Билет №4. Представление информации. Естественные и формальные языки. Двоичное кодирование информации.

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.) В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию.

Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки (системы счисления, язык алгебры, языки программирования и др.). Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

Представление информации

Человек воспринимает информацию об окружающем мире с помощью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса). Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие и передают его нейронам (нервным клеткам).

Нейрон может находиться в одном из двух состояний: невозбужденном и возбужденном. Возбужденный нейрон генерирует электрический импульс, который передается по нервной системе.

Состояния нейрона (нет импульса, есть импульс) можно рассматривать как знаки некоторого алфавита нервной системы, с помощью которого происходит передача информации.

Генетическая информация определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству.

Кодирование информации

Представление информации происходит в различных формах в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером и компьютером и так далее.

Преобразование информации из одной формы в другую называется кодированием. Обратный процесс – декодированием.

Двоичное кодирование информации

В компьютере для представления информации используется двоичное кодирование, так как удалось создать надежно работающие технические устройства, которые могут со стопроцентной надежностью сохранять и распознавать не более двух различных состояний:

• электромагнитные реле (замкнуто/разомкнуто), широко использовались в конструкциях первых ЭВМ;

• участок поверхности магнитного носителя (намагничен/размагничен);

• участок поверхности лазерного диска (отражает/не отражает);

• триггер – может устойчиво находиться в одном из двух состояний, используется в оперативной памяти ПК.

Все виды информации в компьютере кодируются на машинном языке, в виде логических последовательностей нулей и единиц.

Цифры двоичного кода можно рассматривать как два равновероятных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.

Единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания BInary digiT (двоичная цифра).

Каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит (2 цифры несут информацию в 2 бита, три цифры — в 3 бита и так далее). Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.

Билет №5. Функциональная схема компьютера

По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные, портативные и карманные ПК.

Аппаратное обеспечение. Устройства, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование.

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ и изменять. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

У стройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

• устройства ввода информации

• устройства обработки информации

• устройства хранения

• устройства вывода информации.

Базовой аппаратной конфигурацией ПК называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером: Системный блок, Монитор, Клавиатура, Мышь.

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер...

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.

Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. В настоящее время наиболее распространены жидкокристаллические мониторы.

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Мышь — устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера. Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке.

Процессор – основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в мегабайтах (Мбайт) или в гигабайтах (Гбайт).

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски - Винчестер. Принцип хранения данных – магнитный.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM (ёмкость 650-700 Мбайт) и DVD-ROM (ёмкость 4,5 – 4,7 Гбайт).

Для чтения компакт-дисков служат дисководы. Основной параметр дисковода – скорость чтения.

Существуют также устройства CD-RW и D RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у винчестера, а оптический.