Программное обеспечение Вычислительной системы

Техническая база информационной технологии

2.1 Представление информации в ЭВМ

Любую информацию можно представить набором символов какого-либо алфавита. Алфавит, например, может включать цифры (0 ¸ 9), буквы, знаки препинания, знаки арифметических действий, специальные символы (*, $, & и др.). На основе алфавита строятся различные информационные объекты – числа, слова, формулы. Одну и ту же информацию можно представить набором символов различных алфавитов.

Для представления любой информации можно ограничиться алфавитом из 10 цифр (0 ¸ 9), причем, это не приводит к потере информации.

В современных ЭВМ всякая информация представляется всего двумя цифрами: 0 и 1. Это связано с тем, что электронные элементы, на базе которых создаются ЭВМ, могут находиться в одном из двух устойчивых состояний: намагничено – не намагничено, включено – выключено, высокое – низкое напряжение и т.д. Одно состояние обозначается (условно) «1», другое – «0». Поэтому вся информация в ЭВМ кодируется числами, записанными в двоичной системе счисления.

2.2 Системы счисления

Система счисления – это способ представления чисел с помощью некоторого множества символов, называемых цифрами.

Количество используемых цифр называется основанием системы счисления. Например, десятеричная, двоичная, шестнадцатеричная, восьмеричная и т.д.

Система счисления называется позиционной, если значение цифры в числе определяется ее позицией в последовательности цифр, изображающей число. Например, 15 7, 1 7 5, 7 23, 0,2 7 4.

Позиции цифр называются разрядами. Разряды нумеруются влево от запятой положительными числами 0, 1, 2 и т.д., вправо – отрицательными числами –1, -2 и т.д. Значение каждого разряда больше соседнего справа в число раз, равное основанию системы счисления.

Каждый разряд имеет вес, равный основанию системы счисления, возведенному в степень, равную номеру разряда. Например, 2568,34:

Запись числа:				8,
Номер разряда:					-1	-2
Вес разряда:	10^3	10^2	10^1	10^0	10^-1	10^-2
					0,1	0,01

В позиционной системе счисления с основанием S число X может быть представлено в виде полинома от S:

где a_i – любая цифра системы счисления.

Представим десятичное число (S=10) 2568,34 в виде полинома:

2568,34 = 2 × 10³ + 5 × 10² + 6 × 10¹ + 8 × 10⁰ + 3 × 10^-1 + 4 × 10^-2 = 2000 + 500 + 60 +8 + 0,3 +0,04 = 2568,34.

Двоичная система счисления – основная для представления информации в ЭВМ.

Основание – 2, цифры 0 и 1, числа называются двоичными.

Например, запишем двоичное число в виде полинома с S=10

,

Таким образом, преобразовали двоичное число в десятичное.

2.3 Форматы чисел в ЭВМ

В ЭВМ применяются 2 формы представления двоичных чисел (2 формата):

- естественная форма или формат с фиксированной точкой;

- нормальная форма или формат с плавающей точкой.

С фиксированной точкой все числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел местоположением запятой (точки).

Например

+00000.00187; -20853.14750

В этой форме можно представлять небольшой диапазон чисел. Если в результате вычислений получится число, выходящее за допустимый диапазон, дальнейшие вычисления будут неверными и теряют смысл.

В современных ЭВМ этот формат используется как вспомогательный и только для целых чисел.

С плавающей точкой каждое число представляется в виде двух групп цифр.

Первая группа называется мантиссой, вторая – порядком, причем модуль мантиссы должен быть меньше 1, а порядок – целым числом.

Число в формате с плавающей точкой может быть представлено как N = ± MP^±k, где

M – мантисса числа (значащая часть числа);

Р – основание системы счисления;

k – порядок числа.

Например, рассматриваемые числа запишутся так:

00251.12500 = 0.251125 × 10³

00000.00187 = 0.187 × 10^-2

-2085.14750 = -0.208531475 × 10⁵.

Эта форма имеет огромный диапазон отображения чисел и является основной.

Знак числа кодируется двоичной цифрой: код 0 означает «+», код 1 – «-».

2.4 Представление символьной информации

Для представления символьной информации в ЭВМ используется ASCII код.

Код ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Американский стандартный код обмена информацией) является международным и используется для кодирования управляющих символов, цифр и букв латинского алфавита, символов псевдографики и букв национального алфавита.

(Основной стандарт: коды 00 ¸ 7F, расширения – 80 ¸ FF). Символы кода расположены в строгом порядке, их 256, каждому соответствует единственный код в диапазоне 0 ¸ 255 (целые положительные числа).

Состав вычислительной системы называют конфигурацией. Вычислительная система включает в себя аппаратные и программные средства.

- Аппаратное обеспечение – устройства и приборы. Блочно-модульная конструкция: конфигурацию собирают из отдельных блоков и узлов.

- Программное обеспечение.

Программа – это упорядоченная последовательность команд. Программное и аппаратное обеспечение работают в неразрывной связи и непрерывном взаимодействии.

Программное обеспечение вычислительной системы можно распределить на несколько уровней. Более высокий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих более низких уровней.

Базовый уровень. Программы этого уровня отвечают за взаимодействия с базовыми аппаратными средствами. Хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ).

Системный уровень. Переходный, обеспечивает взаимодействие других программ. Программы этого уровня образуют ядро операционной системы. Наличие ядра ОС – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Утилиты. Назначение – автоматизация работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Большинство из них является внешними по отношению к ОС и служат для расширения ее функций.

Прикладной уровень. Это программы, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания: от производственных до творческих и развлекательно-обучающих.

Классификация:

1. Текстовые редакторы – предназначены для автоматизации ввода и редактирования текста. Примером такого редактора является Блокнот.

2. Текстовые процессоры – предоставляют возможность форматировать текст, помещать в текстовый документ графики, таблицы Excel, рисунки и другие объекты. Обладают некоторыми возможностями издательских систем, т.е. позволяют выполнять верстку текста. Пример – Microsoft Word.

3. Графические редакторы – для создания (или) обработки графических изображений.

· Растровые редакторы для объектов, состоящих из точек, обладающих свойствами яркости и цвета. Хорош, когда цвет важнее формы, для фотографических и полиграфических изображений. Применяются для ретуши, создания фотоэффектов и художественных композиций – коллажей.

· Векторные. Элементарным объектом является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ. Из линий создаются простейшие геометрические объекты (примитивы), из которых составляются более сложные композиции. Используются, например, в рекламном бизнесе.

· Редакторы трехмерной графики – для трехмерных (объемных) изображений. Позволяют создавать 3-х мерную анимацию. Графические редакторы Corel Draw, Photoshop и другие.

4. Системы управления базами данных (СУБД).

База данных – огромный массив структурированных данных, организованных в виде таблицы. Основные функции:

= создание пустой структуры БД;

= предоставление средств для ее заполнения;

= предоставление средств для поиска и фильтрации;

= выборка данных по различным параметрам и др.

Примером СУБД является пакет Microsoft Access.

5. Электронные таблицы.

Применяются для хранения различных типов данных и их обработки. В основном числовые данные, над которыми выполняют различные вычисления по формулам. Основное свойство – изменение содержания ячеек с данными, автоматически приводят к корректировке данных во всех других ячейках, связанных с примененной математической формулой, используются в сфере бухучета, это инструмент для анализа финансовых, сырьевых, товарных рынков и др. Примером являются электронные таблицы Microsoft Excel.

6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы) используются для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, приборостроении, архитектуре.

7. Настольные издательские системы. Для автоматизации верстки полиграфических изданий. От текстовых процессоров отличаются расширенными средствами управления взаимодействием текста с параметром страниц и графическими объектами. Они отличаются пониженными возможностями по автоматизации ввода и редактирования текста.

8. Экспертные системы. Для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Используются для принятия решений в юриспруденции, медицине, фармакологии, химии. Например, по совокупности признаков заболевания медицинские эксперты устанавливают диагноз, назначают лекарства и их дозировку и т.д. Особенность – способность к саморазвитию.

9. Редакторы HTML (Web-редакторы). Особы класс, обладают свойствами текстовых и графических редакторов. Для создания и редактирования Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документ – это электронный документ, имеющий ряд особенностей, связанных с передачей / приемом информации в Интернете.

10. Броузеры (обозреватели, средства просмотра Web). Для просмотра Web-документов, созданных в Web-редакторе. Воспроизводят не только текст и графики, но и музыку, человеческую речь, обеспечивают прослушивание радиопередач в Интернете, просмотр видеоконференций, работу с электронной почтой и многое др.

11. Интегрированные системы делопроизводства. Для автоматизации рабочего места руководителя. Основные функции: создание, форматирование и редактирование простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, координация деятельности подразделений и др.

12. Бухгалтерские системы. Сочетают в себе функции табличных и текстовых редакторов, электронных таблиц и СУБД. Используются с целью получения и обработки информации, необходимой для управления производственной деятельностью предприятия. К таким системам относятся «1С Бухгалтерия», «Галактика» и др.

13. Финансовые аналитические системы. Используются в банковских и биржевых структурах. Позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, сырьевых и товарных рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.

Дата добавления: 2014-01-07