information Code).

Другие алфавиты обычно кодируются более сложным образом: символы алфавита получают коды в диапазоне от 128 до 255, а коды от 0 до 127 соответствуют кодам ASCII. Любой символ этих алфавитов может быть представлен 8-ю битами.

Для представления русского варианта кириллицы существует три основных кодировки: альтернативная (cp866), ср1251 и KOI-8 и ряд менее широко используемых (ISO 8892-5 и др.).

Для японских слоговых азбук, китайской иероглифики приходится использовать многобайтовые кодировки. Распространенное обозначение таких кодировок - DBCS (DoubleByte Character Set -- набор символов, кодируемый двумя байтами).

Двух байтов, в принципе, достаточно, чтобы сформировать единую кодировку для всех современных алфавитов и основных подмножеств иероглифики. Unicode.

Арифметические операции над такими "числами" бессмысленны, зато смысл имеют операции сравнения (для русского алфавита, "а" меньше, чем "б"). Проще всего это делать, если нумерация символов совпадает с их порядком в алфавите, но не для всех  кодировок это справедливо. В США, как и в других англоязычных странах, латинский алфавит используется в неизмененном виде, а для передачи звуков, отсутствовавших в оригинальном латинском языке, применяются правила орфографии. Большинство  европейских алфавитов обходит проблему несоответствия фонетик путем расширения набора символов латиницы Все символы-расширения в национальных алфавитах находятся на определенных местах, но при использовании кодировки ASCII для представления этих символов сохранить этот порядок невозможно - соответствующие коды уже заняты. Решением в таких случаях является использование для сравнения и лексикографической сортировки промежуточных таблиц, в которых для каждого допустимого кода указан его номер в лексикографическом порядке. Это осуществляется на уровне библиотек языков высокого уровня.

При обмене данными между системами, использующими разные кодировки, необходимо учитывать этот факт. Стандартный способ такого учета, применяемый во многих форматах документов (HTML, MIME) - это сообщение где-то в теле документа или в передаваемой вместе с документом метаинформации об используемых языке и кодировке. Большинство средств просмотра почты и документов HTML умеют интерпретировать эту метаинформацию.

Два основных подхода к представлению форматированного текста - это языки разметки и сложные структуры данных, используемые в текстовых процессорах. Примерами языков разметки являются HTML, LATEX, troff. В этих языках обычный текст снабжается командами, указывающими на то, каким шрифтом следует отображать конкретный фрагмент текста и как его следует форматировать.

10. Кодовые таблицы

Кодовая таблица — это внутреннее (закодированное) представление в машине букв, цифр, символов и управляющих сигналов. Так, латинская буква А в кодовой таблице представлена десятичным числом 65D (внутри ЭВМ это число будет представлено двоичным числом 01000001В), латинская буква С — числом 67D, латинская буква М — 77D и т. д. Таким образом, слово «САМАРА», написанное заглавными латинскими буквами, будет циркулировать внутри ЭВМ в виде цифр:

67D-65D-77D-65D-80D-65D.

Если говорить точнее, то внутри ЭВМ данное слово циркулирует в виде двоичных чисел:

01000011В-01000001В-01001101В-01000001В-01010000В-01000001В.

Аналогично кодируются цифры (например, 1 — 49D, 2 — 59D) и символы (например, ! — 33D, + — 43D).

Наряду с алфавитно-цифровыми символами в кодовой таблице закодированы управляющие сигналы. Например, код 13D заставляет печатающую головку принтера вернуться к началу текущей строки, а код 10D перемещает бумагу, заправленную в принтер, на одну строку вперед.

Кодовая таблица может быть представлена не только с помощью десятичной СС, но и при помощи шестнадцатеричной СС. Еще раз обращаем внимание на тот факт, что внутри ЭВМ циркулируют сигналы, представленные в двоичной системе счисления, а в кодовой таблице для большего удобства чтения пользователем — в десятичной или шестнадцатеричной СС.

Каждая буква, цифра, знак препинания или управляющий сигнал кодируются восьмиразрядным двоичным числом. С помощью восьмиразрядного числа (однобайтового числа) можно представить (закодировать) 256 произвольных символов — букв, цифр и вообще графических образов.

Во всем мире в качестве стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандарт кодов для обмена информацией). Таблица ASCII регламентирует (строго определяет) ровно половину возможных символов (латинские буквы, арабские цифры, знаки препинания, управляющие сигналы). Для их кодировки используются коды от 0D до 127D.

Вторая половина кодовой таблицы ASCII (с кодами от 128 до 255) не определена американским стандартом и предназначена для размещения символов национальных алфавитов других стран (в частности, кириллицы — русских букв), псевдографических символов, некоторых математических знаков. В разных странах, на различных моделях ЭВМ, в разных операционных системах могут использоваться и разные варианты второй половины кодовой таблицы (их называют расширениями ASCII). Например, таблица, которая используется в операционной системе MS-DOS, называется CP-866. Используя эту таблицу для кодировки слова «САМАРА», записанного русскими буквами, получим такие коды:

1 45D-128D-140D-128D-144D-128D.

При работе в операционной системе Windows используется таблица кодов CP‑1251, в которой кодировка латинских букв совпадает с кодировкой таблиц CP-866 и ASCII, а вторая половина таблицы имеет собственную раскладку (кодировку) символов. Поэтому слово «САМАРА», написанное заглавными русскими буквами, будет иметь внутри ЭВМ другое представление:

209D-192D-204D-192D-208D-192D.

Таким образом, внешне одинаковое слово (например, «САМАРА») внутри ЭВМ может быть представлено различным образом. Естественно, это вызывает определенные неудобства. При работе в Интернет национальный текст порой становится нечитаемым. Наиболее вероятной причиной в этом случае является несовпадение кодировок второй половины кодовых таблиц. Заметим, что если для составления писем, отправляемых по электронной почте, используется первая половина кодовой таблицы (латиница), то проблемы с кодировкой не возникают.

Общим недостатком всех однобайтовых кодовых таблиц (в них для кодировки используются восьмиразрядные двоичные числа) является отсутствие в коде символа какой-либо информации, которая подсказывает машине, какая в данном случае используется кодовая таблица.

Сообществом фирм Unicode предложена в качестве стандарта другая система кодировки символов. В этой системе для представления (кодирования) одного символа используются два байта (16 битов), и это позволяет включить в код символа информацию о том, какому языку принадлежит символ и как его нужно воспроизводить на экране монитора или на принтере. Два байта позволяют закодировать 65 536 символов. Правда, объем информации, занимаемой одним и тем же текстом, увеличится вдвое. Зато тексты всегда будут «читаемыми» независимо от использованного национального языка и операционной системы.

11. Код UTF

Юнико́д^[1] или Унико́д^[2] (англ. Unicode) — стандарт кодирования символов, позволяющий представить знаки практически всех письменных языков.^[3]

Стандарт предложен в 1991 году некоммерческой организацией «Консорциум Юникода» (англ. Unicode Consortium, Unicode Inc.).^[4][5] Применение этого стандарта позволяет закодировать очень большое число символов из разных письменностей: в документах Unicode могут соседствовать китайские иероглифы, математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и кириллицы, при этом становится ненужным переключение кодовых страниц.^[6]

Стандарт состоит из двух основных разделов: универсальный набор символов (англ. UCS, universal character set) и семейство кодировок (англ. UTF, Unicode transformation format). Универсальный набор символов задаёт однозначное соответствие символов кодам — элементам кодового пространства, представляющим неотрицательные целые числа. Семейство кодировок определяет машинное представление последовательности кодов UCS.

Коды в стандарте Юникод разделены на несколько областей. Область с кодами от U+0000 до U+007F содержит символы набора ASCII с соответствующими кодами. Далее расположены области знаков различных письменностей, знаки пунктуации и технические символы. Часть кодов зарезервирована для использования в будущем.^[7] Под символы кириллицы выделены области знаков с кодами от U+0400 до U+052F, от U+2DE0 до U+2DFF, от U+A640 до U+A69F (см. Кириллица в Юникоде).^[8]

12. Контрольные коды

13. Контроль чётности/нечётности

Контроль на чётность (нечётность) заключается в следующем: к передаваемым байтам данных (8 бит) добавляется 1 контрольный бит. Контрольный бит вычисляется по следующему правилу: если в информационном байте число единиц четное, то контрольный бит равен 1. При этом общее число единиц передаваемой информации должно быть нечетным. Данный способ контроля не позволяет обнаружить ошибки четной кратности (т.е. ошибки одновременно в двух, четырех и т.д. битах) и поэтому используется при невысоких требованиях к достоверности принимаемых данных (или при малой вероятности ошибок в линии передачи).

Хэммингом предложен способ добавления контрольных разря­дов, при котором путем определенных проверок на четность доста­точно просто находится в принятом слове ошибочный разряд.

14. Контрольная сумма

Контро́льная су́мма — некоторое значение, рассчитанное по набору данных путём применения определённого алгоритма и используемое для проверки целостности данных при их передаче или хранении. Так же контрольные суммы могут использоваться для быстрого сравнения двух наборов данных на неэквивалентность: с большой вероятностью различные наборы данных будут иметь неравные контрольные суммы. Это может быть использовано, например, для детектирования компьютерных вирусов. Несмотря на своё название, контрольная сумма не обязательно вычисляется путем суммирования.

С точки зрения математики контрольная сумма является хеш-функцией, используемой для вычисления контрольного кода — небольшого количества бит внутри большого блока данных, например, сетевого пакета или блока компьютерного файла, применяемого для обнаружения ошибок при передаче или хранении информации. Значение контрольной суммы добавляется в конец блока данных непосредственно перед началом передачи или записи данных на какой-либо носитель информации. Впоследствии оно проверяется для подтверждения целостности данных.

Популярность использования контрольных сумм для проверки целостности данных обусловлена тем, что подобная проверка просто реализуема в двоичном цифровом оборудовании, легко анализируется и хорошо подходит для обнаружения общих ошибок, вызванных наличием шума в каналах передачи данных.

15. Представление чисел

Дополнительный код (англ. two’s complement, иногда twos-complement) — наиболее распространённый способ представления отрицательных целых чисел в компьютерах. Он позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения и сделать операции сложения и вычитания одинаковыми для знаковых и беззнаковых чисел, чем упрощает архитектуру ЭВМ. Дополнительный код отрицательного числа можно получить инвертированием модуля двоичного числа (первое дополнение) и прибавлением к инверсии единицы (второе дополнение). Либо вычитанием числа из нуля.

Дополнительный код (дополнение до 2) двоичного числа получается добавлением 1 к младшему значащему разряду его дополнения до 1. ^[1]

Дополнение до 2 двоичного числа определяется как величина полученная вычитанием числа из наибольшей степени двух (из 2^N для N-битного дополнения до 2).

При записи числа в дополнительном коде старший разряд является знаковым. Если его значение равно 0, то в остальных разрядах записано положительное двоичное число, совпадающее с прямым кодом. Если число, записанное в прямом коде, отрицательное, то все разряды числа инвертируются, а к результату прибавляется 1. К получившемуся числу дописывается старший (знаковый) разряд, равный 1.

Двоичное 8-ми разрядное число со знаком в дополнительном коде может представлять любое целое в диапазоне от −128 до +127. Если старший разряд равен нулю, то наибольшее целое число, которое может быть записано в оставшихся 7 разрядах равно 2⁷ − 1, что равно 127.

16. Целые числа

К множеству целых чисел относятся все положительные или отрицательные числа, не являющиеся дробями, и нуль. Например, ...-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 ... Множество целых чисел бесконечно. Положительные целые числа также называются натуральными. Существование отрицательных целых чисел и нуля позволяет производить вычитание любого целого числа из другого целого числа и получать в результате целое число.

Так же множество целых чисел можно охарактеризовать так:

Множество целых чисел определяется как замыкание множества натуральных чисел относительно арифметических операций сложения (+) и вычитания (-). Таким образом, сумма, разность и произведение двух целых чисел есть снова целые числа. Оно состоит из положительных натуральных чисел (1, 2, 3), чисел вида -n (n) и числа нуль.

Необходимость рассмотрения целых чисел продиктована невозможностью (в общем случае) вычесть из одного натурального числа другое. Целые числа являются кольцом относительно операций сложения и умножения.

Обозначается  множество целых чисел Z

Записать множество целых чисел можно так Z={... -3 , -2 , -1, 0 , 1 , 2 , 3 ...}

17. Числа с фиксированной точкой

При представлении в ЭВМ чисел в естественной форме устанавливается фиксированная длина разрядной сетки. При этом распределение разрядов между целой и дробной частями остается неизменным для любых чисел. В связи с эти в информатике существует другое название естественной формы представления чисел - с фиксированной точкой (запятой).

Работая на компьютере, мы можем вводить числа с фиксированной запятой в любом виде. Так же они будут высвечиваться на экране компьютера, но перед занесением в память компьютера они преобразуются в соответствии с разрядной сеткой и хранятся либо с запятой, фиксированной после последнего разряда (целые числа), либо с запятой перед старшим разрядом дроби.

Число с фиксированной запятой — формат представления вещественного числа в памяти ЭВМ в виде целого числа. При этом само число x и его целочисленное представление x′ связаны формулой

,

где z — цена (вес) младшего разряда.

Простейший пример арифметики с фиксированной запятой — перевод рублей в копейки. В таком случае, чтобы запомнить сумму 12 рублей 34 копейки, мы записываем в ячейку памяти число 1234.

В случае, если z < 1, для удобства расчётов делают, чтобы целые числа кодировались без погрешности. Другими словами, выбирают целое число u (машинную единицу) и принимают . В случае, если z > 1, его делают целым.

Если не требуется, чтобы какие-либо конкретные дробные числа входили в разрядную сетку, программисты обычно выбирают z = 2 ^{− f} — это позволяет использовать в операциях умножения и деления битовые сдвиги. Про такую арифметику говорят: «f битов на дробную часть, i=n−f — на целую» и обозначают как «i,f» или «i.f». Например: арифметика 8,24 отводит на целую часть 8 битов и 24 — на дробную. Соответственно, она способна хранить числа от −128 до 128−z с ценой (весом) младшего разряда .

Для угловых величин зачастую делают (особенно если тригонометрические функции вычисляются по таблице).

• Для ускорения вычислений в местах, где не требуется высокая точность. В большинстве современных процессоров ФЗ аппаратно не реализована, но даже программная ФЗ очень быстра — поэтому она применяется в разного рода игровых движках, растеризаторах^[1] и т. д. Например, движок Doom для измерения расстояний использует фиксированную запятую 16,16, для измерения углов — 360°=65536.

• Чтобы обеспечить минимальную поддержку дробных чисел на целочисленном процессоре — микроконтроллера, мобильного телефона, приставок вплоть до Playstation и т. д. Если не решаются некорректные задачи и СЛАУ высокого порядка, фиксированной запятой зачастую достаточно — важно только подобрать подходящую цену (вес) младшего разряда для каждой из величин.

• Для записи чисел, которые по своей природе имеют постоянную абсолютную погрешность: координаты в программах вёрстки, денежные суммы. Например, файлы метрики шрифтов TeX используют 32-битный знаковый тип с фиксированной запятой (12,20).

  • Кроме того, фиксированная запятая ведёт себя абсолютно предсказуемо — при подсчёте денег это позволяет наладить разные виды округления, а в играх — наиболее простой способ реализовать мультиплеер и запись повторов.

Недостаток фиксированной запятой — очень узкий диапазон чисел, с угрозой переполнения на одном конце диапазона и потерей точности вычислений на другом. Эта проблема и привела к изобретению плавающей запятой. Например: если нужна точность в 3 значащих цифры, 4-байтовая фиксированная запятая даёт диапазон в 6 порядков (то есть, разница приблизительно 10⁶ между самым большим и самым маленьким числом), 4-байтовое число одинарной точности — в 70 порядков.

18. Числа с плавающей точкой

Плавающая запятая — форма представления действительных чисел, в которой число хранится в форме мантиссы и показателя степени. При этом число с плавающей запятой имеет фиксированную относительную точность и изменяющуюся абсолютную. Наиболее часто используемое представление утверждено в стандарте IEEE 754. Реализация математических операций с числами с плавающей запятой в вычислительных системах может быть как аппаратная, так и программная.

Числа с плавающей точкой более или менее соответствуют тому, что математики называют "вещественными числами". Они включают в себя числа, расположенные между целыми. Вот некоторые из них: 2.75, 3.16Е7, 7.00 и 2е-8. Очевидно, что любое число с плавающей точкой можно записать несколькими способами. Более полное обсуждение "Е-нотации" будет проведено дальше, а мы Только кратко поясним, что запись вида "3.16Е7" означает число, полученное в результате умножения 3.16 на 1,0 в седьмой степени, т. е. на 1 с семью нулями. Число 7 называется "порядком" (показателем степени при основании 10).

Наиболее существенным моментом здесь является то, что способ кодирования, используемый для помещения в память числа с плавающей точкой, полностью отличается от аналогичной схемы для размещения целого числа. Формирование представления числа с плавающей точкой состоит в его разбиении на дробную часть и порядок; затем обе части раздельно помещаются в память. Поэтому число 7.00 из вышеприведенного списка нельзя поместить в память тем же способом, что и целое число 7, хотя оба имеют одно и то же значение. В десятичной записи (точно так же как и в двоичной) число "7.0" можно было бы записать в виде "0.7Е1"; тогда "0.7" будет дробной частью, а "1" - порядком. Для размещения чисел в памяти машины будут, конечно, использоваться двоичные числа и степени двойки вместо степеней десяти. Дополнительную информацию, относящуюся к этому вопросу, вы сможете найти в приложении Ж. Здесь же мы остановимся лишь на различиях, связанных с практическим использованием чисел этих двух типов.

1. Целые числа не имеют дробной части, в то время как числа с плавающей точкой могут представлять как целые, так и дробные числа.

2. Числа с плавающей точкой дают возможность представлять величины из более широкого диапазона, чем целые (см. табл. 3.1).

3. При некоторых арифметических операциях, например при вычитании одного большого числа из другого, использование чисел с плавающей точкой приводит к большей потере точности.

4. Операции над числами с плавающей точкой выполняются, как правило, медленнее, чем операции над целыми числами. Однако сейчас уже появились микропроцессоры, специально ориентированные на обработку чисел с плавающей точкой, и в них эти операции выполняются довольно быстро.

19. Понятие потока

Поток данных (англ. stream) в программировании — абстракция, используемая для чтения или записи файлов, сокетов и т. п. в единой манере.

Потоки являются удобным унифицированным программным интерфейсом для чтения или записи файлов (в том числе специальных и, в частности, связанных с устройствами), сокетов и передачи данных между процессами.

Поддержка потоков включена в большинство языков программирования и едва ли не во все современные (на 2008 год) операционные системы.

При запуске процесса ему предоставляются предопределённые стандартные потоки.

Возможность перенаправления потоков позволяет связывать различные программы, и придаёт системе гибкость, являющуюся частью философии Unix.

Поток данных в программировании

Абстракция потока особенно важна в языке программирования Си, где он представляет собой источник ввода и/или вывода данных, обычно байтов, связанный с файлом, устройством, либо другим процессом. Работа с потоками перенесена во многие другие языки:

• C++: iostream из стандартной библиотеки C++.

• Языки платформы .NET Framework (например, C#): Base Class Library, пространство имен System.IO.

Поток данных в операционных системах

Командная оболочка UNIX интенсивно использует абстракцию потока для совместного выполнения нескольких утилит.

20. Структура компьютера. Машина Неймана

Схематичное изображение машины фон Неймана

Архитектура фон Неймана (англ. von Neumann architecture) — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако, соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Наличие заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем всё-таки выполнялось, однако требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

В середине 1940-х проект компьютера, хранящего свои программы в общей памяти был разработан в Школе электрических разработок Мура (англ. The Moore School of Electrical Engineering) в Университете штата Пенсильвания (англ. The University of Pennsylvania). Подход, описанный в этом документе, стал известен как архитектура фон Неймана, по имени единственного из названных авторов проекта Джона фон Неймана, хотя на самом деле авторство проекта было коллективным. Архитектура фон Неймана решала проблемы, свойственные компьютеру ENIAC, который создавался в то время, за счёт хранения программы компьютера в его собственной памяти. Информация о проекте стала доступна другим исследователям вскоре после того, как в 1946 году было объявлено о создании ENIAC. По плану предполагалось осуществить проект силами Муровской школы в машине EDVAC, однако до 1951 года EDVAC не был запущен из-за технических трудностей в создании надёжной компьютерной памяти и разногласий в группе разработчиков. Другие научно-исследовательские институты, получившие копии проекта, сумели решить эти проблемы гораздо раньше группы разработчиков из Муровской школы и реализовали их в собственных компьютерных системах. Первыми пятью компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были

21. Процессор

22. Центра́льный проце́ссор (ЦП, или центральное процессорное устройство — ЦПУ; англ. central processing unit, сокращенно — CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера 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 к компьютерным 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.

23. Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура.

24. Ранние ЦП создавались в виде уникальных составных частей для уникальных, и даже единственных в своём роде, компьютерных систем. Позднее от дорогостоящего способа разработки процессоров, предназначенных для выполнения одной единственной или нескольких узкоспециализированных программ, производители компьютеров перешли к серийному изготовлению типовых классов многоцелевых процессорных устройств. Тенденция к стандартизации компьютерных комплектующих зародилась в эпоху бурного развития полупроводниковых элементов, мейнфреймов и миникомпьютеров, а с появлением интегральных схем она стала ещё более популярной. Создание микросхем позволило ещё больше увеличить сложность ЦП с одновременным уменьшением их физических размеров. Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках. Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.). Современные вычислительные возможности микроконтроллера сравнимы с процессорами персональных ЭВМ десятилетней давности, а чаще даже значительно превосходят их показатели.

Основная статья: Архитектура фон Неймана

Большинство современных процессоров для персональных компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки данных, изобретённого^{[источник не указан 151 день]} Джоном фон Нейманом.

Дж. фон Нейман придумал^{[источник не указан 151 день]} схему постройки компьютера в 1946 году. Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

В различных архитектурах и для различных команд могут потребоваться дополнительные этапы. Например, для арифметических команд могут потребоваться дополнительные обращения к памяти, во время которых производится считывание операндов и запись результатов.

Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.

2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.

4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).

Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода, — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды остановка или переключение в режим обработки прерывания.

Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.

Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.

25. Оперативная память

Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП

Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом) — 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 объема оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые БИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кеш-памяти внутри микропроцессора

26. Интерфейсы

Интерфе́йс (от англ. interface — поверхность раздела, перегородка) — совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы.

Этот термин используется во многих областях науки и техники. Его значение относится к любому сопряжению взаимодействующих сущностей (как естественнонаучных, так аппаратных и человеко-машинных). Под интерфейсом понимают не только устройства, но и правила (протокол) взаимодействия этих устройств.

В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к связкам элементов (интерфейс сопряжения элементов). В контексте отдельного элемента интерфейс элемента противоположен реализации элемента (внутреннему устройству и функционированию). Пользователю элемента незачем знать, как реализован используемый элемент, чтобы управлять им, но используемый элемент должен предоставить интерфейс управления. Например, водителю вовсе не обязательно знать, как устроен двигатель, чтобы управлять автомобилем, достаточно пользоваться интерфейсом автомобиля (рулем и педалями).

Интерфейсы в вычислительной технике

Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами (например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют одинаковый интерфейс).

27. Параллельный интерфейс

Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит в слове используются отдельные сигналь- ные линии, и биты передаются одновременно. Параллельные интерфейсы используют логические уровни ТТЛ (транзистор- но-транзисторной логики), что ограничивает длину кабеля из- за невысокой помехозащищенности ТТЛ-интерфейса. Гальва- ническая развязка отсутствует. Параллельные интерфейсы используют для подключения принтеров. Передача данных может быть как однонаправленной (Centronics), так и двунап- равленной (Bitronics). Иногда параллельный интерфейс ис- пользуют для связи между двумя компьютерами - получает- ся сеть, "сделанная на коленке" (LapLink). Ниже будут рассмотрены протоколы интерфейсов Centronics, стандарт IEEE 1284, а также реализующие их порты PC.

28. Последовательный интерфейс

Последовательный порт. Последовательный порт (другие названия – COM, RS-232, serial port), как и параллельный, в устаревающих моделях компьютеров использовался для подключения многих устройств, но чаще всего к нему подключали:

• мышки и другие указательные устройства; • модемы – даже и сейчас некоторые модемы могут подключаться как к последовательному порту, так и к usb; • «умные» источники бесперебойного питания – многие источники бесперебойного питания могут сообщать компьютеру о текущем заряде своих батарей. Это очень удобно, поскольку вы знаете, на сколько времени хватит заряда в батареях и как скоро нужно выключить компьютер.

Сейчас последовательный порт преимущественно используется для подключения некоторых внешних модемов и «умных» ИБП.

Есть две разновидности последовательного порта: 9-контактный и 25-контактный. На рис. 9.3 изображен 9-контактный последовательный порт.

На старых материнских платах обычно присутствуют два разных последовательных порта – «большой» (25 pin) и «маленький» (9 pin). На платах поновее – два «маленьких». А на самых современных платах – всего один последовательный порт (как правило, 9-контактный), оставленный из соображений совместимости.

Самый главный элемент последовательного порта – универсальный асинхронный приемопередатчик 16 450 UART (Universal Asynchron Receiver Transmitter). Обычно он бывает интегрирован в микросхему южного моста чипсета.

Максимальная скорость передачи по последовательному порту – 115 200 бит/с. По современным меркам это очень низкая скорость, но тем не менее, учитывая, что скорость современных модемов не превышает 56 000 бит/с, ее вполне достаточно.

К компьютеру можно подключить до четырех последовательных портов, но, как уже было отмечено, доступны бывают один или два порта. В Windows последовательные порты называются COMn, где n – номер порта, например COM1, COM2. Если у вас всего один порт, то он будет называться COM1.

Последовательный порт безнадежно устарел. Еще в 1999 году корпорация Microsoft в спецификации «идеального ПК», которая носила название PC99, рекомендовала отказаться от использования последовательного порта в пользу универсальной последовательной шины USB, что сейчас постепенно и происходит. Думаю, через пять лет последовательный порт окончательно исчезнет с материнских плат. [7 - Что делать, если у вас уже нет последовательного/параллельного порта, а он вам нужен? Тогда нужно купить специальные кабели USB/COM или USB/LPT, позволяющие подключить устаревшие устройства к современному компьютеру. Такие кабели стоят относительно не дорого – в пределах 30–40 долларов.]

29. Интерфейс USB

USB (англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина», произносится «ю-эс-би») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Символом USB являются четыре геометрические фигуры: большой круг, малый круг, треугольник и квадрат, расположенные на концах древовидной блок-схемы.

Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА, у USB 3.0 - 900 мА).

30. Периферийное оборудование

Перифери́йное устро́йство — аппаратура, которая позволяет использовать вычислительные возможности процессора.

1. Отдельно взятое устройство из класса периферийных устройств компьютера. Класс периферийных устройств появился в связи с разделением вычислительной машины на вычислительные (логические) блоки — процессор(ы) и память хранения выполняемой программы и внешние, по отношению к ним, устройства, вместе с подключающими их интерфейсами. Таким образом, периферийные устройства, расширяя возможности ЭВМ, не изменяют её архитектуру.

2. Периферийными устройствами также можно считать внешние по отношению к системному блоку компьютера устройства.

31. Видеосистема

Видеосистема компьютера

Видеосистема компьютера - совокупность трех компонент: монитора, видеоадаптера и драйверов видеосистемы.

32. Монитор

в технике

Монитор - в технике аппарат, предназначенный для вывода графической, текстовой или звуковой информации:

• дисплей — устройство для показа изображений, порождаемых другими устройствами (например, компьютерами).

• прибор для контроля определённых параметров, которые нужно непрерывно или регулярно отслеживать, например, уровня радиации.

• видеоконтрольное устройство (в телевидении — для контроля качества изображения, в системах видеонаблюдения — для наблюдения за контролируемым пространством).

А вы знаете, что первые ЭВМ были вообще без монитора и информация выводилась в виде распечатки, понятных только специалистам. Далее по мере развития электроники появилась необходимость оснастить ЭВМ специальным устройством, которое бы отображало результат работы и текущее состояние компьютера. Таким устройством стал монитор (дисплей) на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), прообразом которого послужил обычный телевизор. Первоначально мониторы могли показывать только текстовые символы, но с прогрессом аппаратного и программного обеспечения (прежде всего видеокарт и графического интерфейса) мониторы стали отображать любую графическую информацию.

На пике своего доминирования лучшие образцы ЭЛТ-мониторов имели диагональ видимой области 22-24 дюйма, разрешение до 2048 на 1536 пикселов, 32-битную глубину цвета. Однако уже несколько лет технология ЭЛТ практически не развивается, а качество производства падает.

Начиная с 2005 года основную долю продаж мониторов для ПК составляют изделия на основе жидкокристаллических (ЖК) панелей. Плоские, легкие, с идеальной геометрией изображения, ЖК-мониторы постепенно завоевали признание потребителей. Технологии жидких кристаллов быстро совершенствуются и в настоящее время обеспечивают хорошие потребительские качества мониторов при умеренной цене.

Монитор компьютера — компактный прибор с собственным экраном для отображения графической информации, применительно к компьютерам синоним дисплея.

Дисплей компьютера — устройство отображения визуальной информации, применительно к компьютерам синоним монитора.

Электронно-лучевая трубка — прибор для преобразования аналоговых электрических сигналов в видимое изображение. Изображение рисуется электронными лучами на поверхности, заполненной точками люминофора основных цветов (Red, Green и Blue), которые светятся под действием электронов. Пучки электронов формируются электронными пушками для каждого из основных цветов и попадают на поверхность с люминофором через отверстия специальной маски только на точки «своего» цвета. Развертка лучей по горизонтали и вертикали осуществляется электромагнитной отклоняющей системой.

Жидкокристаллический дисплей — монитор с экраном на основе жидкокристаллической панели (Liquid Crystal Display, LCD).

К параметрам, критически важным для любого типа мониторов, относятся:

• размер экрана;

• разрешение;

• яркость и контрастность;

• цветопередача.

В принципе совокупности основных параметров хватает для приближенной оценки пригодности монитора к решению определенного круга задач, независимо от технологии изготовления и производителя.

33. Видеокарта

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер, графический ада́птер)  — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение, и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором - графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ). В этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач

34. Жесткие диски

Термин «жесткий диск» — это сокращение от «Накопитель на жестких магнитных дисках» (НЖМД). Английское наименование — «Hard Disk Drive» (HDD или HMDD с добавлением слова «Magnetic»). Помимо сокращения «жесткий диск» существуют и другие жаргонные наименования этого устройства: «винчестер» (или «винт»), «харддиск» (или «хард»).

Название «винчестер», согласно одной из версий, накопитель получил благодаря компании IBM, которая выпустила в 1973 году жесткий диск модели 3340, который впервые в одном неразъемном корпусе объединил пластины диска и головки для считывания. При разработке накопителя инженеры использовали внутреннее обозначение «30-30», которое означало два модуля по 30 MB при максимальной компоновке.

Руководитель проекта Кеннет Хотон по созвучию с названием популярного охотничьего ружья (в то время) «Winchester 30-30» предложил назвать разрабатываемый диск «винчестером». Впрочем, в США и Европе еще в 1990-х гг. название «винчестер» практически вышло из употребления. А в русском языке оно сохранилось и даже получило полуофициальный статус. В компьютерном сленге оно сократилось до «винт», который является наиболее употребимым вариантом названия.

Жесткий диск — это устройство для хранения информации, работа которого осуществляется по принципу магнитной записи. Жесткий диск используется в качестве основного накопителя данных в большинстве современных компьютеров.

В НЖМД, в отличие от так называемого «гибкого диска» (или дискеты), информация записывается на жесткие пластины (алюминиевые, стеклянные или керамические), покрытые тонким слоем ферромагнитного материала, которым, чаще всего, является двуокись хрома. В жестких дисках используется одна или несколько пластин на общей оси.

В рабочем режиме считывающие головки не касаются пластин благодаря прослойке потока воздуха, образующегося у поверхности пластин при их быстром вращении. Между головкой и пластиной сохраняется расстояние в несколько нанометров (у современных дисков около — 10 нм). Когда диски не вращаются, головки находятся у самого шпинделя или в безопасной зоне за пределами диска, где исключён их механический контакт с дисками. Отсутствие механического контакта между деталями обеспечивает продолжительный срок службы устройства.

Изначально на рынке существовало большое разнообразие жестких дисков, производившихся многими компаниями. С ужесточением конкуренции большинство производителей либо перешли на производство других видов продукции либо были куплены конкурентами.

Довольно заметный след в истории ЖД оставила компания Quantum. Другим лидером в производстве дисков была компания Maxtor, которая в 2001 году выкупила подразделение жестких дисков у Quantum. В 2006 г. состоялось слияние Maxtor и Seagate. В середине 90-х гг. существовала известная компания Conner, которая также влилась в Seagate.

В начале 90-х существовала фирма Micropolis, производившая дорогие винчестеры premium-класса. Однако при выпуске первых дисков на 7200 оборотов/мин (первые в отрасли) ею были использованы негодные подшипники главного вала от фирмы Nidec. Micropolis понесла большие убытки на возвратах и была куплена все той же Seagate.

На сегодняшний день большая часть всех жестких дисков производится малым числом компаний: Seagate, Samsung, Western Digital, бывшее подразделение IBM, принадлежащее теперь Hitachi. До 2009 года Fujitsu выпускала жесткие диски для ноутбуков но затем передала все их производство компании Toshiba. Сейчас Toshiba является главным производителем 1,8- и 2,5-дюймовых жестких дисков для ноутбуков.

35. Flash-память

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области (кармане) полупроводниковой структуры.

Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора (эффект Hot carrier injection (англ.)русск.).

Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора что и регистрируется цепями чтения.

Эта конструкция снабжается элементами которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.

• 

36. Мышь

37. Клавиатура

38. Принтеры (матричные, струйные, лазерные)

Ма́тричный принтер (англ. dot matrix printer) — компьютерный принтер, создающий изображение на бумаге из отдельных маленьких точек ударным способом.

Матричные принтеры — старейшие из доныне применяемых принтеров. Их механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson.

Ла́зерный при́нтер (laser printer) — один из видов принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обыкновенной бумаге. Подобно фотокопировальным аппаратам лазерные принтеры используют в работе процесс ксерографической печати, однако отличие состоит в том, что формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера.

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица, печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark. Фирмы, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель. При длительном простое принтера (неделя и больше) происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки. Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Но также возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера. При прочистке сопел печатающей головки происходит интенсивный расход красителя. Особенно критично засорение сопел печатающей матрицы принтеров Epson, Canon. Если штатными средствами принтера не удалось очистить сопла печатающей головки, то дальнейшая очистка и/или замена печатающей головки проводится в ремонтных мастерских. Замена картриджа, содержащего печатающую матрицу, на новый проблем не вызывает.

Для уменьшения стоимости печати и улучшения других характеристик принтера применяют систему непрерывной подачи чернил.

39. Сканеры

Ска́нер (англ. scanner) — устройство, которое, анализируя какой-либо объект, создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Ещё одно определение (не общепринятое):

Сканер — устройство, которое при помощи АЦП создаёт цифровое описание изображения внешнего для ЭВМ образа объекта и передаёт его посредством системы ввода/вывода в ЭВМ.

Бывают ручные (англ. Handheld), рулонные (англ. Sheet-Feed), планшетные (англ. Flatbed) и проекционные сканеры. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.

40. Графические планшеты

Графи́ческий планше́т (от англ. graphics tablet или graphics pad, drawing tablet, digitizing tablet, digitizer - дигитайзер, диджитайзер) — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера. Также может прилагаться специальная мышь.

Первым графическим планшетом был «Телеавтограф», запатентованный Элишей Греем (Elisha Gray) в 1888^[1]. Элиша Грей более известен как современник изобретателя телефона - Александра Белла.

Первый графический планшет, похожий на современные, использовался для распознавания рукописного ввода компьютером Stylator^[2] в 1957. Более известный и часто ошибочно именуемый первым, графический планшет RAND Tablet^[3] также известен как «Графакон» (ГРАФический КОНвертер), представленный в 1964. RAND Tablet использовал сетку проводников под поверхностью планшета, которые кодировали горизонтальную и вертикальную координату в слабый магнитный сигнал. Перо принимало этот сигнал, который затем мог быть декодирован обратно в координаты.

Другой графический планшет известен как «акустический планшет», перо которого генерировало искры при помощи искрового промежутка. Щелчки триангулировались серией микрофонов для определения местонахождения пера^[4]. Система была довольно сложной и дорогой, микрофоны были чувствительны к посторонним шумам.

Графические планшеты популяризовались коммерческим успехом в середине 70х - начале 80х ID (Intelligent Digitizer) и BitPad выпускаемых Summagraphics Corp. Эти планшеты использовались как устройство ввода для множества high-end CAD (Computer Aided Design) систем, соединенными с ПК и ПО вроде AutoCAD.

41. Телекоммуникационные системы

42. Семиуровневая модель сетевого взаимодействия ISO

43. Введение. Цели создания и использования модели ISO OSI.

44. Основная причина создания данной модели - стандартизация используемых протоколов и технологий. Независимость технологий каждого уровня позволяет разработчикам новых приложений и технологий абстрагироваться от реализаций тех протоколов, которые не затрагивают внедряемый или разрабатываемый объект, что в конечном счете экономит время и деньги. Далее данный факт будет раскрыт и обоснован.

45. Структура модели ISO OSI.Функции уровней.

    Application Layer (уровень приложений)

    Presentation Layer (уровень представлений)

    Session Layer (сеансовый уровень)

    Transport Layer (транспортный уровень)

    Network Layer (сетевой уровень)

    Data Link Layer (канальный уровень)

    Physical Layer (физический уровень)

46. 1. Физический уровень. На данном уровне основной рассматриваемой единицей передачи информации является бит (bit), передаваемый тем или иным способом. В контексте данного уровня рассматривается среда передачи (например, витая пара, оптоволоконный кабель), протоколы организации передачи (к примеру DSL, протокол работы оптики NRZ). К устройствам, работающим на данном уровне можно отнести регенераторы, репитеры, сетевые адаптеры. Пример протокола данного уровня -G703, описывающий стандарт передачи проводного 2-мегабитного потока.

47.   * Здесь хотелось бы сразу сделать пояснение. Является ли маршрутизатор устройством физического уровня? Да, является – имеет сетевые интерфейсы, обеспечивающие работу на данном уровне. Но вот процесс маршрутизации рассматриваться в контексте данного уровня не может.

48. 2. Канальный уровень. Основной рассматриваемой единицей является фрейм(frame).

49.   *В переводной литературе частенько применяется перевод -кадр. Однако в общем и в целом, чтобы избежать путаницы, я рекомендую использовать термин фрейм. Интересующихся тем, как можно исказить понятия при переводе, привожу канонический пример. В контексте цифровых систем передачи рассматриваются понятия мультифрейм(multiframe) – фрейм(frame) – таймслот(timeslot). Приблизительный смысл вытекает уже из самого названия. Так нет, перевели как сверхцикл, цикл и канал.

50. Фрейм – особым образом сгруппированная группа битов физического уровня, к которому добавляется битовый заголовок, содержащий аппаратные адреса отправителя и получателя, контрольную сумму для определения целостности фрейма и некоторые флаги, управляющие процессом передачи. На данном уровне работает процесс коммутации фреймов. Сам термин коммутация следует понимать как процесс проключения канала от получателя к отправителю. К функциям данного уровня можно отнести также контроль целостности фрейма (защиту от помех и ошибок). Как пример протоколов можно привести протоколы Ethernet (IEEE 802.3), WLAN (IEEE 802.11a/b/g/n).

51. В принципе, на основании того, с чем (с блоком данных какого уровня) работает протокол, можно всегда уверенно утверждать, к технологии какого уровня(ей) он относится.

52. Чтобы упростить понимание модели, рассмотрим работу модели на конкретном примере работы сети.

53. 3.Сетевой уровень. Основной рассматриваемой единицей является пакет. Функцией данного уровня является объединение сетей. Под сетью в данном контексте понимается группа устройств - узлов (хостов) сети, которые объединены с помощью единой технологии канального уровня. На данном уровне работает процесс маршрутизации – выбора оптимального маршрута передачи пакета. Пакет представляет собой информационный блок, содержащий информацию вышестоящего уровня в качестве нагрузки, плюс заголовок, содержащий сетевые адреса отправителя и получателя и служебную информацию.

54. Предыдущие три уровня я всегда рассматриваю как относящие к специфике работы специалиста сетевика. Следующий уровень уже можно рассматривать как стык на котором работают разработчики программ и сетевые специалисты.

55. 4. Транспортный уровень. Протоколы транспортного уровня обеспечивают надежную передачу данных для протоколов более высоких уровней или для приложений. К фунциям уровня относятся обнаружение и исправление ошибок при передаче сообщения, контроль доставки, или восстановление аварийно прерванной связи, фрагментация пакетов с целью оптимизировать доставку сообщений.

56. Следующие три уровня являются чисто программной надстройкой над транспортной системой и обеспечиваются исключительно программным обеспечением.

57. 5.Сеансовый уровень. Отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

58. 6. Уровень представлений. На данном уровне обеспечивается кодирование исходного сообщения. К примерам можно отнести представление текста в кодировке ASCII или Unicode, сжатие видео MPEG, и т.п.

59. 7.Уровень приложений. Основной задачей данного уровня является организация интерфейса между объектом – отправителем сообщения, представление сообщения в машинно-обрабатываемом виде и передача его на более низкие уровни модели.

60. Понятие протокола

Протокол передачи данных  — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).

Сетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).

[править] Общие сведения

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС).

Модель OSI — это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:

• на физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи;

• на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети;

• сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;

• транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;

• задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях;

• уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;

• прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями — обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

[править] Протоколы

Стек протоколов TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

• FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

• POP (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

• uucp (Unix to Unix Copy Protocol) — это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент-сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.

• telnet — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

• DTN — протокол, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.

61. Понятие инкапсуляции (туннелирование)

62. Туннелирование в компьютерных сетях — это метод построения сетей, при котором один сетевой протокол инкапсулируется в другой. От обычных многоуровневых сетевых моделей (таких как OSI или TCP/IP) туннелирование отличается тем, что инкапсулируемый протокол относится к тому же или более низкому уровню, чем используемый в качестве тоннеля.

63. Туннелирование обычно применяется для согласования транспортных протоколов либо для создания защищённого соединения между узлами сети.