Информация и данные. Количественные и качественные оценки информации

Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Данные – признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся.

Показатели качества информации: достаточность, реальность, возможность, удобство для восприятия, ценность к текущему времени.

2. Системы счисления вычислительной техники.

Изучение систем счисления, которые используются в компьютерах, важно для понимания того, каким образом производится обработка числовых данных в ЭВМ.

Система счисления — способ записи чисел с помощью заданного набора специальных символов (цифр) и сопоставления этим записям реальных значений. Все системы счисления можно разделить на непозиционные и позиционные. В непозиционных системах счисления, которые появились значительно раньше позиционных, смысл каждого символа не зависит от того места, на котором он стоит. Примером такой системы счисления является римская, в которой для записи чисел используются буквы латинского алфавита. При этом буква I всегда означает единицу, буква — V пять, X — десять, L — пятьдесят, C — сто, D — пятьсот, M — тысячу и т.д. Например, число 264 записывается в виде CCLXIV. Недостатком непозиционных систем является отсутствие формальных правил записи чисел и, соответственно, арифметических действий с многозначными числами.

В вычислительной технике применяются позиционные системы счисления. Позиционных систем счисления существует множество и отличаются они друг от друга алфавитом — множеством используемых цифр. Размер алфавита (число цифр в нем) называется основанием системы счисления. Последовательная запись символов алфавита (цифр) изображает число. Позиция символа в изображении числа называется разрядом. Разряду с номером 0 соответствует младший разряд целой части числа. Каждому символу соответствует определенное число, которое меньше основания системы счисления. В зависимости от позиции (разряда) числа значение символа умножается на степень основания, показатель которой равен номеру разряда.

Таким образом, целое положительное число А в позиционной системе счисления можно представить выражением:

(1)

где p — основание системы счисления, целое положительное число; a — cимвол (цифра); n — номер старшего разряда числа.

Обозначения цифр берутся из алфавита, который содержит p символов. Каждой цифре соответствует определенный количественный эквивалент. Обозначение ak следует понимать как цифру в k-м разряде. Всегда выполняется неравенство: ak<p.

Примером системы счисления является всем нам хорошо известная десятичная система счисления. Любое число в ней записывается с помощью цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Важно, что значение каждой цифры зависит от того места, на котором она стоит в этой записи. Например, 1575: цифра 5 в записи числа встречается дважды: цифра 5 в последнем разряде — число единиц, а цифра 5, находящаяся в записи числа левее, — число сотен. Т.к. значение каждой цифры (ее "вес") определяется той позицией, которую цифра занимает в записи числа, то система счисления называется позиционной. В десятичной системе счисления значение единицы каждого разряда в 10 раз больше единицы соседнего с ним правого разряда. Само число 10 называется основанием системы счисления, а цифры, используемые в десятичной системе — базисными числами этой системы.

В компьютере для представления информации используются десятичная, двоичная и шестнадцатеричная системы счисления. Количество цифр, которое требуется для изображения числа в позиционной системе счисления, равно основанию системы счисления р. Например, для записи чисел в двоичной системе счисления требуется две цифры, в десятичной — десять, а в шестнадцатеричной — шестнадцать.

Двоичная система счисления имеет набор цифр {0, 1}, р=2.

Двоичная система счисления имеет особую значимость в информатике: внутреннее представление любой информации в компьютере является двоичным, т.е. описывается набором символов только из двух знаков 0 и 1.

Представление информации, хранящейся в памяти компьютера, в ее истинном двоичном виде весьма громоздко из-за большого количества цифр. Поэтому при записи такой информации на бумаге или выводе ее на экран принято использовать восьмеричную или шестнадцатеричную системы счисления. В современных компьютерах чаще используется шестнадцатеричная система счисления. Пример:

Для перевода целых чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием р:

-Последовательно делить заданное число и получаемые целые части на новое основание счисления (р) до тех пор, пока целая часть не станет меньше нового основания счисления.

-Полученные остатки от деления, представленные цифрами из нового счисления, записать в виде числа, начиная с последней целой части. Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы счисления в систему с основанием р, необходимо разделить ее на р, остаток даст младший разряд числа. Полученное частное вновь делят на р — остаток даст следующий разряд числа и т.д.

Пример: Перевести десятичное число 25 в двоичную систему счисления:

25: 2 = 12 (остаток 1);

12: 2 = 6 (остаток 0),

6: 2 = 3 (остаток 0),

3: 2 = 1 (остаток 1),

1: 2 = 0 (остаток 1).

Таким образом, 25(10) = 11001(2).

Перевод чисел из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную производится аналогично. Преобразования чисел из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и наоборот просты потому, что числа 8 и 16 являются целыми степенями числа 2.

Например: 12345667(8) = 001 010 011 100 101 110 110 111(2) =

= 1 010 011 100 101 110 110 111(2);

1100111(2) = 001 100 111(2) = 147(8)

3. Организация ЭВМ по Фон Нейману. Поколения ЭВМ. Классификация современных компьютеров.

Поколения ЭВМ:

• Первые ЭВМ появи ЭВМ;

лись после 1945 г.

• 1-е поколение - 1950 – 1960 г.г. – ламповые ЭВМ;
• 2-е поколение -1960 – 1970 г.г. – транзисторные ЭВМ;
• 3-е поколение- 1970 – 1980 г.г. – интегральные схемы ЭВМ;
• 4-е поколение- 1980 – 1990 г.г. – большие и сверхбольшие интегральные схемы ЭВМ;
• 5-е поколение- 1990 – наше время – сверхсложные микропроцессоры;
• 6-е и последующие – оптоэлектронные компьютеры, моделирование биологических систем.

Классификация современных компьютеров:

По условиям эксплуатации:

· офисные (универсальные);

· специальные.

Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

Cпециальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

По производительности и характеру использования:

· микрокомпьютеры, в том числе — персональные компьютеры;

· миникомпьютеры;

· мэйнфреймы (универсальные компьютеры);

· суперкомпьютеры.

Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию. Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные машины — от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.

Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объём порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 — 300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 — 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе. Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает более 300 Терабайт. Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

Суперкомпьютеры — это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп — миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края.

В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

4. Базовая комплектация персонального компьютера. Виды мониторов и принципы их работы:

Базовая комплектация:

· системный блок;

· монитор – вывод на экран графической и текстовой информации;

· клавиатура;

· мышь.

Виды мониторов: ЭЛТ-мониторы и плоские панели.

ЭЛТ-мониторы: в основе всех подобных мониторов лежит электронно-лучевая трубка (ЭЛТ - кинескоп). Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Люминофор начинает светиться под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом.

Плоские панели делятся на:

· ЖК-дисплей: он состоит из ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой располагаются жидкие кристаллы) и источников света для подсветки. Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых перпендикулярны.

• Плазменные: газоразрядный экран основан на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря, в плазме.
• Светоизлучающие: полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений – полимеров, который эффективно излучает свет, если через него пропустить электрический ток.

5. Внутреннее устройство системного блока.

Материнская плата – основной компонент компьютера. На ней находится центральный процессор, совершающий основные операции при работе компьютера и управляющий всеми устройствами, включая оперативную память, где хранятся данные и программы для процессора и других устройств. В частности, имеются специальные разъемы для установки плат расширения, которые могут быть: звуковой платой, внутренним модемом, видеоплатой для вывода данных на монитор и другие.

Блок питания предназначен для снабжения электропитанием всех устройств, находящихся внутри системного блока через провода, которые выходят из блока питания.

Накопители на дисках:

жесткий диск (емкость, скорость передачи данных, размер), накопитель на жестких дисках сохраняет информацию для того, чтобы можно было продолжить с ней работу после выключения электропитания.;

гибкий магнитный диск;

оптические диски (CD-ROM, CD-R,CD-RW,DVD-ROM,DVD-R,DVD-RW, Blue Ray DVD, HD DVD);

видеокарта - качество изображения;

звуковая карта – обработка звука.

Устройство считывания гибких дисков позволяет работать с дискетами, записывая или считывая с них программы и данные. Дискеты в основном используются для переноса информации от одного компьютера на другой или для хранения данных и используются в устаревших компьютерах.

6. Системы, расположенные на материнской плате. Основные характеристики микропроцессора.

Любая материнская плата состоит из следующих логических групп устройств:

Набор портов и разъемов для подключения различных устройств компьютера. Информационной магистралью, связывающей их воедино, является Шина. Системная шина состоит из адресной шины, шины данных, шины команд Именно с ее помощью передаются сигналы между устройствами компьютера, а также доставляется информация к Центральному Процессору. Сюда также входит некоторый базовый набор микросхем - "чипсет", с помощью которого системная плата производит контроль над всем, что происходит в системном блоке. Также сюда входит микросхема под названием BIOS, которая является некоторым координационным центром материнской платы.

Встроенные (интегрированные) дополнительные устройства компьютера. Существуют на материнских платах такие переключатели как " джамперы ", с помощью которых регулируются параметры работы системной платы, с их помощью можно также "обнулять" содержимое микросхемы BIOS. Также существуют некоторые разъемы питания, к которым в свою очередь подключается кулер и индикаторы, расположенные на системном блоке.

На материнской плате расположено множество различных деталей, все они выполняют определенную важную роль, но большая часть функций ложится на плечи нескольких микросхем, которые в комплексе называют простым словом - "чипсет". Именно от чипсета зависит, какой тип памяти и процессора будет поддерживать материнская плата, а также будет зависеть и скорость передачи данных по шине к устройствам компьютера. Как известно, основная функция системной платы заключается в "наведении мостов" между устройствами компьютера, поэтому главные составляющие любого чипсета также можно назвать "мостами". В чипсете имеется два "моста" и каждый из них является отдельным чипом-микросхемой и имеет четкую задачу:

"северный" мост соединяет между собой процессор, оперативную память, отвечает за работу с внутренней шиной;

"южный" мост управляет всеми подключенными периферийными устройствами компьютера, а также внутренними контроллерами (звук, сеть, порты и т.д.).

Процессор - это выращенный по определенной технологии кристалл кремния, который содержит в себе множество отдельных элементов - транзисторов, соединенных металлическими контактами. С их помощью процессор работает с данными, занимается вычислениями, производя конкретные математические операции с числами, из которых и состоит любая поступающая в компьютер информация.

В принципе центральный процессор в устройстве компьютера не единственный, собственный процессор имеет видеоплата, звуковая карта, а также множество различных внешних устройств таких, например, как принтер или сканер. Эти микросхемы работают совместно с Центральным Процессором, но в отличие от него отвечают чисто за определенную функцию компьютера, например за обработку звука или за создание изображения на экране монитора.

На любом кристалле процессора располагаются:

Ядро процессора - это основное вычислительное устройство компьютера. Именно здесь обрабатываются все данные, поступающие в процессор.

Сопроцессор - дополнительный блок, входящий в устройство компьютера, который предназначен для особо сложных математических вычислений. Он активно применяется при работе с графическими или мультимедийными программами.

Кэш-память - буферная память - это некоторый накопитель для данных. В современных процессорах часто применяется 2 типа кэш-памяти:

первого уровня - небольшая, объемом всего несколько десятков килобайт, но зато сверхбыстрая память

второго уровня - чуть помедленнее, зато объемом - от 128 килобайт до 2 мегабайт.

Три основных модификации процессора:

"Офисная" - используется для работы с компьютерными играми и мультимедийными программами.

"Домашняя" - универсальные процессоры для домашних персональных компьютеров.

"Игровая" - особо мощные процессоры, входящие в устройство компьютера, которые используются для таких серьезных задач, как обработка видео или работа с трехмерной графикой, а также и для компьютерных игр.

Характеристики процессора:

Тактовая частота -это количество элементарных операций или тактов, которые процессор выполняет в течение одной секунды.

Количество процессоров (ядер)

На сегодняшний день двухядерные процессоры Core2 Two Duo, входящие в устройство компьютера, уже заполонили особую часть рынка и не за горами на смену им эпоха четырехядерных процессоров Core Two Quad. Через каждый год количество ядер в процессорах постоянно удваивается.

Разрядность процессора - это максимальное количество бит информации, которое процессор способен обрабатывать и передавать одновременно.

Тактовая частота - скорость, с которой процессор черпает информацию. А разрядность характеризует объем информации, которая входит в его виртуальную память в один присест.

До определенного времени все процессоры в устройстве компьютера были 32-разрядными. С течением времени разрядность информационной магистрали шины, по которой в процессор поступает информация от иных устройств компьютера, изменилась. Она стала 64-битной.

Частота шины – у шины, как и у процессора, есть своя так называемая пропускная способность, называемая частотой. Чем выше этот показатель, тем лучше.

Размер кэш-памяти: кэш-память в процессоре как правило бывает двух видов. Самая быстрая - это кэш-память первого уровня, которая в свою очередь обладает не большим объемом памяти в 16, 32 кб.

Второй вид - это кэш-память второго уровня, которая как правило менее быстрая, но зато более объемная, объем ее достигает 2 Мб. При этом надо отметить, что каждое ядро многоядерного процессора имеет собственную кэш-память определенного объема.

7. Классификация вычислительных сетей по различным признакам. Эталонная модель OSI.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Общая классификация: Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

1. Территориальная распространенность;

2. Ведомственная принадлежность;

3. Скорость передачи информации;

4. Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

-Локальные – это сети, перекрывающие территорию в пределах нескольких километров (ЛВС – LAN – высокая скорость передачи данных);

-региональные – расположенные на территории города или области (РВС –MAN – обслуживание мегаполисов и т.д.),

- глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Internet, ГВС – WAN – низкая скорость передачи данных)

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети.

- Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

-Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах.

Дата добавления: 2015-04-24