«Информатика». 1 ый семестр 2 Задание...

1611 "ИНФОРМАТИКА" 1-ЫЙ СЕМЕСТР, (после 9 класса). S44 1

1 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА.

"ИНФОРМАТИКА" 1-ЫЙ СЕМЕСТР, (после 9 класса).

«Информатика». 1-ый семестр. 01.Вопросы по дисциплине «Информатика». 1-ый семестр. 62 вопроса.

02. Контрольные вопросы по темам. 13 вопросов.

03.Тестовые задания. 22 вопроса.

04.Материал. 10 тем.

05.Литература.

2 Задание (САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА). Ответить на вопросы в конспекте, выполнить тестовое задание, законспектировать материал и ответить на вопросы в конспекте.

3 01.Вопросы по дисциплине «Информатика». 1-ый семестр (после 9 кл.)

1) 01.ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ.

2) На какие разделы делится предметная область информатики как науки?

3) Чем различаются сигналы и данные?

4) Дайте определение информации.

5) Как происходит кодирование информации?

6) Как получить информацию из данных?

7) Что такое информационный процесс?

8) Перечислите основные свойства информации.

9) Что такое информационный ресурс?

10) Укажите основные черты и направления перехода к информационному обществу.

11) 02.ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ ЭВМ.

12) Как определяется количество информации?

13) Перечислите единицы измерения информации.

14) Какие системы счисления вы знаете?

15) В чем преимущество двоичной системы счисления?

16) Как кодируются числа в двоичной системе счисления?

17) Как кодируется текстовая и графическая информация?

18) Как кодируется звуковая информация?

19) Перечислите основные узлы в устройстве ЭВМ.

20) Дайте классификацию ЭВМ по поколениям, по назначению, по производительности

и характеру использования.

21) 03.АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПЭВМ.

22) Перечислите состав базовой аппаратной конфигурации ПК.

23) Перечислите внутренние устройства системного блока.

24) Как взаимодействуют устройства системного блока при обработке информации?

25) Назовите основные характеристики процессора и памяти материнской платы.

26) Какие устройства компьютера относятся к внутренним, а какие к периферийным?

Перечислите их.

27) Какие устройства ввода и вывода данных вы знаете?

28) Какие устройства хранения данных и их обмена вы знаете?

29) Что такое мультимедиа? Какие устройства входят в мультимедийный ПК?

30) Что такое программное обеспечение компьютера?

31) Приведите классификацию программного обеспечения.

32) Что такое межпрограммный интерфейс?

33) Какие уровни программного обеспечения вы знаете?

34) Что такое интегрированные пакеты прикладных программ?

35) Какие антивирусные программы вы знаете?

36) Какие современные компьютерные технологии вы знаете? Назовите область их

применения.

37) Назначение компьютерных сетей.


38) Общие принципы организации электронной почты и всемирной сети. Интернет.

39) 04.ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОБОЛОЧКИ ОС.

40) Назначение операционной системы.

41) Состав операционной системы MS-DOS.

42) Что такое файл? Перечислите принципы организации файловой системы MS-DOS.

43) Как организуется навигация по файловой системе?

44) Перечислите основные команды DOS.

45) Как отформатировать и создать системную дискету?

46) 06.ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ.

47) Назначение текстового процессора.

48) Какие базовые приемы работы с текстом вы знаете?

49) Как ввести, отредактировать и отформатировать текст?

50) Как использовать набор инструментов при работе с текстом?

51) Как изменит шрифт текста, выделить часть текста?

52) Как вставить рисунок в текст?

53) Как создать и сохранить текстовый документ?

54) Как распечатать документ в заданном формате?

55) 07.ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.

56) Какие виды компьютерной графики вы знаете?

57) Назначение графических редакторов.

58) Как использовать панель инструментов в графическом редакторе?

59) Как использовать графические примитивы?

60) Как создать и отредактировать графическое изображение?

61) Как добавить текст в рисунок?

62) Как сохранить и распечатать графический файл?

4 02. Контрольные вопросы по темам.

1) Информация и информационные процессы. Виды информации, способы ее

обработки. Информация в реальном мире. Понятие информации. Свойства

информации.

2) Информационные процессы. Информационная деятельность человека.

Информационная технология. Информационный ресурс. Переход к информационному

обществу.

3) Общие принципы организации и работы эвм. Арифметические основы эвм.

Системы счисления. Двоичная система счисления. Системы счисления, применяемые в

эвм. Перевод чисел.

4) Физические и логические основы эвм. Построение блок-схем логических

узлов эвм.

5) Устройство эвм. Структурная схема эвм. Классификация эвм.

6) Аппаратные и программные средства пэвм. Состав эвм. Функциональная

организация компьютера. Базовая аппаратная конфигурация персонального

компьютера; системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Внутреннее устройство

системного блока. Микропроцессор, память компьютера, жесткий диск, дисковод и

дискеты, компакт-диск.

7) Программное обеспечение эвм. Классификация программного обеспечения

эвм. Базовое, системное, служебное и прикладное программное обеспечение. Драйверы,

утилиты, архиваторы, антивирусные программы. Пакеты прикладных программ.

Текстовые редакторы и процессоры. Графические редакторы. Электронные таблицы.

8) Сети эвм. Классификация сетей. Локальные и глобальные сети.

Вычислительные сети. Модемы. Электронная почта, базы данных, сеть интернет. Поиск

информации.

9) Аппаратные и программные средства.

10) Операционные системы. Операционная система ДОС. Полное имя файла.

11) Действия с каталогами в системе ДОС.

12) Команды ДОС.

13) Действия с файлами в системе ДОС.


5 03.Тестовые задания. 1. Компьютер — это:

1. устройство для работы с текстами; 2. электронное устройство для обработки чисел; 3. устройство для хранения информации любого вида; 4. многофункциональное электронное устройство для обработки информации; 5. устройство для обработки аналоговых сигналов.

2. Постоянное запоминающее устройство служит для хранения:

1. программ начальной загрузки компьютера и тестирования его узлов; 2. программы пользователя во время работы; 3. особо ценных прикладных программ; 4. постоянно используемых программ; 5. особо ценных документов.

3. При подключении компьютера к телефонной сети используется:

1. принтер; 2. факс; 3. сканер; 4. модем; 5. монитор.

4. Укажите перечень основных устройств персонального компьютера:

1. микропроцессор, сопроцессор, монитор; 2. центральный процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода; 3. монитор, винчестер, принтер; 4. АЛУ, УУ, сопроцессор; 5. сканер, мышь монитор, принтер.

5. Магистрально-модульный принцип архитектуры современных персональных

компьютеров подразумевает такую логическую организацию его аппаратных

компонент, при которой: 1. каждое устройство связывается с другими напрямую;

2. все они связываются друг с другом через магистраль, включающую в себя шины

данных, адреса и управления; 3. каждое устройство связывается с другими напрямую, а также через одну

центральную магистраль; 4. устройства связываются друг с другом в определенной фиксированной

последовательности (кольцом); 5. связь устройств друг с другом осуществляется через центральный процессор, к

которому они все подключаются.

6. Укажите перечень устройств, входящих в состав процессора: 1. оперативное запоминающее устройство, принтер; 2. кэш-память, видеопамять; 3. сканер, ПЗУ; 4. арифметико-логическое устройство, устройство управления; 5. дисплейный процессор, видеоадаптер.

7. Во время исполнения прикладная программа хранится:

1. в видеопамяти; 2. в процессоре; 3. в оперативной памяти; 4. в ПЗУ; 5. на жестком диске.


8. Процесс хранения информации на внешних носителях принципиально

отличается от процесса хранения информации в оперативной памяти: 1. способами поиска хранимой информации; 2. объемом хранимой информации; 3. различной скоростью Доступа к хранимой информации; 4. возможностью защиты информации;

5. тем, что на внешних носителях информация может храниться после отключения

питания компьютера.

9. Какое из устройств используется для ввода информации? 1. Процессор; 2. принтер; 3. ПЗУ; 4. клавиатура; 5. монитор.

10. Для долговременного хранения информации служит:

1. оперативная память; 2. процессор; 3. внешний носитель; 4. дисковод; 5. блок питания.

11. Дисковод — это устройство для:

1. обработки команд исполняемой программы; 2. вывода информации на бумагу; 3. хранения команд исполняемой программы; 4. долговременного хранения информации; 5. чтения/записи данных с внешнего носителя.

12. Манипулятор «мышь» — это устройство:

1. модуляции и демодуляции; 2. считывания информации; 3. долговременного хранения информации; 4. ввода информации; 5. для подключения принтера к компьютеру.

13. Скорость работы компьютера зависит от:

1. тактовой частоты; 2. наличия или отсутствия подключенного принтера; 3. организации интерфейса операционной системы; 4. объема внешнего запоминающего устройства; 5. объема обрабатываемой информации.

14. Адресуемость оперативной памяти означает:

1. дискретность структурных единиц памяти; 2. энергозависимость оперативной памяти; 3. возможность произвольного Доступа к каждой единице памяти; 4. наличие номера у каждой ячейки оперативной памяти; 5. энергонезависимость оперативной памяти.

15. Хранения информации на внешних носителях принципиально отличается от

процесса хранения информации в оперативной памяти: 1. способами поиска хранимой информации; 2. объемом хранимой информации; 3. различной скоростью Доступа к хранимой информации; 4. возможностью защиты информации;

5. тем, что на внешних носителях информация может храниться после отключения

питания компьютера.


16. Какое из устройств используется для ввода информации?

1. Процессор; 2. принтер; 3. ПЗУ; 4. клавиатура; 5. монитор.

17. Для долговременного хранения информации служит: 1. оперативная память; 2. процессор; 3. внешний носитель; 4. дисковод; 5. блок питания.

18. Дисковод — это устройство для:

1. обработки команд исполняемой программы; 2. вывода информации на бумагу; 3. хранения команд исполняемой программы; 4. долговременного хранения информации; 5. чтения/записи данных с внешнего носителя.

19. Манипулятор «мышь» — это устройство:

1. модуляции и демодуляции; 2. считывания информации; 3. долговременного хранения информации; 4. ввода информации; 5. для подключения принтера к компьютеру.

20. Скорость работы компьютера зависит от:

1. тактовой частоты; 2. наличия или отсутствия подключенного принтера; 3. организации интерфейса операционной системы; 4. объема внешнего запоминающего устройства; 5. объема обрабатываемой информации.

21. Адресуемость оперативной памяти означает: 1. дискретность структурных единиц памяти; 2. энергозависимость оперативной памяти; 3. возможность произвольного Доступа к каждой единице памяти; 4. наличие номера у каждой ячейки оперативной памяти; 5. энергонезависимость оперативной памяти.

22. Укажите наиболее точное описание процесса преобразования звуковых волн в

двоичный код в памяти компьютера:

1. звуковая волна — микрофон — переменный электрический ток — двоичный код — память ПК;

2. микрофон — звуковая волна — аудиоадаптер — двоичный код — память ПК; 3. память ПК — двоичный код — аудиоадаптер — звуковая волна — микрофон —

переменный электрический ток; 4. звуковая волна — микрофон — переменный электрический ток — аудиоадаптер

— двоичный код — память ПК; 5. микрофон — переменный электрический ток — двоичный код — память ПК.


6 04.Материал. Темы:

1.. Техника безопасности. Клавиатура. Цели и задачи дисциплины. 2.. Информация и информационные процессы. Виды информации, способы ее обработки. 3.. Информационные процессы. 4.. Общие принципы организации и работы ЭВМ. 5.. Физические и логические основы ЭВМ. 6..Устройство ЭВМ. Структурная схема ЭВМ. Классификация ЭВМ. 7.. Аппаратные и программные средства ПЭВМ. Состав ПЭВМ. 8.. Программное обеспечение ЭВМ. 9.. Сети ЭВМ. Классификация сетей. 10.. Аппаратные и программные средства.

1.. Техника безопасности. Клавиатура. Цели и задачи дисциплины.

ИНСТРУКЦИЯ по технике безопасности в лаборатории технических средств обучения.

Обучаемые обязаны:

1. Соблюдать тишину и порядок.

2. Выполнять требования преподавателя и лаборанта.

3. Находясь в сети работать только под своим именем и паролем.

4. Соблюдать режим работы (согласно п.9.4.2 Санитарных правил и норм).

5. При появлении рези в глазах, резком ухудшении видимости, невозможности

сфокусировать взгляд или навести его на резкость, появления боли в пальцах и

кистях рук, усиления сердцебиения немедленно покинуть рабочее место, сообщить

о происшедшем преподавателю и обратиться к врачу.

6. После окончания работы завершить все активные программы и корректно

выключить компьютер.

7. Оставить рабочее место чистым.

Работая за компьютером необходимо соблюдать правила:

1. Расстояние от экрана до глаз – 70 – 80 см (расстояние вытянутой руки).

2. Вертикально прямая спина.

3. Плечи опущены и расслаблены.

4. Ноги на полу и не скрещены.

5. Локти, запястья и кисти на одном уровне.

6. Локтевые, тазобедренные, коленные, голеностопные суставы под прямым углом.

Требования безопасности в аварийных ситуациях:

1. При появлении программных ошибок или сбоях оборудования обучаемый

(пользователь) должен немедленно обратиться к преподавателю (лаборанту).

2. При появлении запаха гари, необычного звука немедленно прекратить работу, и

сообщить преподавателю (лаборанту).

Правильные действия.

1. Голова прямо.

2. Плечи расслаблены.

3. Спина прямая и имеет опору.

4. Во время работы глаза смотрят вперед.

5. Кисти и предплечья на одной линии.

6. Опора сидения оказывает незначительное давление на бедро снизу.

7. Стопы расположены на подставке.

8. Монитор расположен на уровне глаз.

9. Рабочие материалы расположены перед учеником.


Не правильные действия.

1. Скручивание шеи при взгляде на монитор.

2. Далеко отодвинутая клавиатура вызывает напряжение в плече.

3. Спина не имеет опоры.

4. Край стула нарушает кровообращение в ногах.

5. Неправильное расположение монитора.

6. Рабочее место перегружено ненужными предметами.

7. Неправильное расположение настольной лампы.

8. Далеко отодвинутая мышь вызывает напряжение в плече.

9. Ноги не имеют опоры на полу.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ 1.1 Понятие, содержание, объект и предмет информатики Информатика - это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина,

изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой

информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика развивается сама по себе и, активно используя достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, так как строит различные модели управления объектами.

Информатика – научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения: в разработке вычислительных систем и программного обеспечения; теории информации, изучающей процессы, связанные с передачей, приемом,

преобразованием и хранением информации; методах искусственного интеллекта, позволяющих создавать программы для решения

задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

системном анализе, заключающемся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать;

методах машинной графики, анимации, средствах мультимедиа; средствах телекоммуникации, в том числе глобальных компьютерных сетях,

объединяющих все человечество в единое информационное сообщество; разнообразных приложениях, охватывающих производство, науку, образование,

медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Информатику представляют состоящей из трех частей: технические, программные и

алгоритмические средства. Технические средства, т. е. аппаратура компьютеров, в английском языке

обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".

Для программных средств выбрано (а точнее, создано) слово Software (буквально – "мягкие изделия"), подчеркивающее равнозначность программного обеспечения и самой машины и способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться, развиваться.

Программное обеспечение – это совокупность всех программ, используемых компьютерами, а также вся область деятельности по их созданию и применению.


Объектом информатики выступают автоматизированные, основанные на ЭВМ и телекоммуникационной технике, информационные системы различного класса и назначения. Рассматриваются все стороны их разработки, проектирования, создания, анализа и использования на практике.

Предмет информатики как науки составляют аппаратное и программное обеспечение средств вычислительной техники, средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения, средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом, поэтому

средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами – интерфейсом пользователя.

Задачи, роль и место курса информатики в подготовке специалистов Цели изучения дисциплины: 1. Подготовка выпускника к деятельности в территориальных органах и

подразделениях связи специального назначения Службы специальной связи и информации ФСО РФ на инженерных и командных должностях на базе полученных в соответствии со специальностью, знаний, умений и навыков в области автоматизированных систем обработки информации и управления.

2. Развитие у подготавливаемых специалистов основ информационного мышления и культуры, адекватных современному уровню развития информационной науки и новым информационным технологиям.

3. Формирование знаний и умения использовать естественно-научные знания информатики и математики, необходимые для выполнения служебной деятельности в различных сферах развивающегося информационного общества: социально-правовой, информационной, обеспечения информационной безопасности личности, общества и государства, защиты конфиденциальной информации и сведений, составляющих государственную, коммерческую и другие виды тайны; постановки информационных задач, моделирования и анализа информации; осуществления дальнейшего профессионального самообразования в области информатики и математики.

Задачи изучения дисциплины: 1. Создание научных представлений об информатике как особом способе познания

мира, об их месте и роли в общей системе социально-экономических, гуманитарных, естественнонаучных, общепрофессиональных и специальных дисциплин.

2. Развитие информационной культуры, в которой рассматриваются основные положения информатизации общества, понятия информации, ее свойств, характеристик, современных информационных технологий.

3. Ознакомление с научно-методологической, методической, понятийной основами информатики, а также с особенностями использования в изучении и исследовании правовых учений, процессов, общественных отношений.

4. Изучение концептуальных взглядов, направлений, проблем, перспектив развития информатики.

5. Изучение современных принципов, методов и средств сбора, обработки, передачи, хранения и переработки информации, в том числе правовой.

6. Изучение методических и практических проблем технологии автоматизации видов и сфер государственно-правовой деятельности и связанных с ними процессов обработки информации.

7. Приобретение необходимых знаний в области алгоритмизации и программирования задач профессиональной деятельности.

8. Получение знаний устройства и основных принципов работы персонального компьютера как основного инструмента по обработке информации.

9. Овладение умениями использования и работы с современными информационными технологиями, а также со стандартным и специализированным программным обеспечением:

- привитие умения эффективного использования персональных компьютеров в правореализационной и правотворческой деятельности;


− формирование адаптивности специалиста к непрерывному изучению основных видов и средств представления и обработки информации;

− приобретение знаний об организации внедрения, методах и способах использования новых информационных технологий для повышения эффективности государственной деятельности;

− изучение базовых понятий, положений, современных проблем и направлений обеспечения информационной безопасности личности, общества и государства и информационных систем;

− привитие навыков информационного мышления при решении задач оперативно-служебной деятельности;

− раскрытие содержания общих понятий о численной реализации задач с целевыми функциями на персональных компьютерах.

В результате изучения дисциплины "Информатика" специалисты должны

соответствовать государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки специалиста, а также дополнениям к государственным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника.

В результате изучения дисциплины "Информатика" студенты должны знать: - характеристики и архитектуру основных классов ЭВМ; - структуру, технические характеристики и особенности построения основных

устройств современных ЭВМ; - принципы алгоритмизации, технологию разработки программ решения

информационных и вычислительных задач с помощью ЭВМ; - один из языков программирования высокого уровня (Turbo Pascal); - назначение и возможности текстовых и табличных процессоров, интегрированных

программных средств; - назначение, принцип построения и возможности систем управления базами данных

(СУБД); - назначение и возможности операционных систем и системного программирования; уметь: - работать с операционной системой (ОС) и ее оболочками; - составлять программу обработки информации; - формализовать прикладную задачу и разработать алгоритм ее решения на ЭВМ; - работать с текстовыми и табличными процессорами и СУБД; - работать с пакетами прикладных программ специального назначения; - организовывать грамотную эксплуатацию вычислительной техники; иметь представление: - о современной технологии программирования сложных систем обработки

информации; - способах защиты информации, обрабатываемой на ЭВМ, от несанкционированного

доступа, копирования, уничтожения, а также основных способах борьбы с компьютерными вирусами.

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало

революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в области овладения веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.

Рост производства компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание

новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: производстве, науке, образовании, медицине и т. д.


КЛАВИАТУРА. 01. Все клавиши можно условно разделить на несколько групп:

алфавитно-цифровые клавиши; функциональные клавиши; управляющие клавиши; клавиши управления курсором; цифровые клавиши.

В центре расположены алфавитно-цифровые клавиши, очень похожие на клавиши обычной пишущей машинки. На них нанесены цифры, специальные символы («!», «:», «*» и т.д.), буквы русского алфавита, латинские буквы. С помощью этих клавиш вы будете набирать всевозможные тексты, арифметические выражения, записывать свои программы. В нижней части клавиатуры находится большая клавиша без символов на ней – «Пробел». «Пробел» используется для отделения слов и выражений друг от друга.

Русские клавиатуры двуязычные, поэтому на их клавишах нарисованы символы как русского, так и английского алфавитов. В режиме русского языка набираются тексты на русском языке, английского — на английском.

Алфавитно-цифровая клавиатура — основная часть клавиатуры с алфавитно-цифровыми клавишами, на которых нарисованы символы, вместе со всеми тесно прилегающими управляющими клавишами.

Виды клавиатуры отличаются друг от друга формой некоторых управляющих

клавиш и расположением клавиши с символом бэкслеша \. Алфавитно-цифровые клавиши изображены белым цветом, управляющие —

серым. На левой стороне клавиш нарисованы символы, которые набираются в режиме английского языка. На правой — символы режима русского языка, если они отличаются от английского. Если в обоих режимах набирается один и тот же символ, то этот символ справа не рисуется.

Функциональные клавиши F1 – F12, размещенные в верхней части клавиатуры, запрограммированы на выполнение определенных действий (функций). Так, очень часто клавиша F1 служит для вызова справки.

Место ввода очередного символа на экране монитора отмечается мигающей черточкой – курсором.

Для перемещения курсора служат клавиши управления курсором, на них

изображены стрелки, направленные вверх, вниз, влево и вправо. Эти клавиши перемещают курсор на одну позицию в соответствующем направлении. Клавиши PageUp и PageDown позволяют «листать» документ вверх и вниз, а клавиши Home и End переводят курсор в начало и конец строки.

Очень часто используются управляющие клавиши. Они не собраны в одну группу,

а размещены так, чтобы их было удобно нажимать. Клавиша Enter (иногда изображается со стрелкой) завершает ввод команды и

вызывает ее выполнение. При наборе текста служит для завершения ввода абзаца. Клавиша Esc расположена в верхнем углу клавиатуры. Обычно служит для отказа

от только что выполненного действия. Клавиши Shift, Ctrl, alt корректируют действия других клавиш. Цифровые клавиши – при включенном индикаторе Num Lock удобная клавишная

панель с цифрами и знаками арифметических операций. Расположенными, как на калькуляторе. Если индикатор Num Lock выключен, то работает режим управления курсором. Замечание: название "Num Lock"в буквальном переводе означает "фиксация цифр

2.. Информация и информационные процессы.

Виды информации, способы ее обработки.

ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ 1.1. Информация. Информационные объекты различных видов

Информатика - это наука об организации процессов получения, хранения, обработки и передачи информации в системах различной природы. Информатика также изучает возможность автоматизации информационных процессов компьютерными средствами.


Синонимом слова "компьютер" является "электронно-вычислительная машина" или ЭВМ. Персональный компьютер - один из видов компьютеров наряду с многопроцессорными и мульти системными компьютерами. Сущность же компьютера - это транзисторная технология, которая реализована во всей современной радиотехнике. Более того, процессор как основа компьютера также не является уникальным явлением, так как процессоры сегодня могут иметь как телефоны, телевизоры, так и другие бытовые устройства (Посмотреть флеш-анимацию).

Информация (в переводе с латинского informatio - разъяснение, изложение) - это ключевое понятие современной науки, которое стоит в одном ряду с такими как "вещество" и "энергия". Существует три основные интерпретации понятия "информация".

Научная интерпретация. Информация - исходная общенаучная категория,

отражающая структуру материи и способы ее познания, несводимая к другим, более простым понятиям.

Абстрактная интерпретация. Информация - некоторая последовательность символов, которые несут как вместе, так в отдельности некоторую смысловую нагрузку для исполнителя.

Конкретная интерпретация. В данной плоскости рассматриваются конкретные исполнители с учетом специфики их систем команд и семантики языка. Так, например, для машины информация - нули и единицы; для человека - звуки, образы, и т.п.

В настоящее время термин информация имеет глубокий и многогранный смысл.

Во многом, оставаясь интуитивным, он получает разные смысловые наполнения в разных отраслях человеческой деятельности:

в житейском аспекте под информацией понимают сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами (Посмотреть флеш-анимацию);

в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (Посмотреть флеш-анимацию);

в теории информации (по К.Шеннону) важны не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую неопределенность;

в кибернетике, по определению Н. Винера, информация - эта та часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;

в семантической теории (смысл сообщения) - это сведения, обладающие новизной, и

так далее... Такое разнообразие подходов не случайность, а следствие того, что выявилась

необходимость осознанной организации процессов движения и обработки того, что имеет общее название - информация.

1.2. Виды и свойства информации По способу восприятия информацию разделяют на следующие виды: визуальная,

аудиальная, вкусовая, обонятельная и тактильная. Такое деление основывается на чувствах, с помощью которых информация воспринимается человеком: зрение, слух, вкус, обоняние и осязание соответственно. Научные исследования показывают, что свыше 90% информации, получаемой человеком из внешнего мира, приходится на зрение и слух, около 10% - на вкус, обоняние и осязание. Мир живой природы дает великое множество примеров, когда органы чувств (органы получения информации) достигли удивительного совершенства: зоркость глаза орла, круговое поле зрения стрекозы, тонкость обоняния и слуха диких животных. Встречаются у животных и органы чувств, которых человек не имеет. Это боковая линия у рыб, ультразвуковой "локатор" у летучих мышей. У саламандры под кожей на голове есть железа, которая способна различать солнечный свет ("третий глаз"). А у змеи между глазами и носом есть участок кожи, очень чувствительный к теплу. С помощью этого органа змея воспринимает тепловую картину мира.

Человек создает приборы, позволяющие получать информацию, которая недоступна ему в непосредственных ощущениях. Микроскопы, телескопы, термометры, спидометры - перечень, который можно продолжать и продолжать.


Аналогам органов чувств человека в технических приборах соответствуют различные датчики. Получение информации называется вводом. В персональном компьютере за ввод информации отвечают специальные устройства ввода: клавиатура, сканер, дигитайзер, микрофон, мышь и многое другое.

Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств. Воспринимаемая

информация поступает в виде энергетических сигналов (свет, звук, тепло) и излучений (вкус и запах), причем процесс поступления этих сигналов происходит непрерывно.

Чувствительные органы живого организма в основном по своей природе дискретны. Зрительные образы воспринимают клетки сетчатки глаза, тактильные ощущения возникают в чувствительных нейронах, запахи воспринимаются рецепторами обоняния, каждый из которых в любой момент времени находится либо в возбужденном, либо невозбужденном состоянии. Все чувственные восприятия преобразуются в организме из дискретной формы в непрерывную, причем информация хранится не в отдельных нейронах головного мозга, а распределена по нему целиком. Непрерывность представления, например, зрительной информации позволяет человеку уверенно воспринимать динамику окружающего мира. Дискретные величины принимают не все возможные, а только определенные значения, и их можно пересчитать.

В технике непрерывная информация называется аналоговой. Многие устройства,

созданные человеком, работают с аналоговой информацией. Луч кинескопа телевизора перемещается по экрану, вызывая свечение точек. Чем сильнее луч, тем ярче свечение. Изменение свечения происходит плавно и непрерывно. Проигрыватель грампластинок, ртутный термометр, манометр - примеры аналоговых устройств. Некоторые бытовые приборы могут иметь как аналоговую, так и цифровую конструкцию. К примеру, тонометр - прибор для измерения кровяного давления. Существенным отличием является то, что аналоговый прибор может выдать абсолютно произвольную величину показаний (чуть больше или меньше деления), а набор показаний у цифрового прибора ограничен количеством цифр на индикаторе. Компьютер работает исключительно с дискретной (цифровой) информацией. Память компьютера состоит из отдельных битов, а значит, дискретна. Датчики, посредством которых воспринимается информация, измеряют в основном непрерывные характеристики - температуру, нагрузку, напряжение и т.д. Встает проблема преобразования аналоговой информации в дискретную форму.

Идея дискретизации непрерывного сигнала заключается в следующем. Пусть имеется некоторый непрерывный сигнал. Можно допустить, что на маленьких промежутках времени значение характеристик этого сигнала постоянно и меняется мгновенно в конце каждого промежутка. "Нарезав" весь временной интервал на эти маленькие кусочки и взяв на каждом из них значение характеристик, получим сигнал с конечным числом значений. Таким образом, он станет дискретным. Непрерывная величина часто ассоциируется с графиком функции, а дискретная - с таблицей ее значений.

Такой процесс называется оцифровкой аналогового сигнала, а преобразование информации - аналого-цифровым преобразованием. Точность преобразования зависит от величины дискретности - частоты дискретизации: чем выше частота дискретизации, тем ближе цифровая информация к качеству аналоговой. Но и тем больше вычислений приходится делать компьютеру и тем больше информации хранить и обрабатывать. Информация необходима человеку не вообще, а конкретно в нужное время для ориентирования в окружающем мире и принятия решений о дальнейших действиях. При качественной оценке получаемой информации говорят о следующих ее свойствах:

полезность или релевантность (соответствие запросам потребителя); достоверность (истинность положения дел, отсутствие скрытых ошибок); полнота (достаточно для понимания и принятия решения); актуальность или своевременность (важность для настоящего времени); доступность (возможность ее получения данным потребителем); защищенность (невозможность несанкционированного использования или изменения); эргономичность (удобство формы или объема с точки зрения данного потребителя); объективность (не зависит от чьего-либо мнения); понятность (понятно выражена). Иногда выделяют такие свойства информации как достоверность, полнота, ценность,

ясность. Все названные свойства определяются относительно некоторого исполнителя (получателя информации).


Достоверность (Д) - мера оценки легитимности источника информации. Ясность (Я) - мера правильной интерпретации информации исполнителем. Полнота (П) - мера соответствия полученной (требуемой) информации запрошенной

(количественная интерпретация). Ценность (Ц) - мера соответствия полученной информации запрошенной (требуемой)

(качественная интерпретация). Исходя из изложенных свойств информации, можно вычислить качественную

величину информации (КВИ), например, в процентах: КВИ = (Д+Я+П+Ц)/4 То есть, КВИ может быть равно 75 %, если (60%+80%+90%+70%)/4. Как видно из примера, все слишком абстрактно, чтобы быть практичным. Однако

при моделировании на ЭВМ подобного рода проблемы существенно сглаживаются, так как при цифровой обработке информации имеет место единый эталон (бит) и нет проблем с относительной идентификацией информацией (процессор "понял" информацию или "не понял", и третьего не дано).

1.3. Основные информационные процессы. Хранение, передача и обработка информации Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки

информации, принятия решений на ее основе и их выполнения. Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов, газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т.д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Процесс решения в уме математической задачи, процесс перевода текста с одного языка на другой - все это обработка информации. Процессы обработки информации составляют суть умственной деятельности человека. Человек думает, вычисляет, говорит, слушает, читает, пишет. При этом он всегда имеет дело с информацией.

Связанные с информацией процессы происходят не только в мире, имеющем отношение к деятельности человека, но также и в живой природе и технике. Организация живой природы, сообществ и популяций основана на постоянном обмене информацией, переработке информации, получаемой из неживой природы. Курица и ее цыплята постоянно обмениваются звуками, чтобы держаться вместе, чтобы курица могла в любой момент защитить своих деток (Посмотреть флеш-анимацию). По данным науки, даже невылупившийся цыпленок уже слышит свою маму и сам подает ей сигналы из яйца. Если одна из пчел нашла богатое нектаром поле, то через некоторое время десятки членов пчелиной семьи устремляются в это место (Посмотреть флеш-анимацию). Совершенно очевидно, что происходит передача информации, и это организует сообщество на конкретные согласованные действия. Сезонные изменения в растительном мире - результат информационного процесса. Температура воздуха и почвы, длина светового дня - сигналы внешней среды, значимые для выживания растения. Все перечисленные в примерах действия и процессы можно объединить под общим названием - информационные процессы (Посмотреть флеш-анимацию).

Информационный процесс - это совокупность последовательных действий, производимых над информацией с целью получения результата. Среди всех информационных процессов можно выделить наиболее общие. К ним относятся передача, хранение и обработка информации.

Получаемая потребителем информация всегда поступает из некоторого источника. В

этом случае говорят о передаче информации. Информация передается по каналу передачи, направляясь от источника к приемнику. Канал передачи - это некоторое среда, которая осуществляет доставку информации. Природа информационных каналов - колебательные движения среды: звуковые, световые, электромагнитные волны и пр. С открытием радиоволн и созданием устройств, их генерирующих и улавливающих, в деле передачи информации произошли революционные изменения.

Информация передается в виде последовательности сигналов, составляющих информационное сообщение. Физический смысл сигнала, с помощью которого передается информация, может не совпадать со смыслом передаваемой информации. Восприятие информации немыслимо без определенных предварительных соглашений и знаний, без которых сигнал будет восприниматься лишь как сообщение о некотором факте, который непонятно как интерпретировать. В одном случае воздетые вверх руки выражают эмоциональный всплеск по поводу одержанной победы, а в другом - обозначают капитуляцию противника.


Для достижения взаимопонимания необходима предварительная договоренность о значениях сигналов. Поэтому и существуют алфавиты различных языков, правила движения, азбука Морзе, шрифт Брайля и т.д.

В процессе передачи информация может теряться, искажаться из-за помех и вредных воздействий. Причины таких воздействий могут быть как технического характера - перегрузки, вибрации, электрические и магнитные поля, перепады температур, давления, влажности окружающей среды, так и следствием человеческого вмешательства (Посмотреть флеш-анимацию). Для нейтрализации помех применяются устойчивые материалы и средства связи, программируются избыточные коды, позволяющие восстановить исходную информацию. Развитие цифровых каналов связи открывает новые возможности пользователям компьютерных сетей.

Для защиты информации от несанкционированного вмешательства возникает необходимость ее засекречивания. На бытовом уровне иногда подменяются понятия кодирования и шифрования (Посмотреть флеш-анимацию). Шифром называют секретный код преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Защита информации - важный компонент процессов хранения, обработки, передачи и использования информации в системах любого типа, особенно социальных и технических. Изобретением и использованием шифров занимается наука криптография.

Информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Древние рукописи, книги, наскальные рисунки, археологические находки - источники информации из глубины времен. Геологические отложения - свидетели исторических процессов развития земли. Благодаря генетической информации, которая хранится в закодированном виде в молекуле ДНК и передается следующим поколениям, существует непрерываемая смена поколений каждого вида живых существ.

Обработка информации - процесс получения новой информации на базе уже имеющейся. Преобразование информации может быть связано с изменением ее содержания или формы представления. В последнем случае говорят о кодировании информации. Например, шифрование информации или перевод текстов на другой язык.

Упорядочивание информации (расписания), поиск нужной информации в информационном массиве (номер телефона в телефонной книге) являются другими вариантами обработки. Редактирование текста, математические вычисления, логические умозаключения - примеры процедур получения новой информации.

Обработка информации может производиться формально, руководствуясь правилами

по заданному алгоритму. Либо применяется эвристический подход, при котором создаётся новая система действий или открываются неизвестные ранее закономерности изучаемой информации.

Информация не может существовать без своего носителя. Носитель информации - это среда, непосредственно хранящая информацию. Заметим, что слово "носитель" означает "нести в себе", то есть содержать, а не переносить информацию. Носителем информации о самом себе является практически любой предмет, явление, живое существо. Можно использовать и другие средства для хранения информации о чем-либо. Это может быть материальный предмет (камень, дерево, папирус, бумага, магнитные, оптические носители информации). Например, в тетрадь мы записываем задание, а видеокассета содержит интересный для нас фильм. Это могут быть волны различной природы (световые, звуковые, электромагнитные) или разные состояния вещества. О волновом представлении информации все знают из школьного курса физики. А как связать информацию и состояние вещества?

Проиллюстрируем пояснение следующим примером. Рассмотрим молоко. По температурному состоянию оно может быть: парным, подогретым, горячим, кипящим, холодным. Описанный набор качеств (кодов) составляет алфавит, с помощью которого можно сообщить информацию о состоянии молока.

Чтобы иметь возможность в будущем многократно воспользоваться информацией,

используют так называемые внешние (по отношению к человеческой памяти) носители информации. Записные книжки, справочники, магнитные записи, картины, фото- и кинодокументы и т.д. Для извлечения информации из внешних носителей зачастую требуется много времени и необходимы дополнительные средства. Например, для того, чтобы получить информацию, содержащуюся на аудиокассете, необходим магнитофон.


В обществе хранение носителей с информацией организуется в специальных хранилищах. Для книг - это библиотеки (Посмотреть флеш-анимацию), для картин и рисунков - художественные музеи, для документов - архивы, патентные бюро и т.д. Вычислительная техника дает огромные возможности для организованного хранения информации в компактной форме (Посмотреть флеш-анимацию): электронные, магнитные, оптические носители. Здесь играют роль такие показатели, как информационная емкость, время доступа к информации, надежность хранения, время безотказной работы.

Человеческое общество способно накапливать информацию и передавать ее от поколения к поколению. На протяжении всей истории накапливаются знания и жизненный опыт отдельных людей, а также "коллективная память" - традиции, обычаи народов.

3.. Информационные процессы.

Информационные процессы. Поиск - Сбор - Хранение - Передача - Обработка - Использование - Защита Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием

информации, называются информационными процессами. Теперь остановимся на основных информационных процессах. 1. Поиск. Поиск информации - это извлечение хранимой информации. Методы поиска информации: • непосредственное наблюдение; • общение со специалистами по интересующему вас вопросу; • чтение соответствующей литературы; • просмотр видео, телепрограмм; • прослушивание радиопередач, аудиокассет; • работа в библиотеках и архивах; • запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных; • другие методы. Понять, что искать, столкнувшись с той или иной жизненной ситуацией, осуществить

процесс поиска - вот умения, которые становятся решающими на пороге третьего тысячелетия.

2. Сбор и хранение. Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная

информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить. Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и

времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина-

музей, фотография- альбом). ЭВМ предназначен для компактного хранения информации с возможностью быстрого

доступа к ней. Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами

ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур- главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляет собой стандартные, формализованные процедуры.

3. Передача. В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и

приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации - канал связи.

Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.


Деятельность людей всегда связана с передачей информации. В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в

телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передачи в телеграфе. Эти помехи, или, как их называют специалисты, шумы, искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации - криптология.

Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и

помехозащищенностью. Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в

одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах.

Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала.

Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении.

С точки зрения теории информации все то, что делает литературный язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным,- избыточность. Например, как избыточно с таких позиций письмо Татьяны к Онегину. Сколько в нем информационных излишеств для краткого и всем понятного сообщения "Я Вас люблю!"

4. Обработка. Обработка информации - преобразование информации из одного вида в

другой, осуществляемое по строгим формальным правилам. Примеры обработки информации Примеры Входная информация Выходная информация Правило

Таблица умножения Множители Произведение Правила арифметики

Определение времени полета рейса "Москва-Ялта" Время вылета из Москвы и

время прилета в Ялту Время в пути Математическая формула

Отгадывание слова в игре "Поле чудес" Количество букв в слове и тема Отгаданное слово Формально не определено

Получение секретных сведений Шифровка от резидента Дешифрованный текст Свое в каждом конкретном случае

Постановка диагноза болезни Жалобы пациента + результаты анализов Диагноз Знание + опыт врача

Обработка информации по принципу "черного ящика" - процесс, в котором

пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание.

"Черный ящик" - это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.

5. Использование. Информация используется при принятии решений. • Достоверность, полнота, объективность полученной информации обеспечат вам

возможность принять правильное решение. • Ваша способность ясно и доступно излагать информацию пригодится в общении с

окружающими. • Умение общаться, то есть обмениваться информацией, становится одним главных

умений человека в современном мире.


Компьютерная грамотность предполагает: • знание назначения и пользовательских характеристик основных устройств

компьютера; • Знание основных видов программного обеспечения и типов пользовательских

интерфейсов; • умение производить поиск, хранение, обработку текстовой, графической, числовой

информации с помощью соответствующего программного обеспечения. Информационная культура пользователя включает в себя: • понимание закономерностей информационных процессов; • знание основ компьютерной грамотности; • технические навыки взаимодействия с компьютером; • эффективное применение компьютера как инструмента; • привычку своевременно обращаться к компьютеру при решении задач из любой

области, основанную на владении компьютерными технологиями; • применение полученной информации в практической деятельности. 6. Защита. Защитой информации называется предотвращение: • доступа к информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения

(несанкционированный, нелегальный доступ); • непредумышленного или недозволенного использования, изменения или разрушения

информации. Более подробно о защите информации мы остановимся далее. Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс

организационных, правовых и технических мер по предотвращению угроз информационной безопасности и устранению их последствий.

4.. Общие принципы организации и работы ЭВМ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭВМ. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ Создано 4 поколения ЭВМ: 1. 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах. Запоминающие устройства (ЗУ) были построены на электронных. лампах, электронно -

лучевых трубках (ЭЛТ) и линиях задержки. 2. 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах, ЗУ на транзисторах, линиях задержки и

ферритовых сердечниках. 3. 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИМС). ЗУ на ИМС. 4. Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС). Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется

голосом, используется новая технология на основе арсенида галлия. ЭВМ предназначены для обработки информации и отображения результатов

обработки. Для решения задачи должна быть написана программа. [pic] Во время решения задачи программа и операнды (числа, над которыми производится

операции) находятся в оперативной памяти (ОЗУ). Быстродействие ОЗУ соизмеримо с быстродействием АЛУ. В процессе решения задачи АЛУ постоянно

взаимодействует с ОЗУ, передавая в ОЗУ промежуточные и конечные результаты и получая из ОЗУ операнды действия всех частей ЭВМ при решении задачи осуществляется под воздействием управляющих сигналов, вырабатываемых устройством управления в соответствии с программой, записанной в ОЗУ.

ПЗУ предназначено для хранения стандартных программ, таких как sin и cos, констант. Существует еще сверх ОЗУ (СОЗУ), которое обладает малым объемом и высоким

быстродействием. СОЗУ применяется для кратковременного хранения операндов и промежуточных результатов.


Качество ЭВМ определяется: объемом ОЗУ (т.е. количеством одновременно хранимых в ОЗУ двоичных слов); быстродействием, определяемым количеством операций в сек. После выполнения задачи, программа и результаты через устройство вывода записываются во внешнее ЗУ. В качестве внешних ЗУ используются магнитная лента, гибкий магнитный диск, магнитный барабан, перфолента, перфокарты. Программа вводится в ОЗУ с внешних ЗУ или с клавиатуры через устройство ввода.

2. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ. Основанием системы счисления называют. число, в виде степеней которого может

быть записано любое число в данной системе счисления. Системы счисления, применяемые в ЭВМ, ориентированы на двоичную систему, т.к.

основой ЭВМ является триггер, имеющий два устойчивых состояния. В десятичной системе счисления основанием является. 10 и для записи чисел

используют символы 0...9.В двоичной системе основанием является. 2. Для записи чисел используются символы 0 и 1. Для перевода числа из десятичной системы в двоичную надо последовательно делить

на два и результат записывать справа налево, начиная с последнего частного, включая остатки от деления.

Таблица 1 |10 |2 |8 |16 | |0 |00 |0 |0 | |1 |01 |1 |1 | |2 |10 |2 |2 | |3 |11 |3 |3 | |4 |100 |4 |4 | |5 |101 |5 |5 | |6 |110 |6 |6 | |7 |111 |7 |7 | |8 |1000 |10 |8 | |9 |1001 |11 |9 | |10 |1010 |12 |A | |11 |1011 |13 |B | |12 |1100 |14 |C | |13 |1101 |15 |D | |14 |1110 |16 |E | |15 |1111 |17 |F | |16 |10000 |20 |10 | В восьмеричной системе основанием является. 8. Для записи чисел используют

символы 0...7. Любое число может быть записано как сумма степеней 8. Для перевода числа из десятичной системы в восьмеричную надо последовательно делить на 8.

Для перевода числа из двоичной системы в восьмеричную, нужно отсчитывать справа

налево по три разряда двоичного числа и записывать каждую группу из трех разрядов с помощью символов 0...7.

Основанием в шестнадцатеричной системе является 16, для записи чисел

используются символы 0...9 и A...F. Для перевода из десятичной системы в шестнадцатеричную, надо последовательно делить на 16:

В любой системе счисления ее основание записывается как 10. Для перевода числа из

двоичной системы в шестнадцатеричную, нужно отсчитывать справа налево по 4 разряда двоичного числа и записывать каждую группу разрядов с помощью символов из Таблицы 1, в которой представлены соотношения между числами в различных системах счисления.


3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ НАД ДВОИЧНЫМИ ЧИСЛАМИ В принципе машина умеет только суммировать. Все остальные арифметические

действия сводятся к арифметической операции суммирования, логическим операциям сдвига при умножении и делении. Вычитание заменяется суммированием в дополнительном или обратном коде.

Суммирование производится по правилам суммирования по модулю 2. 0 0 = 0 0 1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 0 и 1 перенос в старший разряд. 3.1 Вычитание с применением обратного кода. Прямой код положительного числа совпадает с его обратным и дополнительным

кодом. Обратный код отрицательного числа образуется инверсией единиц в нули и нулей в единицы. Если кол-во разрядов уменьшаемого и вычитаемого разное, то слева дописываются нули в прямом коде так, чтобы кол-во разрядов было одинаково.

Содержимое знаковых разрядов : 0.- для полож. 1.- для отриц. Если результат получается отрицательный, его нужно преобразовать в прямой код;

содержимое знакового разряда не инвертируется. Если в знаковом разряде наблюдается переполнение разрядной сетки, то единица переполнения добавляется к младшему разряду, а затем происходит переход к прямому коду.

3.2 Образование дополнительного кода. Дополнительный код образуется из прямого кода инверсией и добавлением единицы к

младшему разряду. Если результат получился отрицательным, то чтобы получить прямой код необходимо осуществить инверсию, а затем добавить единицу к младшему разряду. Единица переполнения знакового разряда при использовании дополнительного кода отбрасывается.

4. УЗЛЫ ЭВМ. Узлы ЭВМ классифицируются на: 1. комбинационные - это узлы, выходные сигналы которых определяются только

сигналом на входе, действующим в настоящий момент времени (дешифратор). Выходной сигнал дешифратора зависит только от двоичного кода,

поданного на вход в настоящий момент времени. Комбинационные узлы называют также автоматами без памяти.

2. последовательностные (автоматы с памятью) - это узлы, выходной сигнал которых зависит не только от комбинации входных. сигналов, действующих в настоящий момент времени, но и от предыдущего состояния узла

(счетчик). 3. программируемые узлы функционируют в зависимости от того, какая программа в

них записана. Например, программируемая логическая матрица (ПЛМ), которая в зависимости от прожженной в ней программы может выполнять

функции сумматора, дешифратора, ПЗУ. 5. СУММАТОР [pic] Сумматор может быть построен как комбинационная схема - последовательный

сумматор и как последовательностная схема - накапливающий сумматор. Сумматор осуществляет cуммирование цифр разрядов слагаемых и цифр переноса по правилам сложения по модулю 2. Работа сумматора строго регламентирована в соответствии с таблицей:


| ai |bi |Pi |Si |Pi+1 | |0 |0 |0 |0 |0 | |0 |0 |1 |1 |0 | |0 |1 |0 |1 |0 | |0 |1 |1 |0 |1 | |1 |0 |0 |1 |0 | |1 |0 |1 |0 |1 | |1 |1 |0 |0 |1 | |1 |1 |1 |1 |1 | 6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ СУММАТОР [pic] Последовательный сумматор осуществляет суммирование слагаемых и цифр переноса

поразрядно, начиная с младшего разряда. Основой его схемы является одноразрядный сумматор. Суммирование производится в одноразрядном сумматоре

SM. Цифры i-того разряда слагаемого и цифра переноса из младшего разряда передаются на вход сумматора одновременно с приходом тактового импульса.

Регистры 1 и 2 используются для приема и хранения цифр i-того разряда слагаемых. В D - триггере хранится цифра переноса из младшего разряда.

Регистр 3 принимает и хранит цифру i-того суммы. С приходом тактового импульса из регистров 1, 2 и D - триггера разряда слагаемых и цифра переноса поступает на вход одноразрядного сумматора. Одновременно регистр 3 освобождается для приема цифры суммы.

[pic] В параллельном сумматоре все разряды операндов суммируются одновременно, но

быстродействие снижается за счет времени передачи цифры переноса из младшего разряда.

7. АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (АЛУ) АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над

операндами. АЛУ классифицируются следующим образом: 1. По способу действий над операндами. Бывают АЛУ последовательного и

параллельного действия. В последовательных АЛУ действия над операндами производятся последовательно разряд за разрядом начиная с младшего. В параллельных АЛУ все разряды операндов обрабатываются одновременно.

2. По виду обрабатываемых чисел АЛУ могут производить операции над двоичными числами с фиксированной или плавающей запятой и над двоично- десятичными числами.

Каждая десятичная цифра записывается четырьмя разрядами двоичного кода. 1971 0001 1001 0111 0001 АЛУ при действии над двоично-десятичными числами должны содержать схему

десятичной коррекции. Схема десятичной коррекции преобразует полученный результат таким образом, чтобы каждый двоично-десятичный разряд не содержал цифру больше 9.

При записи числа с фиксированной запятой запятая фиксируется после младшего разряда, если число целое, и перед старшим, если число меньше 1.

При записи чисел с плавающей запятой выделяется целая часть, которая называется

мантиссой, и показатель степени, который характеризует положение запятой. 37 и 0.37 - с фиксированной запятой 37*10^-2 - с плавающей запятой 3. По организации действий над операндами различают блочные и

многофункциональные АЛУ В блочных АЛУ отдельные блоки предназначены для действий над двоично-

десятичными числами, отдельно для действий над числами с фиксированной запятой, отдельно с плавающей запятой.


В многофункциональных АЛУ одни и те же блоки обрабатывают числа с фиксированной запятой, плавающей запятой и двоично-десятичные числа.

Многофункциональное АЛУ [pic] Клапаны К1 и К2 объединяют сумматоры 1,2 и 3 для действий над числами с

фиксированной запятой. Для действий над числами с плавающей запятой клапан К2 объединяет сумматоры 2 и

3 для обработки мантисс, а клапан К1 отсоединяет первый сумматор от второго. Сумматор 1 обрабатывает порядки.

4. По структуре АЛУ бывают с непосредственными связями и многосвязными. АЛУ с непосредственной связью В многосвязных АЛУ входы и выходы регистров

приемников и источников информации подсоединяются к одной шине. Распределение входных и выходных сигналов происходит под действием

управляющих сигналов. [pic] В АЛУ с непосредственной связью вход регистра приемника связан с выходом

регистра источника операндов и регистра, в котором происходит обработка. Например, в этой схеме суммирование происходит так: операнды подаются в регистр

1. Регистр 2 является накапливающим сумматором или автоматом с памятью. Он суммирует слагаемые, поступающие в разные моменты времени и передает результат в регистр 3.

Умножение в этом АЛУ происходит так: множимое помещают в регистр 4, множитель - в регистр 1. Регистры 2 и 3 являются кроме того сдвигающими регистрами. В зависимости от содержимого разряда множителя, множимое сдвигается на один разряд, если множитель содержит 1, и на два, если множитель содержит 0. Эти частные произведения суммируются в регистре 2.

8. ДЕШИФРАТОР Дешифратор предназначен для преобразования двоичного кода на входе в

управляющий сигнал на одном из выходов. Если входов n то выходных шин должно быть N = 2^n.

| X1 |X2 |X3 |Z0 |Z1 |Z2 |Z3 |Z4 |Z5 |Z6 |Z7 | |0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 | |0 |0 |1 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 | |0 |1 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 | |0 |1 |1 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 | |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 | |1 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |0 |0 | |1 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |0 | |1 |1 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 | В зависимости от количества разрядов входного числа и от количества входов

элементов, на которых построен дешифратор. Дешифраторы могут быть линейные, у которых все переменные Х1, Х2, Х3 подаются на вход одновременно.

[pic] Их быстродействие больше, но более 3-х переменных одновременно подать нельзя,

поэтому чаще применяются многокаскадные дешифраторы. Количество элементов в каждом следующем разряде больше, чем в предыдущем.

На вход первого каскада подается один слог, на вход следующего каскада второй слог и результаты конъюнкций, произведенных в первом каскаде.

Простейший линейный дешифратор можно построить на диодной матрице: [pic] В этой схеме используется отрицательная логика. При подаче "1" на анод диода он

закрывается. Если закрыты все 3 диода, подсоединенные к одной гориз. линии то на этой линии потенциал -Е, соответствующий уровню "1".

Многокаскадный дешифратор можно организовать вот таким образом: [pic] Два линейных дешифратора обрабатывают по 2 слова. В последнем каскаде

образуются конъюнкции вых. сигнала первого каскада. Многокаскадные дешифраторы обладают меньшим быстродействием.


9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ Схема устроена так, что управляющий. сигнал = 1 гасит соответствующий элемент Z (Zn

соотв Yn). Преобразователь работает в соответствии с таблицей: |деся-|"8421" | | | |cостояние эл-тов Z1-Z7 (Y1 - Y7) | | | | | | | |тичн.| | | | | | | | | | | | | |X4 |X3 |X2 |X1 |Y1 |Y2 |Y3 |Y4 |Y5 |Y6 |Y7 | |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 | |1 |0 |0 |0 |1 |1 |0 |0 |1 |1 |1 |1 | |2 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |1 |0 | |3 |0 |0 |1 |1 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |0 | |4 |0 |1 |0 |0 |1 |0 |0 |1 |1 |0 |0 | |5 |0 |1 |0 |1 |0 |1 |0 |0 |1 |0 |0 | |6 |0 |1 |1 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |0 | |7 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |1 | |8 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 | |9 |1 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |1 |0 |0 | Схема преобразователя с цифровой индикацией : [pic]

5.. Физические и логические основы ЭВМ.

Логические и запоминающие устройства. Физические основы ЭВМ. Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в

цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность "0", "1" и "2" в троичной логике, последовательности "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"и "9" в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

С развитием электротехники от механических логических элементов перешли к электромеханическим логическим элементам (на электромагнитных реле), а затем к электронным логическим элементам на электронных лампах, позже - на транзисторах. После доказательства в 1946 г. теоремы Джона фон Неймана об экономичности показательных позиционных систем счисления стало известно о преимуществах двоичной и троичной систем счисления по сравнению с десятичной системой счисления. От десятичных логических элементов перешли к двоичным логическим элементам. Двоичность и троичность позволяет значительно сократить количество операций и элементов, выполняющих эту обработку, по сравнению с десятичными логическими элементами.

Исследования показали, что в человеческой речи чаще всего встречаются повествовательные предложения, излагающие что-нибудь или описывающие какие-нибудь события. Эти предложения являются высказываниями. В Булевой алгебре высказывания рассматриваются не по содержанию и не по смыслу, а только в отношении того истинно оно или ложно. Принято обозначать: истинно — 1, а ложно — 0. Приведем примеры логических высказываний: «снег холодный». Данное предложение является высказыванием и при том истинным. «Снег теплый» — высказывание, но ложно. «Речка движется и не движется» не является высказыванием, так как из этого предложения нельзя понять истинно оно или ложно. «Который час?» — это не высказывание, а вопросительная фраза. Буль показал, что простейшее высказывание, связанное между собой союзами: «И», «ИЛИ», «НЕ» — составляют составное высказывание, истинность или ложность, которого можно вычислить.

Логические элементы выполняют логическую функцию (операцию) с входными

сигналами (операндами, данными). Реализации элементов булевой алгебры на базе транзисторов. Промышленность

выпускает сотни типов электронно-логических элементов. В интегральном исполнении представляющих собой сочетание элементов «И», « ИЛИ», «НЕ».


Логические элементы подразделяются и по типу использованных в них электронных

элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы:

- РТЛ (резисторно-транзисторная логика) - ДТЛ (диодно-транзисторная логика) - ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) На рисунке приведена упрощённая схема двухвходового элемента И-НЕ ТТЛ . Обычно входной каскад логических элементов ТТЛ представляет собой простейшие

компараторы, которые могут быть выполнены различными способами (на многоэмиттерном транзисторе или на диодной сборке). В логических элементах ТТЛ входной каскад, кроме функций компараторов, выполняет и логические функции. Далее следует выходной усилитель с двухтактным (двухключевым) выходом.

В логических элементах КМОП входные каскады также представляют собой простейшие компараторы. Усилителями являются КМОП-транзисторы. Логические функции выполняются комбинациями параллельно и последовательно включенных ключей, которые одновременно являются и выходными ключами.

Транзисторы могут работать в инверсном режиме, но с меньшим коэффициентом усиления. Это свойство используются в ТТЛ многоэмиттерных транзисторах. При подаче на оба входа сигнала высокого уровня (1,1) первый транзистор оказывается включенным в инверсном режиме по схеме эмиттерного повторителя с высоким уровнем на базе, транзистор открывается и подключает базу второго транзистора к высокому уровню, ток идёт через первый транзистор в базу второго транзистора и открывает его. Второй транзистор «открыт», его сопротивление мало и на его коллекторе напряжение соответствует низкому уровню (0). Если хотя бы на одном из входов сигнал низкого уровня (0), то транзистор оказывается включенным по схеме с общим эмиттером, через базу первого транзистора на этот вход идёт ток, что открывает его и он закорачивает базу второго транзистора на землю, напряжение на базе второго транзистора мало и он «закрыт», выходное напряжение соответствует высокому уровню. Таким образом, таблица истинности соответствует функции 2И-НЕ.

Триггер, как класс электронных устройств. Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, обладающих

способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам — их активные элементы (транзисторы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.

Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно биполярные и полевые транзисторы).

Используются, в основном, в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: регистров, счётчиков, процессоров, ОЗУ.

Триггеры подразделяются на две большие группы — динамические и статические. Названы они так по способу представления выходной информации.

Динамический триггер представляет собой систему, одно из состояний которой (единичное) характеризуется наличием на выходе непрерывной последовательности импульсов определённой частоты, а другое — отсутствием выходных импульсов (нулевое). Смена состояний производится внешними импульсами (рис. 3). Динамические триггеры в настоящее время используются редко.

К статическим триггерам относят устройства, каждое состояние которых характеризуется неизменными уровнями выходного напряжения (выходными потенциалами): высоким — близким к напряжению питания и низким — около нуля. Статические триггеры по способу представления выходной информации часто называют потенциальными.

Статические (потенциальные) триггеры, в свою очередь, подразделяются на две неравные по практическому значению группы — симметричные и несимметричные триггеры.


Оба класса реализуются на двухкаскадном усилителе с положительной обратной связью, а названием своим они обязаны способам организации внутренних электрических связей между элементами схемы.

Симметричные триггеры отличает симметрия схемы и по структуре, и по параметрам элементов обоих плеч. Для несимметричных триггеров характерна не идентичность параметров элементов отдельных каскадов, а также и связей между ними.

Логические основы ЭВМ. Математическая логика изучает только рассуждения со строго определенными

объектами и суждениями, для которых возможно однозначно решить «истины» они, или «ложны». Большинство устройств ЭВМ состоит из компонентов с двумя устойчивыми состояниями и их удобно описывать на наборе логических функций принимающих значения { 0; 1 }.

Логические функции характеризуются таблицами истинности. 1) Инверсия (логическое отрицание). Соответствующие выражения языка: · Не «х» · неверно, что «х» Построим таблицу истинности для инверсии. Изобразим прямоугольником множество

всех значений. Круг будет содержать значения множества А (значит все что входит в прямоугольник, но не входит в круг будет множеством не А). Будем «бросать» точку в прямоугольник с множествами. Результаты попадания во множество А и не А внесем в левую таблицу. В правой таблице заменим попадание во множество А на х, попадание во множество не А на f, «нет» на 0, «да» на 1. Правая таблица и есть таблица истинности для инверсии.

В ЭВМ операция инверсии физически реализуется стандартным логическим элементом «не» – инвертором.

2) Дизъюнкция (логическое сложение). Соответствующие выражения языка:· Х или Y f (x,у) = x Ú у Построим таблицу истинности для дизъюнкции. Изобразим прямоугольником

множество всех значений. Первый круг будет содержать значения множества А, второй круг значения множества В. Множеством А или В будет объединение этих кругов (на рисунке закрашена серым цветом). Будем «бросать» точку в прямоугольник с множествами. Результаты попадания во множество А, В и А или В внесем в левую таблицу. В правой таблице заменим попадание во множество А на х, В на у, попадание во множество А или В на f, «нет» на 0, «да» на 1. Правая таблица и есть таблица истинности для дизъюнкции.

В ЭВМ операция дизъюнкции физически реализуется стандартным логическим элементом «или» - дизъюнкте ром.

3) Конъюнкция (логическое умножение). f (x,у) = x & у Построим таблицу истинности для конъюнкции. Изобразим прямоугольником

множество всех значений. Первый круг будет содержать значения множества А, второй круг значения множества В. Множеством А и В будет пересечение этих кругов (на рисунке закрашена темно-серым цветом). Будем «бросать» точку в прямоугольник с множествами. Результаты попадания в множество А, В и А и В внесем в левую таблицу. В правой таблице заменим попадание во множество А на х, В на у, попадание во множество А и В на f, «нет» на 0, «да» на 1. Правая таблица и есть таблица истинности для конъюнкции.

В ЭВМ операция конъюнкции физически реализуется стандартным логическим элементом «и» - конъюнктурам.

Реализуя первые три операции, можем построить любое устройство компьютера. Прежде, чем изучать последние две операции рассмотрим тему:

4) Импликация (логическое следование). Соответствующие выражения языка: · Х имплицирует Y · Если Х, то Y · Х достаточно для Y · Y следует из Х


· Y необходимо для Х · Y тогда, когда Х f (x) = x ® у Построим таблицу истинности, для импликации используя выражение – не может из

«истины» следовать «ложь». В ЭВМ нет логического элемента, который реализует операцию импликации. Для

реализации данной операции строиться комбинаторно - логическая схема. На основании таблицы истинности составляется булева функция (СДНФ – совершенная дизъюнктивная нормальная форма).

Выписываем те строчки, где имеются 1 на выходе. Для всех таких наборов переменных

запишем конъюнкции, инвертируя те переменные, которым соответствуют 0. Объединим полученные конъюнкции знаком дизъюнкции.

Анализируя, видим, что схема сложна и возникает желание упростить ее. Упрощение двоичных функций называется минимизацией.

Будем упрощать аналитически, используя закон логического склеивания. 5) Эквивалентность (логическая равнозначность ). Соответствующие выражения языка: · Х эквивалентно Y · Х необходимо и достаточно для Y · Х тогда и только тогда, когда Y · Х если и только Y · Х такое же, как и Y f (x) = x ~ у Построим таблицу истинности, подставляя в значения эквивалентности «Да», если А и

В принимают одинаковые значения и «Нет» в случае различных А и В. В ЭВМ нет логического элемента, который реализует операцию эквивалентности. Для

реализации данной операции строиться комбинаторно - логическая схема. На основании таблицы истинности составляется булева функция (СДНФ – совершенная дизъюнктивная нормальная форма).

Выписываем те строчки, где имеются 1 на выходе. Для всех таких наборов переменных запишем конъюнкции, инвертируя те переменные, которым соответствуют 0. Объединим полученные конъюнкции знаком дизъюнкции.

Минимизацию двоичной функции произведем на основании закона де Моргана. Составление высказываний Пример 1: Я поеду в Москву и если встречу там друзей, то интересно проведем время. Решение: М – я поеду в Москву В – я встречу там друзей М×( В ® И ) И – мы интересно проведем там время Пример2: Если я поеду в Москву и встречу там друзей, то интересно проведем время. Решение: М×В ® И I способ – с помощью таблиц истинности Пример 6: Компьютер вышел из строя (нет изображения на экране монитора), однако

неизвестно какое устройство не работает (монитор, видеокарта или оперативная память). Можно предположить следующее:

1) если монитор исправен или видео карта несправна, то оперативная память неисправна;

2) если монитор исправен, то оперативная память исправна. Исправен ли монитор? Решение: 1. рассмотрим простые высказывания: М = Монитор неисправен В = Видеокарта неисправна О = Оперативная память неисправна 2. Запишем на языке алгебры логики наши предположения: 3. Пусть F(М,В,О) =


4. Решить данную задачу – значит: - составить таблицу истинности - указать, при каких значениях М полученное сложное высказывание истинно. Необходимо проанализировать все строки таблицы истинности, где F=1. 5. Составим для данного высказывания таблицу истинности: (самостоятельно) Анализ таблицы показывает, что сложное высказывание истинно во всех случаях,

когда М – истинно, т.е. вероятнее всего неисправен именно монитор. 6..Устройство ЭВМ. Структурная схема ЭВМ. Классификация ЭВМ. УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭВМ ЭВМ (компьютер) -- это электронное устройство, которое выполняет операции ввода

информации, хранения и обработки ее по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. За любую из названных операций отвечают специальные блоки компьютера:

устройство ввода, центральный процессор, запоминающее устройство, устройство вывода. Центральный процессор ЭВМ Центральный процессор (ЦП) -- программно-управляемое устройство обработки

информации, предназначенное для управления работой всех блоков машины и выполнения арифметических и логических операций. Функции процессора: чтение команд из ОЗУ; декодирование команд, то есть определение их назначения, способа выполнения и адресов операндов; исполнение команд; управление пересылкой информации между МПП, ОЗУ и периферийными устройствами; обработка прерываний; управление устройствами, составляющими ЭВМ. Центральный процессор состоит из устройства управления, арифметико-логического устройства, микропроцессорной памяти, интерфейсной системы.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) -- это устройство, которое выполняет арифметические действия и логические операции над данными.

Устройство управления (УУ) координирует работу всех блоков компьютера. В определенной последовательности он выбирает из оперативной памяти команду за командой. Каждая команда декодируется, по потребности элементы данных из указанных в команде ячеек оперативной памяти передаются в АЛУ; АЛУ настраивается на выполнение действия, указанной текущей командой (в этом действии могут принимать участие также устройства ввода-вывода); дается команда на выполнение этого действия.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не возникнет одна из следующих ситуаций: исчерпаны входные данные, от одного из устройств поступила команда на прекращение работы, выключено питание компьютера.

Микропроцессорная память (МПП) -- память небольшой емкости, но чрезвычайно высокого быстродействия (время обращения к МПП примерно 1 нс). Данная память выступает в роли "черновика" для вычислений процессора.

Внутренняя память Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения

информации (программ и данных), непосредственно участвующей в работе ЭВМ в текущий или в последующие моменты времени. ОЗУ -- энергозависимая память, то есть при отключении питания записанная в нем информация теряется. ОЗУ состоит из больших интегральных схем (БИС), содержащие матрицу ячеек памяти, состоящих из триггеров - полупроводниковых запоминающих элементов, которые способны находиться в двух устойчивых состояниях, соответствующих логическим нулю и единице.

Внутренняя память дискретна, ее информационная структура представляет собой матрицу двоичных ячеек, в каждой из которых хранится по 1 биту информации. Она адресуема: каждый байт (8 ячеек по 1 биту) имеет свой адрес -- порядковый номер. Доступ к байтам ОЗУ происходит по адресам. Так как ОЗУ позволяет обратиться к произвольному байту, то эта память называется памятью произвольного доступа (англ. Random Access Memory -- RAM).


Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, англ. ROM -- Read-Only Memory) -- энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных. В частности, в ПЗУ компьютера записана базовая система ввода-вывода (BIOS), отвечающая за самые базовые функции интерфейса и настройки оборудования, на котором она установлена.

Полупостоянная запоминающее устройство (ППЗУ, англ. CMOS -- Complementary Metal Oxide Semiconductor) -- энергонезависимая память, содерживое которой можно изменить. В ППЗУ хранятся параметры BIOS.

Внешняя память Носитель информации -- материальный объект, используемый для хранения

информации. Различают бумажные носители (перфокарты, перфоленты), магнитные носители (ленты, диски, барабаны), оптические носители (CD и DVD) и полупроводниковые носители (Flash-память).

Накопитель -- механическое устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Различают накопители на гибких магнитных дисках (ГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (ЖМД), накопители на оптических и магнитооптических дисках (ОД), а так же флеш-карты (флешки).

Накопитель на жестком магнитном диске (ЖМД) состоит из нескольких магнитных дисков МД, насаженных на один вал двигателя, вблизи которых расположены магнитные головки, связанные с механическим приводом. Информацию на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей -- дорожек (треков). Цилиндр -- совокупность дорожек МД, равноудаленных от его центра. Каждая дорожка МД разбита на секторы -- области емкостью 512 байт, определяемые идентификационными метками и номером. Сектор -- минимальный объем данных, с которым могут работать программы в обход ОС.

Обмен данными между МД и ОЗУ осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер -- минимальный объем размещения информации на диске, воспринимаемый ОС, он состоит из одного или нескольких смежных секторов дорожки. Форматирование диска -- разметка на диске дорожек (треков) и секторов, маркировка дефектных секторов, запись служебной информации

Устройства ввода-вывода компьютер процессор информация Процесс взаимодействия пользователя с компьютером (ЭВМ) непременно включает

процедуры ввода входных данных и получение результатов обработки этих данных. Поэтому, обязательными составляющими типичной конфигурации ЭВМ являются разнообразные устройства ввода-вывода. Каждое такое устройство подключено через свой контроллер. К стандартным устройствам ввода-вывода относятся монитор, клавиатура, манипулятор (мышь) и принтер.

Монитор (дисплей) - это стандартное устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных. В зависимости от принципа действия, мониторы делятся на:

мониторы с электронно-лучевой трубкой; дисплеи на жидких кристаллах. Работой монитора руководит специальная плата -- контроллер, которую называют

видеоадаптером (видеокартой). Вместе с монитором видеокарта создает видеоподсистему персонального компьютера. В первых компьютерах видеокарты не было. В оперативной памяти существовал участок памяти, куда процессор заносил данные об изображении.

С увеличением разрешающей способности экрана, участка видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор не успевал обрабатывать изображения. Все операции, связанные с управлением экрана были отведены в отдельный блок -- видеоадаптер.

Клавиатура -- это стандартное клавишное устройство ввода, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя: с помощью клавиатуры руководят компьютерной системой, а с помощью монитора получают результат.

Клавиатура относится к стандартным средствам ЭВМ, поэтому для реализации ее основных функций не требуется наличие специальных системных программ (драйверов).


Необходимое программное обеспечение для работы с клавиатурой находится в микросхеме постоянной памяти в составе базовой системы ввода-вывода BIOS.

Мышка - это устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мышки по поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта, который называется курсор мышки, по экрану монитора.

Принтер -- устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Принтеры бывают:

струйные; лазерные; светодиодные; матричные; сублимационные (печать паром). В последнее время принтеры всё чаще стали использоваться не только для печати на

бумаге. Радиолюбители используют лазерные принтеры в «лазерно-утюжной» технологии изготовления плат, нанося маску для травления с помощью лазерного принтера.

Магистраль (шина) Все функциональные узлы компьютера связаны между собой через системную

магистраль, представляющую из себя более трёх десятков упорядоченных микропроводников, сформированных на печатной плате.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных; шину адреса; шину управления. По шине данных данные передаются между различными устройствами. Например,

считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения.

Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам.

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.

Принцип работы В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие

общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.

Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду.

Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп».

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

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.

Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

7.. Аппаратные и программные средства ПЭВМ. Состав ПЭВМ.

4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ ПЭВМ, как и любая другая вычислительная машина, является не чем иным, как

«слепым» исполнителем программ, которые и придают компьютеру всю привлекательность.

Под программой понимают описание, воспринимаемое ЭВМ и достаточное для решения на ней определенной задачи. Для составления программ используют искусственные языки, называемые языками программирования. ЭВМ, как правило, непосредственно воспринимает и выполняет программы, написанные только на одном из языков программирования, который при этом является машинным языком данной ЭВМ. Однако при помощи специальных программ можно обеспечить опосредованное «понимание» вычислительной машиной других языков программирования, например, за счет перевода текстов, составленных на этих языках, в тексты на машинном языке. Следовательно, программы можно составлять как на машинных языках, так и на других языках программирования, если имеются средства их реализации на ЭВМ (т.е. средства, обеспечивающие их восприятие ЭВМ).

Под ПО в узком смысле понимается просто совокупность программ. В широком смысле в ПО (наряду с программами) включают различные языки, процедуры, правила и документацию, необходимые для использования и эксплуатации программных продуктов.

Материал, содержащийся в данном разделе, вводит читателя в область ПО ПЭВМ. Он дается в обзорном плане и содержит классификацию ПО ПЭВМ, основные определения, описание функций основных его компонентов, а также характеристику ряда конкретных программных продуктов. Основное внимание при этом уделяется системному ПО (СПО).

Хотя рассмотрение и ведется применительно к ПЭВМ, базовые положения данного раздела не зависит от типа вычислительной машины и поэтому имеют универсальный характер.

4.1. Структура ПО ПЭВМ ПО ПЭВМ по функциональному признаку традиционно делится на системное и

прикладное. Системным называется ПО, используемое для разработки и выполнения программных

продуктов, а также для предоставления пользователю ЭВМ определенных услуг. Оно является необходимым дополнением к техническим средствам ПЭВМ. Без СПО машина по сути безжизненна.

Прикладным называют ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи или класса таких задач. К этим задачам относятся производство вычислений по заданному алгоритму, подготовка того или иного текстового документа и т. п.

Структура СПО ПЭВМ, отражающая его классификацию по функциональному признаку, приведена на рис.4.1.

Операционные системы являются неотъемлемым обязательным дополнением ПЭВМ, организуя выполнение программ и взаимодействие пользователя с компьютером.


Другие компоненты СПО являются факультативными. Их состав определяется потребностями и желаниями пользователя.

Сервисные системы расширяют возможности ОС, предоставляя пользователю, а также выполняемым программам набор дополнительных услуг. Некоторые сервисные системы таковы, что изменяют облик ОС до неузнаваемости, а поэтому иногда называются операционными системами. Сказанное имеет отношение в особенности к интерфейсным системам.

Гораздо менее однородной группой системных программных средств являются инструментальные системы. Объединяет их то, предназначены для разработки ПО, хотя часть из них может применяться и для решения прикладных задач. Использование большинства инструментальных систем связано с составлением программ. поэтому они могут считаться системами программирования. Однако собственно к системам программирования традиционно относят такие системы, с помощью которых можно запрограммировать и решить любую задачу, допускающую алгоритмическое решение. Иными словами, системы программирования обладают универсальностью. Другие же типы инструментальных систем являются специализированными в том смысле, что они служат для создания ПО определенного функционального назначения. При этом эффективность разработки ПО по сравнению с использованием для этой же цели универсальных инструментальных средств возрастает.

Системы технического обслуживания предназначены для облегчения тестирования оборудования и поиска неисправностей. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации аппаратной части компьютеров в данной книге не рассматриваются.

4.2. Операционные системы Операционной системой называют комплекс программ, обеспечивающий управление

ресурсами ЭВМ (вычислительной системы) и процессами, пользующими эти ресурсы при вычислениях.

Под ресурсом понимают любой логический или физический компонент ЭВМ и предоставляемые им возможности. Основными ресурсами являются процессор (процессорное время),ОП и ПУ.

Управление ресурсами сводится к выполнению следующих функций: 1) упрощению доступа к ресурсам; 2) распределению ресурсов между конкурирующими за них процессами. Реализацию первой функции №спрятать» аппаратные особенности ЭВМ и тем самым

предоставить в распоряжение пользователей и программистов виртуальную машину с существенно облегченным управлением. Иными словами, ОС поддерживает два следующих интерфейса, уровень которых заметно выше аппаратного:

1) пользовательский интерфейс (командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций);

2) программный интерфейс (набор услуг, освобождающий программиста от кодирования рутинных операций).

Схематично интерфейсы ОС изображены на рис.4.2. Уровень программного интерфейса может быть дополнительно повышен путем

использования систем программирования для языков высокого уровня. Пользовательский интерфейс может быть символьным (текстовым) или графическим.

Последнее считается более перспективным, однако существующие в настоящее время ОС поддерживают только символьный интерфейс.

Функция распределения ресурсов присуща не всем ОС, а только тем, которые обеспечивают одновременное выполнение (или по крайней мере одновременное хранение в ОЗУ) нескольких программ. Если ПЭВМ имеет один процессор, то одновременное выполнение нескольких программ сводится по сути к поочередной реализации их фрагментов. Это не имеет ничего общего с параллелизмом, но в ряде случаев позволяет повысить производительность ПЭВМ в результате совмещения выполнения операций в различных устройствах во времени. Например, пока одна Программа ожидает завершения обмена информацией с ПУ, другая может использовать МП. Конечно, для такой организации работы необходимы соответствующие аппаратные средства Если такой режим работы компьютера недоступен, то одновременное выполнение нескольких программ сводится к их простому переключению без какого-либо выигрыша по производительности.


В действительности будет наблюдаться даже проигрыш по этому показателю, однако возможность переключения программ повышает гибкость вычислительной системы и позволяет им взаимодействовать между собой, например, обмениваться информацией, в частности, обрабатывать один и тот же файл.

Процессом (задачей) же называется последовательность действий, предписанных

программой или ее логически законченной частью, а также данные, используемые при вычислениях. Процесс (задача) является минимальной единицей работы, для которой выделяются ресурсы.

В настоящее время существует большое разнообразие ОС. Они классифицируются по следующим признакам:

1) по количеству пользователей, одновременно обслуживаемых системой; 2) по числу процессов, которые могут одновременно выполняться под управлением

ОС; 3) по типу доступа пользователя к ЭВМ; 4) по типу СВТ, для управления ресурсами которых система предназначена. В соответствии с первым признаком различают однопользовательские и

многопользовательские ОС. Многопользовательские системы поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей (конечно, за различными терминалами).

Второй признак делит ОС на однозадачные и многозадачные. Заметим, что если система многопользовательская, то обычно она и многозадачная, но не наоборот.

В соответствии с третьим признаком ОС делятся на: — системы с пакетной обработкой, когда из программ, подлежащих выполнению,

формируется пакет, который предъявляется ЭВМ. В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют. Данный тип ОС предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов ЭВМ;

— системы разделения времени, обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) доступ к ЭВМ нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы ЭВМ выделяются при этом каждому пользователю «по очереди» в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;

— системы реального времени, которые должны обеспечивать гарантированное время ответа на внешние события. Такие ОС служат для управления внешними по отношению к ЭВМ процессами и объектами.

По четвертому признаку ОС делятся на однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые и распределенные.

ОС не могут, как правило, предоставить пользователям возможности, которыми не обладает ЭВМ. Они в состоянии только эффективно использовать аппаратные средства компьютера. Поэтому мы сначала перечислим возможные режимы работы ПЭВМ, чтобы понять, какими типами ОС они могут комплектоваться.

В настоящее время ПЭВМ поддерживают широкий спектр режимов работы, среди которых:

1) однопрограммный режим; 2) однопользовательский многопрограммный, или просто многопрограммный режим; 3) многопользовательский многопрограммный, или просто многопрограммный режим; 4) система виртуальных машин (дальнейшее развитие мультипрограммирования,

основным признаком которого является возможность одновременной работы нескольких ОС, что уже отмечалось).

С точки зрения МП режимы 2 и 3 близки друг к другу, но для обеспечения последнего необходимо наличие нескольких терминалов (дисплеев и клавиатур). Многопрограммные режимы могут реализовываться как на одно, так и на многопроцессорных ПЭВМ.

Для поддержки перечисленных режимов работы ПЭВМ существуют следующие типы ОС:

1) однопользовательские однозадачные, или просто однозадачные; 2) однопользовательские многозадачные, или просто многозадачные; 3) многопользовательские многозадачные, или просто многопользовательские. Для обеспечения работы ПЭВМ в режиме системы виртуальных машин необходим

монитор виртуальных машин.


При рассмотрении режимов работы ПЭВМ и ОС не случайно использовались различные термины — соответственно «программа» и «задача». Без дополнительных пояснений здесь не обойтись, что мы сейчас и сделаем.

На аппаратном уровне случаи одновременного выполнения последовательностей команд нескольких программ или одной программы неразличимы.

Понятие же «задача» вообще не вводится, а посему можно использовать лишь термин «программа», понимая под многопрограммностью способность одновременного (при наличии одного процессора — только попеременного) выполнения нескольких последовательностей команд.

На уровне же ОС дело обстоит несколько иначе: считается, что система организует

выполнение задачи, формируемой из целой программы или из логически законченного фрагмента программы. Поэтому в данном случае правомерно говорить об одно- или многозадачности. Однако следует иметь в виду, что многозадачность бывает разная. Простейшим случаем многозадачности является поддержка одновременного выполнения нескольких программ без возможности разбиения программы на несколько задач. «Чистая» же многозадачность предполагает обеспечение такой возможности. Это дополнительно требует наличия в составе ОС средств для взаимодействия и синхронизации процессов. В связи с различными видами многозадачности применительно к ОС иногда употребляют термины «многопрограммность» для обозначения простейшего случая многозадачности и собственно «многозадачность» для обозначения полностью реализованного многозадачного режима. Мы же будем употреблять только термин «многозадачность», понимая его в широком смысле. В целях конкретизации при этом будет использоваться понятие «гранула параллелизма», которой может являться программа целиком, процесс (задача) как часть программы или даже цепочка команд в рамках процесса.

Дополнительно заметим, что многопользовательская ОС должна быть многозадачной (иначе нельзя будет обслуживать нескольких пользователей одновременно), хотя последняя возможность в отдельности каждому конечному пользователю может и не предоставляться.

Для многопользовательских и многозадачных ОС важным показателем является дисциплина обслуживания. В соответствии с этим различают вытесняющий и согласующий режимы многозадачной работы.

При вытесняющей организации выделением задачам процессорного времени занимается исключительно ОС. Примерами такого режима являются квантование, когда каждой задаче процессор выделяется по очереди, причем на фиксированный промежуток времени, и приоритетное обслуживание. Вытеснение поддерживают ОС OS/2 и UNIX, а также интерфейсная система DESQview.

В случае согласующей организации каждая задача, получившая управление, сама определяет, когда ей отдать процессор другой задаче. Иначе говоря, здесь инициатива исходит не от ОС, а главным образом от самой задачи. Согласование применяется в сетевой ОС фирмы Novell, а также в интерфейсной системе MS Windows.

В общем случае согласование эффективнее и надежнее вытеснения, так как позволяет программе самой выбирать удобный и безопасный момент своего прерывания. Однако при этом ни одна из программ не должна узурпировать процессор, добровольно отказываясь от монопольного его использования.

Очевидно, однозадачная ОС может быть поставлена на поддерживающую любой режим работы ПЭВМ, что и делается многими пользователями. Однако, на что уже обращалось внимание читателя, современные мощные ПЭВМ имеют такие ресурсы, которые не могут быть эффективно использованы одним пользователем даже в многопрограммном режиме. На таких машинах целесообразнее применять многопользовательские ОС.

Для IBM-совместимых ПЭВМ разработаны и используются следующие классы ОС: 1) ОС семейства СР/М; 2) ОС семейства DOS; 3) ОС семейства OS/2; 4) ОС семейства UNIX; 5) различные ОС и управляющие программы, предназначенные для ПЭВМ на базе МП

80386 (и, естественно, 80486).


Наибольшее распространение в настоящее время имеют представители семейства DOS, за ними — UNIX, и в меньшей степени — OS/2. Данное соотношение в ближайшие годы сохранится. Основные характеристики перечисленных семейств ОС, в соответствии с которыми можно выбрать наиболее подходящую для Вашей ПЭВМ и Вас систему, сведены в табл. 4.1. Сделаем относительно нее следующие замечания:

— для OS/2 в настоящее время имеется серьезный конкурент — интерфейсная система MS Windows (см. п. 4.3.1);

— некоторые UNIX-подобные системы являются менее требовательными к ресурсам ПЭВМ и способны функционировать на ПЭВМ менее мощных классов;

— можно использовать и меньший, чем указано, объем ОЗУ, однако при этом некоторые программы могут оказаться неработоспособными, а эффективность ОС снизится.

8.. Программное обеспечение ЭВМ. Классификация программного обеспечения ЭВМ. Назначение и применение. -------------------------------------------------------------------------------- Программное обеспечение (softwаrе) на данный момент составляет сотни тысяч

программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информация с самыми различными целями. В зависимости от того, какие задачи выполняет то или иное программное обеспечение можно разделять все программное обеспечение на несколько групп:

Базовое программное обеспечение. Трансляторы. Языки программирования. Инструментальные средства. Прикладное программное обеспечение. К Базовому программному обеспечению относят операционные системы и оболочки

операционных систем. Операционной системой называют совокупность программ, которая координирует

работу компьютера и управляет размещением программ и данных в оперативной памяти компьютера, интерпретирует команды, управляет периферийными устройствами, распределяет аппаратные ресурсы.

Оболочки операционных систем обеспечивают удобный интерфейс (способ общения) для пользователя, программиста и компьютера.

К трансляторам относят программы, которые преобразуют команды программ, написанных на языках высокого уровня, таких как Qbasic, Pascal, С, Prolog, Ada и других, в команды записанные в машинных кодах, использующих двоичный алфавит. Эти программы можно назвать программами-переводчиками с языков программирования высокого уровня на машинный язык.

Трансляторы бывают двух видов: интерпретаторы и компиляторы. Оба вида трансляторов выполняют одну и туже операцию, но делают это по-разному.

Интерпретаторы, преобразуя команду, записанную на каком либо языке программирования, в команду на машинном языке, сразу же дают указание машине выполнить ее, не записывая перевод.

Компилятор же не выполняет команды, а просто переводит всю программу на машинный язык и записывает свой перевод в специальную, так называемую, исполнимую программу, программу, записанную в двоичном коде, которую ЭВМ поймет уже без переводчика.

Языки программирования, вернее редакторы текстов программ для языков программирования, это программы, которые позволяют записывать алгоритмы решения каких-либо задач на том или ином языке программирования.

Инструментальные средства, которые называют еще утилитами (от англ. utility - полезность, удобство), включают в себя набор небольших вспомогательных специализированных обслуживающих программ, каждая из которых выполняет какую-либо одну рутинную, но необходимую операцию.

Прикладные программы предназначены для обработки самой разнообразной информации: текстовой, числовой, звуковой, графической.


9.1. Классификация программного обеспечения Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей

документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.

Различают системное и прикладное ПО. Схематически программное обеспечение

можно представить так: Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера.

Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).

Базовое ПО включает в себя: операционные системы; оболочки; сетевые операционные системы. Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты): диагностики; антивирусные; обслуживания носителей; архивирования; обслуживания сети. Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса

конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя: текстовые процессоры; табличные процессоры; базы данных; интегрированные пакеты; системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры); экспертные системы; обучающие программы; программы математических расчетов, моделирования и анализа; игры; коммуникационные программы. Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы),

которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат:

трансляторы; среду разработки программ; библиотеки справочных программ (функций, процедур); отладчики;

редакторы связей и др. 9.. Сети ЭВМ. Классификация сетей.

СЕТИ ЭВМ И СРЕДСТВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОГО ДОСТУПА Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного доступа для современного этапа

развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини-, микро-, персональных ЭВМ, обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. Поэтому естественен переход к распределенным системам обработки информации на базе многопроцессорных и многомашинных вычислительным сетям (ММВС), а также сетей ЭВМ.

Многопроцессорные и многомашинные ВС позволяют получить высокую производительность и используются в САПР как мощные ЦВК. Их применение целесообразно при необходимости интенсивного обмена большими массивами данных. Поскольку при объединении ЭВМ в единую ММВС применяют стандартные интерфейсы ЭВМ, расстояния между ЭВМ должно быть не более 100 м.


Однако с позиции труда инженера более эффективно приближение технических средств связи с ЭВМ непосредственно к рабочему месту инженера, что и обуславливает популярность персональных ЭВМ и ИРС.

Если же при размещении КТС САПР в помещениях проектной организации расстояния между ЭВМ превышают допустимые для ММВС или интенсивность обмена данными между отдельными ЭВМ невысока, но сами обмены данными необходимы, то организуются вычислительные сети с соответствующими аппаратными и программными средствами.

Под вычислительной сетью (сетью ЭВМ) понимают объединение достаточно большого числа независимых ВС, удаленных друг от друга на расстояния от нескольких сотен метров до нескольких тысяч километров и связанных специальным каналом передачи данных, с целью коллективного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов. Наиболее перспективны в смысле использования в САПР локальные вычислительные сети с расстояниями между отдельными ЭВМ (узлами сети), не превышающими 2.5... 3.0 км. Глобальные вычислительные сети, объединяющие ЭВМ в пределах больших географических регионов и располагающие значительными вычислительными мощностями (напр., сеть АГРА), при создании их в рамках министерств или отраслей смогут найти применение в САПР как мощные ЦВК САПР отдельных предприятий и как объединение ЦВК группы родственных проектных организаций.

Главные достоинства локальных вычислительных сетей, обусловившие большой интерес к ним в последнее время: простота, повышенная надежность и живучесть, сравнительно низкая стоимость при повышенной производительности распределенной обработки данных, достаточно высокая скорость передачи данных, возможность расширения сети при незначительном увеличении комплекса технических средств; недостатки - сложность разработки программного обеспечения, трудности тестирования и диагностики отказов сети.

Система межмашинных взаимодействий в вычислительных сетях обычно представляется в виде совокупности иерархических уровней или функциональных слоев. На каждом из уровней решаются свои функциональные задачи и используются возможности находящихся ниже по иерархии уровней через соответствующий межуровневый интерфейс без учета особенностей внутреннего функционирования всех предшествующих уровней. Совокупность правил взаимодействия компонентов сети на определенном уровне называется протоколом уровня сети ЭВМ. На протоколы вычислительных сетей и межуровневый интерфейс разработаны стандарты. Пользователям в этой иерархии уровней доступны системные услуги только верхнего уровня. С позиции технической реализации наибольший интерес представляют нижние уровни, где определяются механические, электрические и информационные характеристики организации связи между ЭВМ, для надежной передачи информации между ЭВМ по единственному каналу передачи данных (совокупность физического канала связи и аппаратуры передачи данных). Канал передачи данных обычно наиболее дорогостоящая часть сети ЭВМ. Канал связи может содержать одну или несколько линий связи в зависимости от способа передачи данных (последовательный или параллельный).

Классификация вычислительных сетей. Классификация возможна по различным признакам. По типу ЭВМ, объединяемых в сеть, различают однородные вычислительные сети, объединяющие программно-совместные ЭВМ, и неоднородные. По распределению функций управления сетью могут быть централизованные и вычислительные сети, управляемые центральной ЭВМ, и децентрализованные.

По пропускной способности каналов передачи данных сети ЭВМ делят на три категории: с малой пропускной способностью (менее 1 Мбит/с), средней пропускной способностью (1...10 Мбит/с) и с высокой пропускной способностью (более 10 Мбит/с). В САПР целесообразно применение с малой и средней пропускной способностью, поскольку они обеспечивают достаточную скорость обмена данными при приемлемых затратах на приобретение и эксплуатацию сети.

По принципу передачи данных между узлами различают сети ЭВМ: 1. с некоммутируемыми каналами передачи данных, используемые для передачи

больших объемов информации с малым временем установления связи между ЭВМ; 2. с коммутируемыми каналами передачи данных, имеющие специальные

переключатели каналов связи; 3. с коммутацией сообщений;


4. с коммутацией пакетов, в которых все сообщения разбиваются на части - пакеты, передаваемые по отдельности и собираемые в узле назначения в единое сообщение;

5. сети ЭВМ со смешанной коммутацией. Значительное влияние на характеристики вычислительной сети оказывает ее конфигурация или структура.

Структура локальных вычислительных сетей. Из разработанных структур локальных сетей для использования в САПР наиболее подходят: иерархическая, кольцевая, магистральная и звездная (типа "звезда").

Иерархическая вычислительная сеть Такой вид сети наиболее распространена в САПР. Возможности ЭВМ в такой сети увеличиваются от нижних уровней к верхним. На надежность сети основное влияние оказывает ЭВМ верхнего уровня.

Кольцевая вычислительная сеть. Кольцевая сеть основана на использовании однонаправленного высокоскоростного канала связи, образующего замкнутое кольцо или петлю. ЭВМ подключаются к кольцевой сети через активные элементы, входящие в состав сети и транслирующие циркуляцию в ней сообщения. По кольцевой структуре построена, например, сеть Flashnet фирмы "Ford Aerospase".

Достоинства кольцевой сети - простота организации связи между отдельными ЭВМ и высокая скорость обмена.

Недостатки - малая надежность при использовании единственной однонаправленной линии связи (для повышения надежности используют двойные линии связи с возможностью переключения при отказе одной из них).

Магистральная вычислительная сеть. Сеть строится на основе одного общего канала связи и коллективном использовании его в режиме разделения времени. Примером такой сети может служить сеть Ethernet, разработанная фирмой "Xorox corp".

Магистральная сеть имеет те же достоинства, что и кольцевая, однако ее проще

реализовывать и расширить. Надежность магистральной сети определяется надежностью общего канала связи.

Вычислительная сеть типа "звезда". Сеть типа "звезда" имеет центральный переключатель, осуществляющий коммутацию двунаправленных каналов связи, связывающих все ЭВМ сети с центральным переключателем (ПЦ). Последний помимо коммутации линий связи может выполнять обработку данных. Звездную конфигурацию имеет сеть GRNET фирмы "GRI". Надежность сети типа "звезда" определяется надежностью центрального переключателя.

Аппаратные средства вычислительных сетей. Они объединяют несколько групп технических средств ЭВМ, устанавливаемые в узлах сети, устройства сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных по линиям связи, аппаратуру передачи данных (АПД) и физические каналы связи, используемые для передачи данных. Все группы технических средств соединяются через специальные стандартные интерфейсы.

В локальных вычислительных сетях для физической реализации последовательной передачи данных выделяют две группы технических средств. К первой группе относится канал связи для последовательной передачи данных. Конструктивно он может быть выполнен в виде одиночного проводника, витой пары проводов, высокочастотного коаксиального кабеля или волокно - оптического кабеля. Вторую группу составляют сетевые контроллеры или сетевые интерфейсные модули различных устройств, подключаемых к локальной сети. Из-за сложности реализуемых функций сетевые контроллеры часто выполняют на базе микропроцессоров или специальных БИС.

Передачу информации по линии связи осуществляют в соответствии с каким-либо последовательным интерфейсом периферийных устройств.

Доступ в локальных вычислительных сетях. Он обеспечивается в соответствии с протоколами линий передачи данных. Обеспечение доступа в сетях с общим каналом передачи данных (кольцевая и магистральная сети) связано с проблемой распределения времени использования линии связи. В настоящее время эта проблема решается в основном двумя способами:

1. использование маркерного доступа; 2. коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений. В локальных сетях ЭВМ, обеспечивающих коллективный доступ с контролем несущей

и обнаружением столкновений, контроллер ЭВМ, пытающийся осуществить передачу данных, выясняет, занят ли канал связи. Если канал занят, т. е. имеет место "столкновение", контроллер повторяет попытку передать данные спустя некоторое время. Для оптимального использования канала связи моменты попыток повторной передачи определяются с учетом предыстории "столкновений".


В локальных сетях ЭВМ с маркерным (эстафетным) доступом узел сети, в данный момент времени владеющий маркером управления, получает право передавать данные в течении некоторого интервала времени, определяемого размерами сети. Заканчивая передачу данных, узел сети уступает право доступа к каналу связи соседнему узлу, посылая ему маркер управления. Сети ЭВМ с маркерным доступом позволяют связывать оборудования с различными скоростными характеристиками и различными требованиями к времени доступа, кроме того, эти сети проще в реализации.

Технические средства связи ЭВМ с удаленными пользователями. Связь ЭВМ с удаленными пользователями осуществляется с помощью телекоммуникационного метода доступа (теледоступа). При этом возможно подключение к ЭВМ КТС пользователя или терминала, находящегося на расстоянии до нескольких тыс. км. Средства теледоступа выпускаются серийно в различных семействах ЭВМ. Однако в КТС САПР их широкое использование нецелесообразно из-за малой скорости обмена и большой стоимости.

В настоящее время развитие средств теледоступа для КТС САПР связано с широким использованием интеллектуальных терминалом и переходом к многоуровневой структуре КТС.

Комплексы технических средств САПР. Проблемная ориентация КТС САПР достигается соответствующим подбором состава технических средств, объединяемых в единый комплекс. Определение номенклатуры устройств и их количественного состава, объединение отдельных устройств в единый комплекс, наиболее полно удовлетворяющий требованиям к КТС САПР при решении конкретных задач АП, составляет сущность задачи построения КТС САПР или задачи комплексирования ТС САПР.

Основные принципы построения КТС САПР. Эти принципы являются основой при определении перечня необходимых технических средств, типов конкретных устройств и их количества, разработке структуры связей между устройствами, организации их взаимодействия как единой системы, эффективно решающей совместно с программным обеспечением определенные задачи проектирования конкретного класса технических объектов. К основным принципам построения КТС можно отнести:

1. Создание максимально возможных удобств для человека 2. Специализацию 3. Пропорциональность 4. Параллельность 5. Соответствие возможностей технических средств и требований других видов

обеспечения САПР 6. Совместимость устройств 7. Развитие 8. Автоматизированные рабочие места Развитием типовых вычислительных комплексов для использования в САПР явилось

создание проблемно-ориентированных вычислительных комплексов - автоматизированных рабочих мест (АРМ). Создавались они на базе мини-ЭВМ М-400, а затем на базе ЭВМ типа СМ-3 и "Электроника 100-25" с достаточно широким набором ПУ, включая различные средства оперативной связи инженера с ЭВМ и машинной графикой.

УКГИ - устройство кодирования графической информации; Предполагалось, что инженер будет использовать все средства АРМ монопольно.

Однако экономическая эффективность использования таких КТС была низкой из-за высокой стоимости АРМ, малой среди загрузки большинства ПУ и ограниченных возможностей программного обеспечения.

Быстрый прогресс в области развития мини- и микро-ЭВМ, а также стремление повысить среднюю загрузку ПУ привели к созданию многотерминальных АРМ высокого поколения и простых АРМ на базе микро-ЭВМ.

МПД - мультиплексор передачи данных; Многотерминальные АРМ второго поколения создавались на базе более современных

мини-ЭВМ типа СМ-4, СМ-1420 и "Электроника-79" и предназначались для обслуживания группы инженеров, использующих ресурсы АРМ в мультипрограммном режиме.

АРМ второго поколения, создаваемые на базе микро-ЭВМ, обладают теми же вычислительными возможностями, что и АРМ первого поколения. Оснащение их ограниченным набором недорогих ПУ и низкая стоимость микро-ЭВМ позволили создать недорогие КТС в виде рабочих мест проектировщика (РМП), монопольное использование которых инженером экономически оправдано.


Такие РМП имеют много общего с персональными ЭВМ, поскольку также устанавливается на рабочем месте инженера и служит для автоматизации инженерного труда.

Предельная сложность задач, решаемых КТС САПР, определяется характеристиками базовой ЭВМ.

С помощью РМП реализуется оперативное взаимодействие инженера с ЭВМ при ограниченных возможностях по объему вводимой или выводимой информации и низкой сложности решаемых задач. РМП можно использовать автономно при решении несложных задач, однако более полно их возможности проявляются в составе многоуровневых КТС.

Инженерные рабочие станции оснащаются большим набором дорогостоящих ПУ и достаточно мощными ЭВМ, что позволяет вводить, отображать и документировать большие объемы информации, представленной в различной форме. Используя вычислительные возможности ИРС, можно реализовать мультипрограммный режим, решать задачи АП, простых технологических объектов на уровне подразделений проектной организации.

Широкое распространение персональных ЭВМ, как базовых при создании РМП и АРМ индивидуального пользования стимулировало быстрый рост параметров этого класса ЭВМ и производство недорогих периферийных устройств с достаточно высокими техническими параметрами. Повышение сложности решаемых задач и широкое использование графического диалога потребовали повышения производительности персональных ЭВМ на десятки млн. опер. /сек. и привели к появлению нового класса ЭВМ - персональных супер-ЭВМ (например, ЭВМ типа PSC фирмы Culler с производительностью до 18 млн.опер./сек. ). Новое поколение персональных ЭВМ создается на базе семейств 32-разрядных микропроцессоров типа Intel 80386, М 68020 и т. п.

Часто в состав этих ЭВМ входят различные специализированные процессоры для преобразования графической информации, выполнения операций с плавающей точкой и др. АРМ на базе подобных ЭВМ, оснащенных комплексом различных ПУ, по своим возможностям не уступают многотерминальным АРМ второго поколения при существенно меньшей стоимости, что делает их весьма перспективными для пользования КТС САПР. В настоящее время применяются все перечисленные типы одноуровневых КТС САПР, кроме того, ИРС и РМП широко используются в двух- и трехуровневых КТС

10.. Аппаратные и программные средства.

Аппаратное и программное обеспечение Базовая аппаратная конфигурация Состав вычислительной системы называется ее конфигурацией. Различают

аппаратную и программную конфигурацию. Современные компьютеры имеют блочную конструкцию. Аппаратную конфигурацию, необходимую для выполнения конкретных видов работ, можно собрать из готовых блоков и гибко изменять по мере необходимости.

Согласование между отдельными блоками выполняется с помощью устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называются протоколами. Аппаратные интерфейсы разделятся на последовательные и параллельные.

Последовательный интерфейс обеспечивает передачу данных последовательно, бит за битом и поэтому обеспечивают малую скорость передачи данных и имеют простое устройство. Их используют для подключения медленных устройств, а также в тех случаях, когда нет ограничений на продолжительность обмена данными, например, для подключения клавиатуры и мыши. Скорость передачи данных через последовательный интерфейс измеряется в битах в секунду.

Параллельные интерфейсы обеспечивают передачу данных одновременно группами битов, что повышает скорость передачи данных. Количество битов в группе называется разрядностью интерфейса. Существуют 8, 16, 32 и 64-разрядные интерфейсы. Они имеют более сложное устройство, чем последовательные интерфейсы. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графических данных, устройств записи на внешние запоминающие устройства и т.п.


Производительность параллельных интерфейсов измеряется в байтах в секунду. В настоящее время базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

включает следующие устройства: •системный блок; •монитор; •клавиатуру; •мышь. Системный блок представляет собой основной узел компьютера, внутри которого

установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, внешними или периферийными. Внешними являются большинство устройств ввода-вывода и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Внутренними устройствами являются: •материнская плата; •жесткий диск; •дисковод гибких дисков; •дисковод компакт-дисков; •видеокарта; •звуковая карта. На материнской плате размещены: •микропроцессор; •набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера; •шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между

внутренними устройствами компьютера; •постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенная для хранения

некоторых важных данных, когда компьютер выключен; •оперативное запоминающее устройство; •разъемы для подключения дополнительных устройств. Жесткий диск – основное устройство долговременного хранения больших объемов

данных и программ. Это группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, жесткий диск имеет несколько рабочих поверхностей. Над каждой поверхностью располагается головка чтения/записи. При высоких скоростях вращения дисков в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте нескольких тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности магнитного поля в зазоре, что вызывает изменение ориентации ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. При считывании данных намагниченные частицы, проходя вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Возникающие при этом электрические сигналы усиливаются и обрабатываются. Управление работой жесткого диска выполняет специальное устройство – контроллер жесткого диска.

Для оперативного переноса небольших объемов данных используются гибкие

магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальное устройство – дисковод гибких дисков. Гибкий диск диаметром 3,5 дюйма хранит до 1,44 Мб данных. С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение. Гибкие диски являются малонадежными носителями информации.

Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.

Контроллер дисковода включает и выключает двигатель вращения, проверяет, закрыт или открыт вырез, запрещающий операцию записи, устанавливает на нужное место головку чтения/записи.

Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т. е. на нем должна быть создана специальная структура.


Структура диска – это магнитные концентрические дорожки, разделенные на сектора, помеченные специальными магнитными метками. У жесткого диска есть еще и цилиндры – совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть больше, чем внешних.

Количество секторов, емкость сектора, следовательно, и информационная емкость диска зависят от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков.

Для хранения больших объемов данных, а также мультимедийной информации, используются компакт-диски, которые вставляются в дисковод компакт-дисков CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится как «постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска). Словом «мультимедиа» (наиболее близкий перевод – «много сред») обозначают программы и необходимое оборудование, которые вместе могут работать с различными типами данных (звук, видео, графика).

Принцип действия компакт-диска состоит в изменении отражательной способности поверхности диска под действием лазерного луча. Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150 Кбайт/с. Остальные дисководы характеризуются как 2-х скоростные, 4-х скоростные и т.д.

Видеокарта, или видеоадаптер, управляет всеми операциями по выводу изображения на экран монитора. Он выполняется в виде отдельной платы, которая вставляется в один из разъемов на материнской плате.

Звуковая карта выполняет операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние колонки, подключаемые к выходу звуковой карты.

Монитор, или дисплей, является основным периферийным устройством компьютера и служит как для отображения информации, вводимой с помощью клавиатуры и других устройств ввода, так и для выдачи пользователю сообщений, а также для вывода на экран результатов, полученных в ходе выполнения работы. Монитор подключается через видеоадаптер или видеоконтроллер.

В настоящее время существуют мониторы на основе электронно-лучевых трубок и

жидкокристаллические мониторы. Основными техническими характеристиками дисплеев являются: •разрешающая способность, то есть количество высвечиваемых точек по вертикали и

горизонтали; •количество воспроизводимых цветов и градаций яркости; •размер экрана. Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит

для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления. Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой коробочку

с двумя или тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши по экрану монитора. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер управляет работой компьютера.

Периферийные устройства Периферийные устройства подключаются к системному блоку и предназначены для

выполнения вспомогательных операций. Благодаря им вычислительная система приобретает гибкость и универсальность. К периферийным устройствам относятся принтеры, сканеры, модемы и некоторые другие устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, а также для обмена данными.

Принтер – это устройство вывода текстовой и графической информации на бумажный

носитель. Принтеры бывают матричные, лазерные и струйные. Матричные принтеры ударяют иголками через красящую ленту по бумаге. Они


работают медленно и часто издают много шума. Матричные принтеры бывают только монохромные (двухцветные), в зависимости от цвета красящей ленты.

Струйные принтеры обладают лучшим качеством печати и бесшумны. В этих

принтерах из пишущих головок (картриджей) распыляются чернила через специальные форсунки. Такие принтеры могут быть монохромные и цветные.

На лазерном принтере лазер рисует изображение документа, которое должно быть

напечатано, на специальном барабане. В тех местах, где лазер облучает барабан, создается электростатический заряд. Затем на барабан напыляется красящий порошок, при этом частицы прилипают к заряженным участкам барабана. На следующем этапе барабан прокатывает лист бумаги, и частицы порошка переносятся на бумагу. Для закрепления изображения лист бумаги проходит через печку, где частицы порошка спекаются, образуя четкое несмываемое изображение.

К основным параметрам лазерных принтеров относятся: •разрешающая способность, измеряемая количеством точек на дюйм; •производительность (количество страниц в минуту); •формат используемой бумаги; •объем собственной оперативной памяти. Сканер – устройство для ввода графической информации в компьютер. Он создает в

компьютере электронную копию изображения, считываемого с бумаги. Изображение может быть текстом, рисунком, фотографией, диаграммой, проекцией трехмерного предмета на плоскость или чем-нибудь другим. Оно считывается многоэлементными фото приёмными линейками с использованием протяженного осветителя и объектива. Число фотоприемников в линейке может составлять 2000 и выше.

Самые простые сканеры – ручные. Пользователь должен сам перемещать сканер по

изображению. С их помощью нельзя за один проход ввести полностраничное изображение, поскольку их стандартная ширина – 105 мм. Значительно удобнее планшетный сканер. На него можно положить лист бумаги, который будет автоматически считан.

Для работы со сканером нужно специальное программное обеспечение. Текст,

введенный с помощью сканера, представляется в памяти компьютера в виде графического изображения. Для преобразования его в текст используются специальные программные средства распознавания символов.

5.3. Программное обеспечение Конечная цель выполнения любой программы – управление аппаратными средствами.

Программное и аппаратное обеспечение работают в непрерывном взаимодействии, и их разделение является довольно условным.

Между программами, также как между аппаратными средствами, существует

взаимосвязь, поэтому можно говорить о программном интерфейсе. Программный интерфейс основан на протоколах – соглашениях о взаимодействии программ. Всё программное обеспечение вычислительной системы разбивается на несколько взаимодействующих между собой уровней (рис. 18). Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое разделение программного обеспечения упрощает разработку и эксплуатацию программ. Каждый следующий уровень повышает функциональные возможности всей системы.

Базовый уровень. Это самый низкий уровень программного обеспечения. Базовое

программное обеспечение отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Обычно оно входит в состав базового оборудования и хранится в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами ПЗУ, или ROM (Read Only Memory). Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе его изготовления и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.


В тех случаях, когда это необходимо, вместо ПЗУ используются перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства ППЗУ, или EPROM (Erasable and Programmable Read Only Memory). Изменение содержимого микросхем памяти в этом случае производится на специальных устройствах – программаторах.

Системный уровень. Этот уровень обеспечивает взаимодействие прочих программ

вычислительной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы. При подключении к системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая взаимодействие других программ с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств.

Специальный класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Они обеспечивают возможность ввода данных в вычислительную систему, управление её работой и вывод результатов в удобной форме. Эти программы называются пользовательским интерфейсом. От них зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Программы системного уровня образуют ядро операционной системы – совокупности программ, управляющих работой компьютера. Программы более высокого уровня могут быть установлены на компьютере только при наличии на нём системного программного обеспечения. Наличие ядра операционной системы – необходимое условие работы человека на компьютере.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с

программным обеспечением базового уровня, так и с программным обеспечением системного уровня. Служебные программы называются утилитами. Они предназначены для автоматизации работ по проверке, наладке и настройке вычислительной системы, а также для расширения и улучшения функций системных программ.

Прикладной уровень. Программное обеспечение этого уровня представляет собой

комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные работы. Диапазон возможных приложений вычислительной системы зависит от наличия прикладных программ для разных видов деятельности. Широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависит от типа используемой операционной системы.

5.4. Классификация служебных программных средств Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). Выполняют операции по обслуживанию

файловой структуры: кодирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов, удаление файлов и каталогов, поиск файлов и пр. Они обычно входят в состав программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой.

Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов.

Архивирование данных упрощает их хранение и повышает эффективность использования запоминающих устройств, так как архивные файлы имеют повышенную плотность записи данных. Архиваторы используют также для создания резервных копий файлов.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных их

необходимо загрузить в программу, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность вносить в них изменения. Когда требуется только просмотр без редактирования, удобнее пользоваться более простыми средствами. Когда речь идёт о звукозаписи или видеозаписи, применяют термин воспроизведение.

Средства диагностики. Выполняют диагностику программ и аппаратного обеспечения и

выдают результаты в удобном и наглядном виде. В их состав, прежде всего, включаются средства проверки надежности работы жестких дисков.


Они включают в себя средства проверки целостности файловой системы и средства физической диагностики поверхности диска.

Средства контроля. Обычно их называют мониторами. Они позволяют следить за

процессами, происходящими в компьютере. Возможны два подхода: •наблюдение в реальном времени; •контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Мониторы установки следят за состоянием и изменением окружающей программной

среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.

Средства коммуникации. Позволяют устанавливать соединения с удаленными

компьютерами, обслуживать передачу сообщений по электронной почте, пересылку факсимильных сообщений и пр., работу в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. Обеспечивают защиту данных от

повреждений, а также от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных. В качестве главного средства защиты используют служебные программы резервного копирования. В качестве средств активной защиты применяются антивирусные программы. Для защиты данных от несанкционированного доступа используются специальные системы, основанные на шифровании данных.

Классификация прикладных программных средств Текстовые редакторы. Их основные функции – ввод и редактирование данных. Текстовые процессоры. Позволяют не только вводить и редактировать текст, но и

форматировать его, то есть оформлять. К основным средствам текстовых процессоров относятся средства создания документов, содержащих кроме текста также рисунки, таблицы, графики и другие объекты, часть которых может быть создана другими прикладными программами. При этом для форматирования печатных и электронных документов используются различные методы.

Графические редакторы. Предназначены для создания и обработки графических изображений. Различают растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики.

Растровые редакторы. Представляют графический объект в виде комбинации точек, имеющих цвет и яркость. Такой подход эффективен, когда графическое изображение имеет много полутонов и информация о цвете важнее информации о форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. В большинстве случаев рисунок создается обычными средствами, а затем вводится в компьютер с помощью сканера. С помощью растрового редактора создаются специальные эффекты.

В векторном редакторе элементом изображения является линия, а не точка. Это характерно для чертежно-графических работ, когда форма линии важнее информации о цвете. Каждая линия рассматривается как кривая третьего порядка и представляется математической формулой. Такое представление более компактно, чем растровое. Из элементарных объектов создаются геометрические фигуры. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков.

Системы управления базами данных. Базами данных называются большие массивы данных, организованных в табличные структуры. Основные функции систем управления базами данных:

•создание пустой структуры базы данных; •предоставление средств для её заполнения и импорта данных из таблиц другой базы; •обеспечение доступа к данным, а также средств поиска и фильтрации. Системы управления базами данных предоставляют возможность анализа хранимых

данных и их обработки. К современным системам управления базами данных предъявляются также требования возможности работы с удаленными и распределенными информационными ресурсами, находящимися на компьютерах, соединенных в компьютерные сети.


Контрольные вопросы по материалу: 1. Цели и задачи дисциплины. 2.Информация и информационные процессы. 3. Виды

информации, способы ее обработки. 4. Информация в реальном мире. 5. Понятие информации. 6. Свойства информации. 7. Кодирование информации. 8. Количество информации. 9.Информационные процессы. 10.Информационная деятельность человека. 11. Информационная технология. 12. Информационный ресурс. 13. Переход к информационному обществу. 14. Общие принципы организации и работы ЭВМ. 15. Арифметические основы ЭВМ. 16. Системы счисления, применяемые в ЭВМ. 17.Физические и логические основы ЭВМ. 18. Устройство ЭВМ. 19. Структурная схема ЭВМ. Классификация ЭВМ. 20.Аппаратные и программные средства ПЭВМ. 21. Состав ПЭВМ. 22. Функциональная организация компьютера. 23. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера: системный блок, монитор, клавиатура, мышь. 24. Внутреннее устройство системного блока. 25.Программное обеспечение ЭВМ. 26. Классификация программного обеспечения ЭВМ. 27.Базовое, системное, служебное и прикладное программное обеспечение. 28. Драйверы, утилиты, архиваторы, антивирусные программы. 29. Пакеты прикладных программ. 30.Текстовые редакторы и процессоры. 31. Графические редакторы. 32. Сети ЭВМ. 33. Классификация сетей. 34. Локальные и глобальные сети. 35. Вычислительные сети. 36. Модемы, каналы связи, скорость передачи информации. 37.Электронная почта, базы данных, телеконференции. 38. Сеть Интернет. 39 .Информационные ресурсы. Поиск информации. 40. Аппаратные и программные средства.

7 05.Литература

1. Основная литература:

1. АлексеевА.П. Информатика 2012,М.,СОЛОН-Р, 2002г.,400 с.

2. Пахомов С., Асмаков С. Железо 2014, Спб.:Питер,2006.-397с.:ил.

3. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-е изд.- .- Спб.:Питер,2005.-

1038с.:ил.

4. Информатика/учебное пособие/КурносовА.П.,М.,Финансы и статистика,2006.

5. Лабораторный практикум по Информатике, под ред. проф. В.А. Острейковского,

М., Высшая школа, 2013 г.,376 с.

6. Информатика базовый курс, учеб. Пособие под ред. С.В. Симоновича, С-Петербург,

Питер, 2015г.,640с.

7. Инфоматика: Учебник. – 3-е перераб. изд./ Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы

и статистика, 2012. 768 с.: ил.

8. Инфоматика: Практикум по технологии работы на компьютере / Под ред. Н.В.

Макаровой. – 3-е изд., перераб. – М.: Финансы и статистика, 2013. 256 с.: ил.

9. В.Э. Фигурнов IBM PC для пользователей ,М.,Финансы и статистика, 2007г.

2. Дополнительная литература:

10. Пахомов С., Асмаков С. Железо 2006. Спб.Питер,2006.-397с.:ил.

11. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2000.- 2-е изд.,

перераб. И доп.-М.:ОЛМА-ПРЕСС,2000.

12. Бобровский С. Программирование на языке QBasic для школьников и студентов.-

М.:Десс;Инфорком-Пресс,1999,288с.

13. К. Ахметов Windows’95 для всех - М., Компьютер, ПРЕСС, 1996, стр. 137

14. Михеева Е.В. Информатика: Учебник для сред. проф. образования/ Е.В. Михеева,

О.И. Титова. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с., Глава 2, 3, стр 42-

69.

15. Сергеева, И. И. Информатика: Учебник для студ. Учреждений сред. проф.

образования/ И.И. Сергеева, А.А. Музалевская, Н. В. Тарасова. – М.: ИД «ФОРУМ»:

ИНФРА - М, 2009. - 336 с.: ил. - (Профессиональное образование)., Глава 2, стр 22-43. 16. Безручко В.Т. Информатика: Учебник для вузов / В.Т Безручко. – М.: ИНФРА-

М, 2009. – 432 с., Лекция 2, стр 31-42. 17. Башлы П.П. Информатика: Учебник для вузов / П.П. Башлы. – Ростов-на-Дону:

Феникс, 2006. -249 с., Глава 4, стр 69-140.

«Информатика». 1 ый семестр 2 Задание...

Documents

Transcript of «Информатика». 1 ый семестр 2 Задание...