17. Основные операции над логическими высказываниями:

Отрицание логического высказывания — логическое высказывание, принимающее значение «истинно», если исходное высказывание ложно, и наоборот.

Конъюнкция двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда они одновременно истинны.

Дизъюнкция двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда хотя бы одно из них истинно.

Импликация двух логических высказываний A и B — логическое высказывание, ложное только тогда, когда B ложно, а A истинно.

Равносильность (эквивалентность) двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда они одновременно истинны или ложны.

Кванторное логическое высказывание с квантором всеобщности ( ) — логическое высказывание, истинное только тогда, когда для каждого объекта x из заданной совокупности высказывание A(x) истинно.

Кванторное логическое высказывание с квантором существования ( ) — логическое высказывание, истинное только тогда, когда в заданной совокупности существует объект x, такой, что высказывание A(x) истинно.

18.С помощью логических переменных и символов логических операций любое высказывание можно формализовать, то есть заменить логической формулой. Определение логической формулы: 1. Всякая логическая переменная и символы "истина" ("1") и "ложь" ("0") — формулы. 2. Если А и В — формулы, то A(с черточкой наверху) , ( А * В) ,( А v В) ,(А -->B) ,(А<--->В) — формулы. 3. Никаких других формул в алгебре логики нет. Формула выполнимая - если при определенных сочетаниях значений переменных она принимает значение "истина" ("1") или "ложь" ("0"). Как показывает анализ формулы (A v B)---> C, при определённых сочетаниях значений переменных A, B и C она принимает значение "истина", а при некоторых других сочетаниях — значение "ложь". Некоторые формулы принимают значение “истина” при любых значениях истинности входящих в них переменных. Таковой будет, например, формула А v A( с черточкой наверху), соответствующая высказыванию “Этот треугольник прямоугольный или косоугольный”. Эта формула истинна и тогда, когда треугольник прямоугольный, и тогда, когда треугольник не прямоугольный. Некоторые формулы принимают значение "истина" при любых значениях истинности входящих в них переменных. Таковой будет, например, формула А v А (с черточкой наверху), соответствующая высказыванию "Этот треугольник прямоугольный или косоугольный". Эта формула истинна и тогда, когда треугольник прямоугольный, и тогда, когда треугольник не прямоугольный. Такие формулы называются тождественно истинными формулами или тавтологиями. Высказывания, которые формализуются тавтологиями, называются логически истинными высказываниями. В качестве другого примера рассмотрим формулу А *(A с черточкой наверху), которой соответствует, например, высказывание "Катя самая высокая девочка в классе, и в классе есть девочки выше Кати". Очевидно, что эта формула ложна, так как либо А(с черточкой наверху), либо обязательно ложно. Такие формулы называются тождественно ложными формулами или противоречиями. Высказывания, которые формализуются противоречиями, называются логически ложными высказываниями. Если две формулы А и В одновременно, то есть при одинаковых наборах значений входящих в них переменных, принимают одинаковые значения, то они называются равносильными. Равносильность двух формул алгебры логики обозначается символом "=" или символом "" Замена формулы другой, ей равносильной, называется равносильным преобразованием данной формулы.

20. Под упрощением формулы понимают равносильное преобразование, приводящее к формуле, которая либо содержит по сравнению с исходной меньшее число операций конъюнкции и дизъюнкции и не содержит отрицаний неэлементарных формул, либо содержит меньшее число вхождений переменных.

Основные законы: а) ассоциативность дизъюнкции и конъюнкции:     ,   б) коммутативность дизъюнкции и конъюнкции:       в) дистрибутивность конъюнкции относительно дизъюнкции:     ;   г) дистрибутивность дизъюнкции относительно конъюнкции:   .
	Выражение импликации и эквиваленции через конъюнкцию, дизъюнкцию и отрицание

21. Первое поколение ЭВМ (1945-1954 гг.) В этот период формируется типовой набор структурных элементов, входящих в состав ЭВМ. К этому времени у разработчиков уже сложилось примерно одинаковое представление о том, из каких элементов должна состоять типичная ЭВМ. Это - центральный процессор (ЦП), оперативная память (или оперативно запоминающее устройство - ОЗУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). ЦП, в свою очередь, должен состоять из арифметико-логического устройства (АЛУ) и управляющею устройства (УУ). Машины этого поколения работали на ламповой элементной базе, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были очень не ненадежны. С их помощью, в основном, решались научные задачи. Программы для этих машин уже можно было составлять не на машинном языке, а на языке ассемблера. Второе поколение ЭВМ (1955-1964 гг.). Смену поколений определило появление новой элементной базы: вместо громоздкой лампы в ЭВМ стали применяться миниатюрные транзисторы, линии задержки как элементы оперативной памяти сменила память на магнитных сердечниках. Это в конечном итоге привело к уменьшению габаритов, повышению надежности и производительности ЭВМ. В архитектуре ЭВМ появились индексные регистры и аппаратные средства для выполнения операций с плавающей точкой. Были разработаны команды для вызова подпрограмм. Появились языки программирования высокого уровня - Algol, FORTRAN, COBOL, - создавшие предпосылки для появления переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа ЭВМ. С появлением языков высокого уровня возникли компиляторы для них, библиотеки стандартных подпрограмм и другие хорошо знакомые нам сейчас вещи. Важное новшество, которое хотелось бы отметить, - это появление так называемых процессоров ввода-вывода. Эти специализированные процессоры позволили освободить центральный процессор от управления вводом-выводом и осуществлять ввод-вывод с помощью специализированного устройства одновременно с процессом вычислений. На этом этапе резко расширился круг пользователей ЭВМ и возросла номенклатура решаемых задач. Для эффективного управления ресурсами машины стали использоваться операционные системы (ОС). Третье поколение ЭВМ (1965-1970 гг.). Смена поколений вновь была обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах ЭВМ стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции. Микросхемы позволили разместить десятки элементов на пластине размером в несколько сантиметров. Это, в свою очередь, не только повысило производительность ЭВМ, но и снизило их габариты и стоимость. Появились сравнительно недорогие и малогабаритные машины - Мини-ЭВМ. Они активно использовались для управления различными технологическими производственными процессами в системах сбора и обработки информации. Увеличение мощности ЭВМ сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы. Одновременно с активными разработками в области аппаратных и архитектурных решений растет удельный вес разработок в области технологий программирования. В это время активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т. д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека. Теперь уже становится непозволительной роскошью переписывать все программы с появлением каждого нового типа ЭВМ. Наблюдается тенденция к созданию семейств ЭВМ, то есть машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Первая из таких семейств была серия IBM System/360 и наш отечественный аналог этого компьютера - ЕС ЭВМ. Четвертое поколение ЭВМ (1970-1984 гг.). Очередная смена элементной базы привела к смене поколений. В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), которые позволили размести попытаться создать функционально полную ЭВМ на одном кристалле. Соответствующие попытки были предприняты, хотя они и встречались, в основном, недоверчивой улыбкой. Наверное, этих улыбок стало бы меньше, если бы можно было предвидеть, что именно эта идея станет причиной вымирания больших ЭВМ через каких-нибудь полтора десятка лет. Тем не менее в начале 70-х годов фирмой Intel был выпущен микропроцессор (МП) 4004. И если до этого в мире вычислительной техники были только три направления (супер ЭВМ, большие ЭВМ (мэйнфреймы) и мини-ЭВМ), то теперь к ним прибавилось еще одно - микропроцессорное. В общем случае под процессором понимают функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрированы все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем. Пятое поколение ЭВМ (1984 г. – наши дни) можно назвать микропроцессорным. Заметьте, что четвертое поколение закончилось только в начале 80-х, то есть родители в лице больших машин и их быстро взрослеющее и набирающее силы «чадо» В течение почти 10 лет относительно мирно существовали вместе. Для них обоих это время пошло только на пользу. Проектировщики больших компьютеров накопили огромный теоретический и практический опыт, а программисты микропроцессоров сумели найти свою, пусть поначалу очень узкую, нишу на рынке

22. Компьютер - это программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами. (т.е. компьютер - это комплекс программно-управляемых электронный устройств) Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций. Программа - это последовательность команд, которая выполняется процессором компьютера. Поэтому для того, чтобы компьютер мог что-то выполнить, необходимо разработать упомянутую последовательность команд или написать программу. В результате выполнения программы запланированная работа будет выполнена.  Команда- это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер; Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера Системная (материнская) плата является главным элементом любого современного компьютера и объединяет практически все устройства, входящие в его состав. Основой материнской платы является набор ключевых микросхем. Контроллёр внешних устройств- устройство управления внешними устройствами компьютера. Аудиоадаптер(звуковая карта) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования эл. колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования при воспроизведении звука. Видеоадаптер-устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора.

23)Процессор—это центральное устройство компьютера. Процессор является большой (в смысле количества размещенных на ней элементов) полупроводниковой микросхемой. Она представляет собой тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кремний является полупроводником, который в разных условиях может вести себя и как проводник электрического тока, и как изолятор. Кристалл-пластинка встраивается в защитный корпус, который обеспечивает электрическое соединение процессора с системной платой компьютера. Для электрического соединения кремниевой микросхемы с корпусом используется золото. Функции процессора: • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; • управление вычислительным процессом; • управление работой всех устройств компьютера. Процессор компьютера содержит арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), регистры, кэш память. АЛУ выполняет арифметические и логические операции преобразования информации: сложение, вычитание, дизъюнкция, конъюнкция и т.д. УУ устанавливает очередность для задач, выполняет функции управления устройствами. Также управляет передачей информации по адресной шине и шине данных, воспринимает и обрабатывает служебные сигналы, следующие по управляющей шине системы. Обычно устройства АЛУ и УУ выделяются чисто условно. Процессор выполняет команды программы, которая хранится в оперативной памяти. Команда программы поступает в процессор по шине данных и декодируется, т.е. определяется, какие действия необходимо выполнить и какие данные для этого требуются. Данные запрашиваются из оперативной памяти, для этого по шине адреса передаются их адреса, а по шине управления — сигнал на считывание. Считанные данные передаются в процессор по шине данных. Декодированная команда и данные передаются в АЛУ для обработки. Результаты обработки передаются по шине данных в оперативную память, одновременно по шине адреса передаются адреса ячеек памяти, куда данные необходимо записать, а по шине управления передается сигнал на запись. В составе процессора имеется несколько видов регистров различного назначения. Регистры — это специальные ячейки памяти. Обращение к регистрам производится значительно быстрее, чем к оперативной памяти компьютера. Именно по этой причине регистры используются для процессора. Они предназначены для хранения информации определенного вида: данных, кодов команд и т.д. Регистры данных служат для помещения в АЛУ данных, поступающих на обработку. Регистры команд выполняют аналогичную функцию по отношению к командам. Особую роль в процессоре играют регистры общего назначения, которые служат для временного хранения самой необходимой на данном этапе вычислений информации. Производительность (быстродействие) процессора является его интегральной характеристикой и характеризует скорость выполнения приложений, т.е. количество элементарных операций, выполняемых за 1 секунду. Производительность процессора прямо пропорциональна разрядности процессора, его частоте, а также количеству команд, выполняемых за один такт: Производительность ~ Разрядность × Частота × Количество команд за такт . Разрядность процессора определяется количеством двоичных разрядов (8-64 бита), которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти – регистрами. Регистр в 1 байт (8 бит) называют восьмиразрядным, в 2 байта – 16-тиразрядным и т.д. Увеличение производительности процессоров за счет увеличения разрядности практически нецелесообразно, т.к. только сейчас происходит переход от 32-битовых операционных систем и приложений к 64-битовым. Тактовая частота процессора (частота синхронизации) соответствует количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду

Такт процессора или такт ядра процессора — промежуток между двумя импульсами тактового генератора, который синхронизирует выполнение всех операций процессора. Тактовый генератор (генератор тактовой частоты) (генератор тактовых импульсов) представляет собой микросхему, генерирует электрические импульсы заданной частоты (обычно прямоугольной формы) для синхронизации различных процессов в цифровых устройствах — ЭВМ, электронных часах и таймерах и т.д. Выполнение различных элементарных операций может занимать от долей такта до многих тактов в зависимости от команды и процессора. Общая тенденция заключается в уменьшении количества тактов, затрачиваемых на выполнение элементарных операций. Именно тактовая частота определяет быстродействие компьютера. Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8; 3,0 ГГц и т.д. Увеличение производительности процессоров за счет увеличения частоты имеет свой предел из-за тепловыделения. В настоящее время для отвода тепла от процессора используются массивные воздушные системы охлаждения — кулеры, состоящие из вентилятора и металлических теплоотводящих ребер. В настоящее время производительность процессоров увеличивается путем совершенствования архитектуры процессора. Во-первых, в структуру процессора встраивается кэш-память 1-го и 2-го уровней, которая позволяет ускорить выборку команд и данных и тем самым уменьшить время выполнения одной команды. Во-вторых, вместо одного ядра процессора используется два или четыре ядра, что позволяет повысить производительность процессора примерно на 80 %. Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, по скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

24-25) Система памяти Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации. Все байты пронумерованы (нумерация начинается с нуля). Номер байта называется его адресом. Функции памяти: • прием информации из других устройств; • запоминание информации; • выдача информации по запросу в другие устройства машины. Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые различаются по назначению, временным характеристикам (быстродействию), объему хранимой информации. Выделяют два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память. Оперативная память Каждая ячейка оперативной памяти имеет объем 1 байт. Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM (Random Access Memory) – память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения программ и данных, т.к. при выключении питания компьютера все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Объем памяти (емкость) — максимальный объем информации, который может храниться в ней. Объем ОЗУ может составлять 512 Mb, 32 Gb и более. Изготавливается оперативная память в виде модулей памяти (рис. 3, 3_1). Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются микросхемы памяти. Модули памяти устанавливаются в специальные разъемы на системной плате и могут различаться между собой по количеству контактов, по быстродействию, по информационной емкости и т.д. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является пропускная способность, которая равна произведению разрядности шины данных и частоты операций считывания или записи информации из ячеек памяти: Пропускная способность = Разрядность шины данных × Частота . Производительность (быстродействие) ПК – определяется быстродействием процессора, объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней. Время доступа к оперативной памяти – это период времени, необходимый для считывания минимальной порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули оперативной памяти обладают скоростью доступа свыше 10 нс (1 нс=10^9с). Кэш-память Быстродействие процессора существенно больше быстродействия оперативной памяти, поэтому процессор часть времени простаивает в ожидании данных. Чтобы этого не происходило, в современные процессоры встроена более быстрая, чем оперативная, кэш-память. Кэш или сверхоперативная память — это очень быстрое запоминающее устройство, которое используется при обмене данными между процессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки данных процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью

Кэш-память разделена на два уровня. В кэш-память 2-го уровня (рис. 2_4) (большую по объему и менее быстродействующую) считывается из оперативной памяти очередная порция команд и данных. Кэш-память 1-го уровня (меньшая по объему, но более быстродействующая) разделена на две части: в одну часть считываются наиболее нужные процессору данные, а в другую часть — наиболее нужные процессору команды. Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания, так и «промахи». В случае попадания, т.е., если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемые данные в кэше отсутствуют, то процессор считывает их непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Специальная память К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти. Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM – Read Only Memory – память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые должны оставаться неизменными. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать. У каждого устройства есть ПЗУ, в которой фиксируется марка устройства и основные его характеристики: объем, частота, на которой оно работает и др. Именно, благодаря ПЗУ, BIOS узнает (определяет) установленные устройства и их характеристики. Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого. Flash Memory имеется у большинства современных устройств, например, у модема, жесткого диска, DVD-привода, видеокарты, есть у ноутбуков, BIOS материнских плат современных компьютеров. Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств. Одна из необходимых микросхем на материнской плате — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны — это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой — важный модуль любой операционной системы. Компьютер не будет работать без BIOS. BIOS (Basic Input / Output System – базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память, т.е. BIOS проверяет все ли устройства работают правильно и выявляет ошибки. Если есть какие-либо ошибки, то начинает издавать звуковые сигналы («пип»), причем по их частоте и длительности можно определить собственно ошибку. BIOS можно считать флэшкой (т.е. у нее есть Flash-память), т.к. ее содержимое может быть изменено («перепрошито», т.е. обновлено).. Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM. CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Находится в микросхеме BIOS. Благодаря CMOS, например, время, дата не сбиваются при выключении питания компьютера. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up– устанавливать). Для хранения графической информации используется видеопамять. Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного запоминающего устройства, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

26)Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер Дисковод (накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды Потипу доступа к информации внешнюю память делят на два класса: Устройства прямого (произвольного) доступа – время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе; Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует В состав внешней памяти входят: 1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD-ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др. НГМД - накопители на гибких магнитных дисках - Предназначены для хранения небольших объемов информации - Следует оберегать от сильных магнитных полей и нагревания  - Это носители произвольного (прямого) доступа к информации - Используются для переноса данных с одного компьютера на другой - Для работы с информации носитель должен быть отформатирован, т.е. должна быть произведена магнитная разметка диска на дорожки и секторы - Скорость обмена информации зависит от скорости вращения дисковода. Для обращения к диску, вставленному в дисковод, присваивается имя А: - Объём ГМД сравнительно небольшой (3,5 дюйма - 1,44 Мбайт) - Рекомендуется делать копии содержимого ГМД Диски называются гибкими потому, что их рабочая поверхность изготовлена из эластичного материала и помещена в твердый защитный конверт. Для доступа к магнитной поверхности диска в защитном конверте имеется закрытое шторкой окно. Поверхность диска покрыта специальным магнитным слоем (1- намагниченный участок, 0 – не намагниченный). Информация записывается с двух сторон диска на дорожки в виде концентрических окружностей. Дорожки разбиваются на секторы. Современные дискетки имеют программную разметку. На каждом секторе выделяется участок для его идентификации, а на остальное место записываются данные. Дисковод снабжен двумя двигателями. Один обеспечивает вращение внутри защитного конверта. Второй перемещает головку записи/чтения вдоль радиуса поверхности диска. В защитном конверте имеется специальное окно защиты записи. С помощью бегунка это окно открывают и дискета становится доступна только на чтение, а на запись доступа не будет. Это предохраняет информацию на диске от изменения и удаления. НЖМД - накопители на жестких магнитных дисках - Предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе - программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных - Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве - Это носители с произвольным доступом к информации - Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы - Скоростьобмена информации значительно выше ГД - Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт

НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вра Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличии от дискет. Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: , но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя. Накопители на жестких магнитных дисках часто называют винчестер - по первой модели ЖД, имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что совпало с калибром 30?/30? охотничьего ружья Оптические (лазерные) CD и DVD диски - Предназначены для хранения любого вида информации - Информацию на CD записывается с помощью лазерного луча - Следует оберегать от царапин и загрязнения поверхности - Это носители прямого (произвольного) доступа к информации - Объем (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1Гбайта - Более долговечны и надежны, чем магнитные диски CD – Compact Disk. Изготовляют из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация записывается отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как «1», впадины поглощают луч и, воспринимаются как «0». Это бесконтактный способ считывания информации. Срок хранения 50-100лет DVD – Digital Video Disk. Имеет те же размеры, что и CD. Объем - Гбайт. Может быть односторонним или двухсторонним, а на каждой стороне может быть 1 или 2 рабочих слоя. Накопители на магнитных лентах (НМЛ) - Используют для резервного (относительно медленного) копирования и хранения больших объемов информации (архивы) - Устройство для записи и считывания магнитных лент называется стример - Это устройство последовательного доступа к информации

27)Базовая аппаратная конфигурация Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства (рис. 3.1): •системныйблок; •монитор; клавиатуру; •мышь. Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик. Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. Устройства ввода графических данных Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. Интересно отметить, что с помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов). Устройства вывода данных В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе. По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

28)Для придания ЭВМ определенных свойств используют средства двух видов: аппаратурные и программные. Последние называются также средствами программного (математического) обеспечения. Часть свойств ЭВМ приобретает благодаря наличию в ее составе электронного или электромеханического оборудования, специально предназначенного для реализации этих свойств. Арифметико - логическое устройство машины является примером аппаратурных средств. Ряд других свойств реализуется без специальных аппаратурных средств программным путем, при, этом используются имеющиеся аппаратурные средства машины, работающие в предписанном порядке в соответствии с программой, обеспечивающей выполнение машиной данной функции. Заметим, что при помощи аппаратурных средств соответствующие функции выполняются значительно быстрее, чем программным путем. Таким образом, средства программного обеспечения и аппаратурные средства являются двумя взаимосвязанными компонентами современной вычислительной техники. Система программного (математического) обеспечения ЭВМ представляет собой комплекс программных средств, в котором можно выделить операционную систему, комплект программ технического обслуживания и пакеты прикладных программ. Первые два класса ПО принято также называть системным программным обеспечением. Машинная зависимость является одной из характеристик, которая обычно отличает системное ПО от прикладного. Прикладная программа интересует нас главным образом с точки зрения решения некоторой задачи. При этом ЭВМ используется как инструмент, и основное внимание сосредоточено на предметной стороне дела, а не на вычислительной системе. С другой стороны, системные программы предназначены скорее для обеспечения управления собственно ЭВМ, чем для решения какой-то конкретной задачи. Вследствие этого они обычно тесно связаны со структурой машины, для которой созданы. Операционные системы являются важнейшей и центральной частью программного обеспечения ЭВМ, предназначенной для эффективного управления вычислительным процессом, планирования работы и распределения ресурсов ЭВМ, автоматизации процесса подготовки программ и организации их выполнения при различных режимах работы машины, облегчения общения оператора с машиной. Пользователи и операторы не имеют прямого доступа к устройствам ЭВМ. Связь пользователей и операторов с ЭВМ (точнее, с ее аппаратурными средствами) производится при помощи операционной системы, обеспечивающей определенный уровень общения человека с машиной. Уровень общения в первую очередь определяется уровнем языка, на котором оно происходит, или, иными словами, уровнем пользовательского интерфейса системы. Комплект программ технического обслуживания, предназначенный для уменьшения трудоемкости эксплуатации ЭВМ, содержит программы проверки работоспособности ЭВМ и отдельных ее устройств, определения (диагностирования) мест неисправностей. Пакеты прикладных программ (ППП) представляют собой структурированные комплексы программ (часто со специализированными языковыми средствами), предназначенные для решения определенных достаточно широких классов задач (научно-технических, планово-экономических и др.), а также для расширения функций операционных систем (управление базами данных, реализация режимов телеобработки данных, реального времени и др.).

Аппаратурные средства ЭВМ и система ее программного обеспечения в совокупности образуют вычислительную систему. Сложность современных вычислительных машин закономерно привела к понятию архитектуры вычислительной машины, охватывающей комплекс общих вопросов ее построения, существенных в первую очередь для прикладного или системного программиста, интересующегося главным образом возможностями машины, а не деталями ее технического исполнения. Круг вопросов, подлежащих решению при разработке архитектуры ЭВМ, можно условно разделить на вопросы общей структуры, организации вычислительного процесса и общения пользователя с машиной, вопросы логической организации представления, хранения и преобразования информации и вопросы логической организации совместной работы различных устройств, а также аппаратурных и программных средств машины

29. Операционная система:определение,функции. Операционные системы обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью эффективного их использования. Операционные системы- комплекс взаимосвязанных системных программ, осуществляющих диалог пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. ОС обычно хранится во внешней памяти на диске, при включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. В функции ОС входит: осуществление диалога с пользователем ввод-вывод и управление данными распределение ресурсов компьютера запуск программ на выполнение передача информации между различными внутренними устройствами программная поддержка работы периферийных устройств Файловая система ОС- это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.  Файл- именованная совокупность любых данных, размещённая на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая, обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать числовые данные, текст, закодированное графическое изображение, программу и др.

30. Понятие архитектуры ЭВМ. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного запоминающего устройства, внешних запоминающих устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) – одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд – программа. Это однопроцессорный компьютер. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины имеет общую оперативную память и несколько процессоров. Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру. Такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих специфическую структуру: задача должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе. Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно. Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе – т.е. по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Принципы фон Неймана Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

31. Понятие алгоритма и его свойства Алгоритм - описанная на некотором языке точная конечная система правил, определяющая содержание и порядок действий над некоторыми объектами, строгое выполнение которых дает решение поставленной задачи. Понятие алгоритма, являющееся фундаментальным в математике и информатике, возникло задолго до появления средств вычислительной техники. Слово «алгоритм» появилось в средние века, когда европейцы познакомились со способами выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления, описанными узбекским математиком Муххамедом бен Аль-Хорезми .Слово алгоритм - есть результат европейского произношения слов Аль-Хорезми. Первоначально под алгоритмом понимали способ выполнения арифметических действий над десятичными числами. В дальнейшем это понятие стали использовать для обозначения любой последовательности действий, приводящей к решению поставленной задачи. Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.).Значение слова «алгоритм» очень схоже со значениями слов «рецепт», «метод», «процесс». Однако, в отличие от рецепта или процесса, алгоритм характеризуется следующими свойствами:  дискретностью, массовостью, определенностью, результативностью, формальностью.  Дискретность ( разрывность) - это свойство алгоритма, характеризующее его структуру: каждый алгоритм состоит из отдельных законченных действий, говорят «Делится на шаги». Массовость - применимость алгоритма ко всем задачам рассматриваемого типа, при любых исходных данных. Например,алгоритм решения квадратного уравнения в области действительных чисел должен содержать все возможные исходы решения, т.е.,рассмотрев значения дискриминанта, алгоритм находит либо два различных корня уравнения, либо два равных, либо делает вывод о том, что действительных корней нет. Определенность (детерминированность, точность) - свойство алгоритма, указывающее на то, что каждый шаг алгоритма должен быть строго определен и не допускать различных толкований. Также строго должен быть определен порядок выполнения отдельных шагов.  Результативность - свойство, состоящее в том, что любой алгоритм должен завершаться за конечное (может быть очень большое) число шагов. Формальность - это свойство указывает на то, что любой исполнитель, способный воспринимать и выполнять инструкции алгоритма, действует формально, т.е. отвлекается от содержания поставленной задачи и лишь строго выполняет инструкции. Рассуждать «что, как и почему?» должен разработчик алгоритма, а исполнитель формально (не думая) поочередно исполняет предложенные команды и получает необходимый результат.

32 вопрос. Способы записи алгоритмов: словесный способ, псевдокоды, графический способ. Базовые алгоритмические структуры.

• Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например.

1. задать два числа;

2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

3. определить большее из чисел;

4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5. повторить алгоритм с шага 2.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

•  строго не формализуемы;

•  страдают многословностью записей;

•  допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

• Псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.); Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.

•  Он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст.

•  В псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд , присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.

Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам , что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова , смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации школьный алгоритмический язык.

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком , а часть, заключенная между словами  нач  и  кон  — телом алгоритма.

• При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой . В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа . Блочные символы соединяются линиями переходов , определяющими очередность выполнения действий. В таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.

Название символа	Обозначение и пример заполнения	Пояснение
Процесс		Вычислительное действие или последовательность действий
Решение		Проверка условий
Модификация		Начало цикла
Предопределенный процесс		Вычисления по подпрограмме,   стандартной подпрограмме
Ввод-вывод		Ввод-вывод в общем виде
Пуск-останов		Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму
Документ		Вывод результатов на печать

Блок "процесс" применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

Блок "решение" используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

Блок "модификация" используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

Блок "предопределенный процесс" используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.