«Содержание Билет № 1 Понятие информации. Виды информации, её свойства. Информационные процессы в природе, обществе, технике (с примерами) Билет № 2 Измерение количества информации. Алфавитный (технический) и ...»

Содержание

Билет № 1

Понятие информации. Виды информации, её свойства. Информационные процессы в природе,

обществе, технике (с примерами)

Билет № 2

Измерение количества информации. Алфавитный (технический) и вероятностный

(содержательный) подходы к измерению информации

Билет № 3

Представление текстовой и числовой информации в памяти ЭВМ

Билет № 4

Представление графической и звуковой информации в памяти ЭВМ

Билет № 5

Системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.............14 Билет № 6

Информационные ресурсы современного общества. Виды национальных информационных ресурсов

Билет № 7

Информационное общество. Информатизация и её цели. Информационные преступления и информационная безопасность

Билет № 8

Понятие модели. Натурные и информационные модели (с примерами). Моделирование и формализация

Билет № 9

Математическая модель. Компьютерная математическая модель. Вычислительный эксперимент. Имитационное моделирование

Билет № 10

Основные этапы решения задач на ЭВМ

Билет № 11

Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов. Способы записи алгоритмов.

Билет №12

Виды алгоритмических структур и их реализация на языке программирования TPascal (с примерами)

Билет № 13

Структура ЭВМ по фон Нейману. Принципы фон Неймана

Билет № 14

Архитектура компьютера. Магистрально-модульный принцип построения компьютера....... Билет № 15

Организация и основные характеристики внутренней памяти компьютера и характеристики процессора

Билет № 16

Внешние устройства ПК. Назначение и основные характеристики

Билет № 17

Внешняя память. Носители и накопители информации, их основные характеристики............ Билет № 18

Структура программного обеспечения и ИКТ. Назначение программ, относящихся к системному ПО. Информационные задачи, решаемые с помощью прикладных программ.... Билет № 19

Операционная система компьютера (назначение, компоненты ОС, виды ОС, интерфейс ОС, способ организации диалога с пользователем). Примеры ОС

МОУ «Гимназия №1 г. Владивостока» Билет № 20

Понятие файла. Файловый принцип организации данных. Типы файлов. Операции с файлами

Билет № 21

Электронные таблицы. Назначение и принципы работы электронных таблиц. MS Excel.

Основные функции. Адресация (абсолютная и относительная)

Билет № 22

Понятие компьютерной сети. Виды компьютерных сетей. Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей. Топология локальных сетей. Характеристики каналов (линий) связи

Билет № 23

Организация связи в глобальных сетях. Назначение основных услуг сетей (электронная почта, телеконференции, форумы, доски объявлений и т.д.). Что такое Internet. Адресация в Internet

Билет № 24

Способы поиска информации в Интернет. Поисковые серверы. Язык запросов поисковой системы

Билет № 25

Основные этапы развития вычислительной техники

МОУ «Гимназия №1 г. Владивостока» Билет № Понятие информации. Виды информации, её свойства.

Информационные процессы в природе, обществе, технике (с примерами) Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В различных отраслях человеческой деятельности понятие информация, имеет различные смысловые наполнения:

в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые коголибо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.;

в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи);

в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

Информация может существовать в виде:

текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

световых или звуковых сигналов;

радиоволн;

электрических и нервных импульсов;

хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства Виды информации по способу восприятия Человек с помощью органов чувств получает из внешнего мира визуальную, аудиальную, вкусовую, тактильную информацию и информацию о запахах.

Виды информации по назначению:

Личная – это информация, предназначенная только для одного человека.

Массовая информация – сведения, новости и сообщения, распространяемые средствами массовой информации: радио, телевидением, газетами и журналами.

Специализированная – информация, предназначенная для узкого круга людей. К такому виду информации можно отнести:

научную – для людей, специализирующихся в определенной научной области: химии, математике, информатике, физике и т.д.;

техническую – для технических специалистов;

эстетическую – информацию, которую получают люди при знакомстве с новыми произведениями искусства.

Виды информации по форме представления:

Человек, полученную с помощью органов чувств, информацию, а также с помощью различных измерительных устройств может представить в виде каких-то записей, чертежей, схем, изображений и звуков.

Свойства информации (с точки зрения бытового подхода к определению информации):

релевантность — способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;

полнота — свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс;

своевременность — способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;

достоверность — свойство информации не иметь скрытых ошибок. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, если устареет и перестанет отражать истинное положение дел;

доступность — свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем;

защищенность — свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения информации.

Под информационным понимают процесс, связанный с определенными операциями над информацией, в ходе которого может измениться содержание информации или форма ее представления. В информатике к таким процессам относят получение, хранение, передачу, обработку информации.

Получение информации основано на отражении различных свойств объектов, явлений и процессов окружающей среды. В природе такого рода отражение выражается в восприятии с помощью органов чувств. Человек пошел дальше по этому пути и создал множество приборов, которые многократно усиливают природные способности к восприятию.

Примеры получения информации:

1) динамик компьютера издает специфический звук, хорошо знакомый Васе, — следовательно, пришло новое сообщение по ICQ;

2) с вертолета пожарной охраны в глубине леса замечен густой дым — обнаружен новый лесной пожар;

3) всевозможные датчики, расположенные в сейсмологически неустойчивом районе, фиксируют изменение обстановки, характерное для приближающегося землетрясения.

Хранение информации имеет большое значение для многократного использования информации, передачи информации во времени. С точки зрения человека, различная информация, в зависимости от степени ее важности и ценности, может иметь разное по длительности время хранения. Некоторую информацию он хранит в течение всей жизни, другую же — от нескольких секунд до нескольких дней. Память человека не способна хранить всю получаемую информацию (следует иметь в виду, что получение информации не прекращается ни на секунду). Для долговременного хранения используются книги, в настоящее время — компьютерные носители внешней памяти и др.

Передача информации необходима ее распространения. Простейшая схема передачи такова: источник информации — канал связи — приемник (получатель) информации Для передачи информации с помощью технических средств необходимо кодирующее устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи, и декодирующее устройство, необходимое для преобразования кодированного сообщения в исходное.

При передаче информации необходимо учитывать тот факт, что информация при этом может теряться или искажаться, т.е. присутствуют помехи. Для нейтрализации помех при передаче информации зачастую используют помехоустойчивый избыточный код, который позволяет восстановить исходную информацию даже в случае некоторого искажения. Другой случай — преднамеренное искажение информации злоумышленниками. На этот счет тоже предусмотрены свои средства. Существует специальная наук

а, которая разрабатывает способы защиты информации, — криптология.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Обработка информации подразумевает преобразование ее к виду, отличному от исходной формы или содержания информации. Наиболее общая схема обработки информации такова:

входная информация — преобразователь информации — выходная информация Примеры процессов изменения информации: численные расчеты, редактирование, упорядочивание, обобщение, систематизация и т.д.

Примеры изменения формы информации при обработке: перевод с одного языка на другой, двоичное кодирование изображения и т.д. Вообще чаще всего изменение формы информации предполагает наличие процесса кодирования и декодирования.

Частные примеры обработки информации:

1) в приведенном выше примере с сейсмологической станцией после получения информации о приближающемся землетрясении все полученные данные обобщаются, процесс землетрясения моделируется, и прогнозируются возможные его ход и последствия;

2) учителю приносят личные дела учащихся, поступивших в первый класс. На основе анализа этих материалов учитель составляет классный журнал, где список учащихся составлен в алфавитном порядке, заполнена необходимая справочная информация об учащихся и т.д.

Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем. Компьютер является устройством, которое по разработанным человеком программам производит автоматическую обработку информации.

Информационные процессы характерны для живой природы, человека, общества, техники.

Является ли информационным процессом выплавка стали? (Нет) Билет № Измерение количества информации. Алфавитный (технический) и вероятностный (содержательный) подходы к измерению информации На бытовом уровне информация является синонимом слов сведения, знания, данные, новость, известие, сообщение. При этом неявно подразумевается, что тот, кто получает информацию, выделяет из нее некоторый смысл (содержание).

Смысловая составляющая информации во многом индивидуальна. Большинство россиян не способны извлечь никакой информации из текста на японском языке. Многие взрослые, взяв учебник для начальных классов, также не сочтут его заслуживающей своего внимания информацией, хотя, в отличие от предыдущего случая, понимают (слишком хорошо!), что там написано. Химика редко интересуют сообщения об археологических открытиях, а большая часть литераторов активно игнорирует любые сведения из области математики. Наконец, многие образованные люди не верят в статьи, опубликованные в бульварной прессе, заранее считая их недостоверными. Таким образом, информативность любых сведений и сообщений существенно зависит от воспринимающего их человека, его предыдущих знаний, опыта, интересов, отношения к источнику информации и множества других факторов личного характера, т.е. по своей сути является субъективной.

Субъективный характер восприятия информации делает однозначное измерение количества информации весьма затруднительным. Современным компьютерам смысл обрабатываемых данных вообще принципиально недоступен. Например, при передаче информации по каналам связи, при распределении объемов ОЗУ для хранения различных типов данных, при записи информации на внешние носители, при архивации и многих других компьютерных применениях содержание передаваемой и обрабатываемой информации особого значения не имеет.

Нечто похожее наблюдается и в “некомпьютерных” областях. Например, почтальону должно быть все равно, что именно находится внутри доставляемого им конверта, а диктор телевидения не может пропускать отдельные новости или их фрагменты в соответствии со своими личными убеждениями.

На этих примерах мы видим, что информация перестает зависеть от человека при абстрагировании от ее смысла. Следовательно, появляется возможность объективного измерения количества информации.

Итак, существует два подхода к измерению информации:

алфавитный (т.е. количество информации зависит от последовательности знаков и не зависит от содержания информации);

содержательный или вероятностный (т.е. количество информации зависит от ее содержания).

Вероятностный подход к измерению информации Существует множество ситуаций, когда возможные события имеют различные вероятности реализации. Например:

1. Когда сообщают прогноз погоды, то сведения о том, что будет дождь, более вероятно летом, а сообщение о снеге – зимой.

2. Если на озере живет 500 уток и 100 гусей, то вероятность подстрелить на охоте утку больше, чем вероятность подстрелить гуся.

3. Если в мешке лежат 10 белых шаров и 3 черных, то вероятность достать черный шар меньше, чем вероятность вытаскивания белого.

Любая информация может рассматриваться как уменьшение неопределенности наших знаний об окружающем мире (в теории информации принято говорить именно об уменьшении неопределенности, а не об увеличении объема знаний). Математически это высказывание эквивалентно простой формуле где I — это количество информации, а H1 и H2 — начальная и конечная неопределенность соответственно. Величину H, которая описывает степень неопределенности, в литературе принято называть энтропией.

Вычисление энтропии при вероятностном подходе базируется на рассмотрении данных о результате некоторого случайного события, т.е. события, которое может иметь несколько исходов.

Случайность события заключается в том, что реализация того или иного исхода имеет некоторую степень неопределенности.

Пусть, например, абсолютно незнакомый нам ученик сдает экзамен, результатом которого может служить получение оценок 2, 3, 4 или 5. Поскольку мы ничего не знаем о данном ученике, то степень неопределенности всех перечисленных результатов сдачи экзамена совершенно одинакова. Напротив, если нам известно, как он учится, то уверенность в некоторых исходах будет больше, чем в других: так, отличник скорее всего сдаст экзамен на пятерку, а получение двойки для него — это нечто почти невероятное.

Наиболее просто определить количество информации в случае, когда все исходы события могут реализоваться с равной долей вероятности. В этом случае для вычисления информации используется формула Хартли. Она связывает количество равновероятных состояний N с количеством информации I в сообщении о том, что любое из этих состояний реализовалось:

Важный частный случай получается из приведенной формулы при N = 2, когда результатом вычисления является единичное значение. Единица информации носит название бит (от англ.

BInary digiT — двоичная цифра); таким образом, 1 бит — это информация о результате опыта с двумя равновероятными исходами. Чем больше возможных исходов, тем больше информации в сообщении о реализации одного из них.

Пример 1. Из колоды выбрали 16 карт (все “картинки” и тузы) и положили на стол рисунком вниз. Верхнюю карту перевернули (см. рисунок). Сколько информации будет заключено в сообщении о том, какая именно карта оказалась сверху?

Все карты одинаковы, поэтому любая из них могла быть перевернута с одинаковой вероятностью. В таких условиях применима формула Хартли.

Событие, заключающееся в открытии верхней карты, для нашего случая могло иметь 16 возможных исходов. Следовательно, информация о реализации одного из них равняется 2I = N 2I = 16 I = 4 бита Алфавитный подход к измерению информации При хранении и передаче информации с помощью технических устройств информация рассматривается как последовательность знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и так далее).

Множество используемых в тексте символов называется алфавитом.

У алфавита есть размер (полное количество его символов), который называется мощностью алфавита.

Самый простой метод подсчета заключается в следующем. Пусть алфавит, с помощью которого записываются все сообщения, состоит из N символов. Для простоты предположим, что все они появляются в тексте с одинаковой вероятностью. Тогда в рассматриваемой постановке применима формула Хартли для вычисления информации об одном из исходов события (о появлении любого символа алфавита):

Поскольку все символы “равноправны”, естественно, что количество информации, которое несет каждый символ, одинаково для всех символов данного алфавита. Следовательно, остается полученное значение I умножить на количество символов в сообщении, и мы получим общий объем информации в нем.

Пример 2. Так, в русском алфавите, если не использовать букву ё, количество событий (букв) будет равно 32. Тогда: 32=2I, откуда I = 5 битов.

Каждый символ несет 5 битов информации (его информационная емкость равна 5 битов).

Количество информации в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации, которое несет 1 символ, на количество символов.

Правило для измерения информации с точки зрения алфавитного подхода 1.Найти мощность алфавита – N.

2.Найти информационный вес одного символа - N = 2I.

3.Найти количество символов в сообщении – k.

4.Найти информационный объем всего сообщения – V = k I.

Скорость передачи информационного сообщения вычисляется по формуле = V / t, где V - объём информационного сообщения, t - время передачи Пример 3. Определить информацию, которую несет в себе 1-й символ в кодировках ASCII и Unicode.

В алфавите ASCII предусмотрено 256 различных символов, т.е. M = 256, а В современной кодировке Unicode заложено гораздо большее количество символов. В ней определено 256 алфавитных страниц по 256 символов в каждой. Предполагая для простоты, что все символы используются, получим, что Единицы измерения информации:

1 бит — это информация, которая сокращает неопределенность наших знаний вдвое (ответ на вопрос типа “да”/“нет”, наличие или отсутствие какого-либо свойства, четность числа и т.д.). С точки зрения практической реализации компьютерных устройств для обработки информации 1 бит — это отдельный двоичный разряд любого из таких устройств. Иначе говоря, в вычислительной технике бит служит конструктивной базой для построения всех цифровых двоичных устройств: регистров, сумматоров и т.п. Отсюда очевидно, что в теории информации количество бит может быть любым, в том числе дробным, в то время как в реальных устройствах оно обязательно целое.

Бит, будучи минимально возможной порцией информации в компьютере, довольно маленькая единица измерения. Поэтому на практике чаще всего используется другая единица, которая называется 1 байт = 8 бит.

1 килобайт = 1024 байта 1 мегабайт = 1024 килобайта 1 гигабайт = 1024 мегабайта 1 терабайт=1024 гигабайта и т.д. В отличие от общепринятой системы производных единиц (широко используемой, например, в физике) при пересчете применяется множитель 1024, а не 1000. Причина заключается в двоичном характере представления информации в компьютере: 1024 = 210, и, следовательно, лучше подходит к измерению двоичной информации.

Билет № Представление текстовой и числовой информации в памяти ЭВМ Для кодирования текстов используются различные таблицы кодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.

Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки.

Международным стандартом для ПК стала таблица ASCII (Американский стандартный код для информационного обмена). Таблица кодов ASCII делится на две части.

Международным стандартом является лишь первая половина таблицы, т.е. символы с номерами от 0 (00000000), до 127 (01111111). Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы.

Вторая половина кодовой таблицы ASCII, называемая кодовой страницей (128 кодов, начиная с 10000000 и кончая 11111111), может иметь различные варианты.

Кодовая страница в первую очередь используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского. В русских национальных кодировках в этой части таблицы размещаются символы русского алфавита.

Пример 1.

стандартизации символьного кодирования решается введением нового международного стандарта, который называется Unicode. Это 16-разрядная кодировка, т.е. в ней на каждый символ отводится 2 байта памяти. Конечно, при этом объем занимаемой памяти увеличивается в 2 раза. Но зато такая кодовая таблица допускает включение до 65536 символов. Полная спецификация стандарта Unicode включает в себя все существующие, вымершие и искусственно созданные алфавиты мира, а также множество математических, музыкальных, химических и прочих символов.

А теперь давайте попробуем ответить на вопрос: «Почему иногда текст, состоящий из букв русского алфавита, полученный с другого компьютера, мы видим на своем компьютере в виде "абракадабры"»? Ответ: На компьютерах применяется разная кодировка символов русского языка.

Представление числовой информации Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня и пр.

Каждый регистр арифметического устройства компьютера, каждая ячейка памяти представляет собой физическую систему, состоящую из некоторого числа однородных элементов, обладающих двумя устойчивыми состояниями, одно из которых соответствует нулю, а другое МОУ «Гимназия №1 г. Владивостока» единице. Каждый такой элемент служит для записи одного из разрядов двоичного числа. Именно поэтому каждый элемент ячейки называется разрядом.

1. Представление целых положительных (беззнаковых) чисел Для получения компьютерного представления целого положительного (беззнакового) числа в k-разрядной ячейке памяти достаточно перевести число в двоичную систему счисления и дополнить полученный результат слева нулями до k разрядов. Конечно, существует ограничение на числа, которые мы можем записать в k-разрядную ячейку.

Максимально представимому числу соответствуют единицы во всех разрядах ячейки (двоичное число, состоящее из k единиц).

25510=111111112 = 28 – 1.

Пример 2.

Число 2710 записывается в в 8-ми разрядной ячейке так: 00011011, а в 16-разрядной ячейке 0000000000011011.

2. При знаковом представлении целых чисел в качестве признака, передающего знак числа, используют самый старший разряд ячейки: 0 в старшем разряде означает, что закодировано положительное число, 1 — отрицательное.

Представление числа в привычной для человека форме «знак-величина», при которой старший разряд отводится под знак, остальные k-1 разрядов – под цифры числа, называется прямым кодом.

Пример 3.

Прямые коды двоичных чисел 110012 и -110012 для 8-разрядной ячейки равны 00011001 и 10011001 соответственно.

3. Для представления отрицательных целых чисел в компьютере вместо прямого кода используется дополнительный код, который позволяет заменить арифметическую операцию вычитания операцией сложения, что существенно увеличивает скорость вычислений.

Чтобы получить отрицательное целое число в компьютерном представлении (т.е. его дополнительный код) нужно:

1. модуль числа перевести в двоичную систему счисления и дополнить слева нулями в зависимости от количества разрядов ячейки (получить прямой код).

2. значения всех разрядов инвертировать (все нули заменить на единицы, а единицы заменить на нули) – получим обратный код исходного числа.

3. к полученному обратному коду прибавить единицу.

Пример 4.

Получим дополнительный код числа -27 для 8-разрядной ячейки.

1. |-27| = 27 – прямой код будет равен 2. обратный код будет равен 3. дополнительный код будет равен 4. Представление вещественных чисел Так как число разрядов в ячейке памяти ограничено, то чтобы сохранить точность представления числа при его записи в ячейку памяти (т.е. сохранить максимальное количество значащих цифр), вещественные числа в компьютере стали хранить в формате с плавающей запятой (точкой). Это значит, что конкретного места у запятой в строке цифр нет. Поясним на примере.

Допустим, мы имеем калькулятор, в котором на экране для вывода чисел есть только знаковых мест (включая знак числа и запятую между целой и дробной частями десятичного числа). Если нам необходимо работать с числами то на экране калькулятора удастся отобразить только второе число.

Эту задачу можно решить, если числа представить в так называемой нормализованной форме:

в калькуляторе (и в компьютере) способ записи чисел таков:

где знак «Е» читается как «умножить на 10 в степени»

Число с плавающей запятой состоит из:

мантиссы (значение числа без учёта порядка) знака мантиссы (указывающего на отрицательность или положительность числа) порядка (выражающего степень основания числа, на которое умножается мантисса) мантиссы При записи вещественного числа в нормализованной форме в компьютере для записи мантиссы и порядка отводится фиксированное количество разрядов.

Если в памяти компьютера под вещественные числа с плавающей точкой, отводится четыре байта (32 бита), то три младших байта (с нулевого по 23 разряд) отводятся под запись мантиссы, а старший байт (с 24 по 31 разряд) включает в себя:

один (старший) разряд — знак числа: 0 — положительное, 1 — отрицательное;

один разряд — знак порядка: 0 — положительный, 1 — отрицательный;

шесть разрядов — порядок числа.

Максимальный порядок числа в таком представлении равен 1111112 = 6310, следовательно, максимальное число, которое можно закодировать таким образом, — это 1063.

Пример 5.

Число 123,4510 = 0,12345 • 103 в памяти компьютера будет представлено так:

Знак числа Знак порядка Порядок числа Мантисса Билет № Представление графической и звуковой информации в памяти ЭВМ Кодирование графической информации подчиняется наиболее общим принципам представления информации в компьютере: она должна быть дискретной и сводиться к двоичному коду. Дискретность графической информации непосредственно вытекает из способа представления изображения на экране дисплея: там оно формируется из отдельных точек, которые окрашены в те или иные цвета.

Точки, из которых состоит изображение, принято называть пикселями. Пиксель не всегда совпадает с “физической” точкой дисплея: например, в некоторых видеорежимах один пиксель может состоять из нескольких точек экрана. Один и тот же современный монитор (имеющий, разумеется, фиксированное число точек на светящейся поверхности) способен отображать картинку в нескольких стандартных форматах: 600 x 800, 1024 x 768, 1280 x 1024 и даже больше.

В случае черно-белого изображения каждая точка может иметь всего два цвета; естественно кодировать их нулем (точка не светится, т.е. черная) или единицей (белая). Для того чтобы наглядно представить себе, как хранится в памяти ЭВМ простейшее изображение, рассмотрим для примера нарисованный на черном фоне белый квадратик размером 4 x 4. В черно-белом режиме это будет выглядеть весьма компактно:

Теперь увеличим число цветов — пусть их будет 16. Если принять, что все имеющиеся цвета пронумерованы от нуля, то для хранения информации о цвете одной точки потребуется бита: 24 = 16. Следовательно, в режиме 16-цветной графики тот же самый квадратик займет памяти в 4 раза больше, т.к. каждая точка уже будет кодироваться четырьмя битами:

Аналогичным образом при увеличении количества цветов до 256 на каждый пиксель требуется уже по байту, и наш квадратик разрастется еще вдвое:

Обратите внимание на то, что белый цвет, как самый яркий, обычно имеет максимально возможный номер. Поэтому для черно-белого режима он равен 1, для 16-цветного — 15, а для цветов — 255. Промежуточные значения позволяют закодировать все остальные цвета.

Остается сказать, что для наиболее точной цветопередачи в современных компьютерах используется обычно 2-байтовый или 3-байтовый (это опять же количество информации на одну точку) цвет.

Итак, каждый пиксель характеризуется цветом, а цвет, как и вся остальная информация, кодируется (двоичным) числом.

Если быть несколько более точным, код цвета обычно составлен из трех частей, каждая из которых характеризует интенсивность красной, зеленой и синей цветовых составляющих (так называемая “модель RGB”). Тем не менее, части кода хранятся вместе и формально могут считаться единым числом.

Рассмотренный нами способ кодирования графических изображений, заключающийся в сохранении информации о цвете каждой точки, принято называть растровым. Термин растр означает, что все изображение разбивается на множество очень маленьких элементов, размеры и положение элементов задаются заранее и совершенно не зависят от самого изображения. В пределах каждого такого элемента изображение считается однородным, т.е. имеющим один и тот же цвет. Порядок разбиения изображения на элементы называется растром, а сами элементы – пикселями. Пиксели – это «атомы» растрового изображения, на меньшие части его не делят.

Процедура разбиения изображения на пиксели называется растеризацией или оцифровкой изображения. Форматы файлов с растровым изображением: BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG.

Рассмотренный метод кодирования изображений прост и нагляден, но обладает недостатком — требует запоминания слишком большого количества информации. В качестве альтернативного метода существует векторная графика, в которой запоминается не готовая итоговая картинка, а последовательность ее рисования из так называемых графических примитивов: точка, линия, прямоугольник, эллипс и т.д. Последовательность подобных графических команд и хранится в файлах векторной графики; стандартным векторным форматом в Windows является WMF. Многие виды изображений по своей природе хорошо структурированы и поэтому очень удобны для векторизации: это графики, диаграммы, чертежи, символы, гербы, флаги, логотипы, схемы. При выполнении векторизации изображение анализируется, разбивается на примитивы, а затем сохраняются параметры примитивов (положение, толщина, цвет, размер и т.д.). Хранение рисунка в векторной форме обычно на несколько порядков сокращает необходимый объем памяти по сравнению с растровой формой представления. Но такие изображения, как фото, живописные полотна, рукописные тексты, не имеющие четкой структуры, крайне неудобны для векторизации.

Двоичное кодирование звуковой информации Из курса физики известно, что звук – это волновые колебания давления в упругой среде. В повседневной жизни средой чаще всего является воздух, но это совсем не обязательно. Например, звук прекрасно распространяется по поверхности земли: именно поэтому в приключенческих фильмах герои, стараясь услышать шум погони, прикладывают ухо к земле. Напротив, существует весьма эффектный школьный физический опыт, который показывает, что при откачивании воздуха мы перестаем слышать звук находящегося под герметичным колпаком звонка. “Не может быть никакого звука в вакууме и на поверхности Луны — в космосе царит тишина.

Чаще всего звуковые колебания с помощью микрофона легко преобразуются в электрические. Некоторое представление о форме звукового сигнала можно легко получить, настроив соответствующим образом Windows MediaPlayer. Для наблюдения лучше использовать максимально простые периодические звуки, например, старые записи соло электромузыкальных инструментов (см. рис.).

Раньше, в эпоху аналоговой записи звука, для сохранения полученного электрического сигнала его преобразовывали в ту или иную форму другой физической природы, которая зависела от применяемого носителя. Например, при изготовлении грампластинок сигнал вызывал изменения размеров звуковой дорожки, а для старых киноаппаратов звук на пленку наносился оптическим методом; наибольшее распространение в быту получил процесс магнитной звукозаписи. Переход к записи звука в компьютерном виде потребовал принципиально новых подходов. Дело в том, что при цифровой записи зависимости интенсивности звука от времени возникает принципиальная трудность: исходный сигнал непрерывен, а компьютер способен хранить в памяти только дискретные величины. Отсюда следует, что в процессе сохранения звуковой информации она должна быть “оцифрована”, т.е. из аналоговой непрерывной формы переведена в цифровую дискретную. Данную функцию выполняет специальный блок, входящий в состав звуковой карты компьютера, который называется АЦП — аналого-цифровой преобразователь.

В ходе оцифровки звука мы получаем поток целых чисел, причем “величина числа соответствует силе звука в данный момент”. На рис. 2 приведенное выше описание процесса дискретизации проиллюстрировано графически:

человеком. Не все частоты воспринимаются человеком даже в слышимом диапазоне. По этому их можно исключить из записи. К таким форматам относятся MP3 (MPEG I, layer 3), Ogg Vorbis, и WMA (Windows Media Audio). MIDI означает Musical Instruments Digital Interface, то есть цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Этот формат больше напоминает программу, а не звуковой файл, он используется для управления синтезаторами звуковой карты.

Билет № Системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.

Системой счисления принято называть способ записи чисел с помощью цифр и символов.

Все системы счисления можно разделить на две группы:

1.позиционные системы счисления (значение любой цифры числа определяется не только самой цифрой, но и позицией, которую эта цифра занимает в записи числа); примером позиционной системы счисления является десятичная система счисления;

2.непозиционные системы счисления (значение числа не зависит от положения цифры в числе, каждая цифра имеет строго определенное положение в числе); примером такой системы счисления является римская система счисления.

В позиционных системах счисления для записи любого числа может быть использовано строго определенное количество цифр. В десятичной позиционной системе таких цифр десять: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. В этой системе счисления каждая единица следующего разряда содержит единиц предыдущего (младшего) разряда. Это соотношение значений единиц соседних разрядов называется основанием системы счисления. В двоичной системе счисления основанием является число 2, а для записи любых чисел используются только две цифры: 0 и 1. Благодаря этому двоичная система счисления находит широкое применение в электронно-вычислительных устройствах и машинах.

Исследуя различные основания, можно составить следующую таблицу для наиболее часто используемых, в том числе и в технике, систем счисления:

Правила перевода чисел из одной системы в другую Правило 1. Перевод целых и дробных чисел из с/с с основанием q в десятичную с/с производится путём разложения исходного числа по формуле:

Aq=anqn+ an-1qn-1+…+ a2q2+ a1q1+ a0q0+ a-1q-1+ a-2 q-2+…+ amqm Здесь А – само число, q – основание системы счисления, аi - цифры, принадлежащие данной системе счисления, n – число целых разрядов числа, m – число дробных разрядов числа.

Например: 3254,128=383+282+581+480+18-1+28- =1536+128+40+4+0,125+0,03125=1708, Правило 2. Перевод целых чисел из десятичной с/с в систему счисления с основанием q производится путём деления в столбик исходного числа на основание нужной с/с. В первом остатке получаем последнюю цифру искомого числа. Дальше повторяем деление до тех пор, пока частное не станет меньше делителя. Последнее частное будет последней цифрой искомого числа.

Например: 3310= 2014, так как Правило 3. Перевод дробной части чисел из десятичной с/с в систему счисления с основанием q производится путём умножения исходного числа и получаемых дробных частей произведений на основание новой с/с до тех пор, пока дробная часть произведения не станет равной нулю или будет достигнута требуемая точность представления числа. Полученные целые части произведений являются цифрами нового числа.

Например: 0,6562510=0,528, так как Правило 4. Перевод чисел, содержащих целую и дробную части, осуществляется в два этапа.

Отдельно переводится целая часть, отдельно – дробная. В итоговой записи полученного числа целая часть отделяется от дробной запятой.

Например: 17,2510 = 1001,012, так как переводим целую часть: 17 Переводим дробную часть: 0, Правила перевода чисел из системы счисления с основанием 2 в систему счисления с основанием 2n (т.е. 4, 8, 16…) и обратно Правило 5. Перевод целых чисел из двоичной с/с в с/с с основанием q=2n производится следующим образом:

двоичное число разбивают справа налево на группы по n цифр в каждой;

если в последней левой группе окажется меньше разрядов, то её дополняют слева нулями до нужного числа разрядов;

рассматривают каждую группу как n-разрядное двоичное число и записывают её соответствующей цифрой в с/с с основанием q=2n.

Например: 1011000010001100102=5410628, так как 23= разбиваем число на триады:

101 100 001 000 Правило 6. Для того, чтобы дробное двоичное число записать в с/с с основанием q=2n, нужно:

двоичное число разбить слева направо на группы по n цифр в каждой;

если в последней правой группе окажется меньше разрядов, то её дополняют слева нулями до нужного числа разрядов;

рассматривают каждую группу как n-разрядное двоичное число и записывают её соответствующей цифрой в с/с с основанием q=2n.

Например: 0,1000000000112 = 0,80316, так как 24= разбиваем число на тетрады:

0, 1000 Правило 7. Для того, чтобы произвольное двоичное число записать в с/с с основанием q=2n, нужно:

целую часть двоичного числа разбить справа налево, а дробную - слева направо на группы если в последних левой и/или правой группах окажется меньше разрядов, то их дополняют слева и/или справа нулями до нужного числа разрядов;

рассматривают каждую группу как n-разрядное двоичное число и записывают её соответствующей цифрой в с/с с основанием q=2n.

Например: 11101001000,110100102=748,D216, так как 0111 0100 1000, Правило 8. Перевод чисел из с/с с основанием q=2n в двоичную с/с осуществляется путём замены каждой цифры этого числа на её n-значный эквивалент в двоичной с/с.

Например: 4АС3516 = 10010101100001101012, так как 0100 1010 1100 § 45 учебник Информатика 9 (автор Семакин И.Г.) Билет № Информационные ресурсы современного общества. Виды национальных информационных ресурсов Ресурс — это запас или источник некоторых средств. Всякое общество, государство, фирма и частное лицо имеют определенные ресурсы, необходимые для их жизнедеятельности.

Традиционно различают следующие виды общественных ресурсов: материальные, сырьевые (природные), энергетические, трудовые, финансовые.

Одним из важнейших видов ресурсов современного общества являются информационные ресурсы. Существуют разные подходы к понятию информационных ресурсов. Юридическая формула, принятая в Федеральном законе России “Об информации, информатизации и защите информации”, гласит: “Информационные ресурсы — отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)”. Это определение дает юридическое основание для решения проблемы охраны информационных ресурсов.

Во всех документах и массивах документов, о которых говорилось ранее, в разных формах представлены знания, которыми обладали люди, создававшие их. Эти знания зачастую уникальны;

их использование позволяет экономить материальные ресурсы, совершенствовать социальноэкономические отношения и т.п.

К информационным ресурсам уместно относить все научно-технические знания, произведения литературы и искусства, множество иной информации общественногосударственной значимости, зафиксированной в любой форме, на любом носителе.

Между информационным и другими ресурсами существует одно важнейшее различие: всякий ресурс после использования исчезает (сожженное топливо, израсходованные финансы и т.п.), а информационный ресурс остается, им можно пользоваться многократно, он копируется без ограничений.

Крупнейшей категорией информационных ресурсов являются национальные информационные ресурсы. Возможный способ их классификации представлен схемой В развитых странах огромные информационные ресурсы скрыты в библиотеках.

Архивы скрывают материалы (иногда многовековые), связанные с историей и культурой страны. Объемы архивных материалов огромны и часто накапливаются быстрее, чем их удается обрабатывать.

специализированные системы научно-технической информации. Они включают в себя многочисленные специальные издания, патентные службы и т.д.

Информация такого рода часто является дорогостоящим товаром.

Без сводов законов, кодексов, нормативных актов и других видов правовой информации не может существовать ни одно государство.

Свои отраслевые информационные ресурсы имеются у любой социальной, промышленной, аграрной и иной сферы общества. Огромны информационные ресурсы оборонной сферы, системы образования и т.д.

Образовательные информационные ресурсы разного рода учебных заведений имеют примерно схожую структуру. Например, информационные ресурсы вуза могут быть согласно классифицированы так В настоящее время значительное количество образовательных информационных ресурсов располагается в сети Интернет.

§48 в учебнике Информатика 9 (Семакин И.Г.) Билет № Информационное общество. Информатизация и её цели.

Информационные преступления и информационная безопасность Само название “информационное общество” впервые возникло в Японии. Специалисты, предложившие этот термин, разъяснили, что он определяет общество, в котором в изобилии циркулирует высокая по качеству информация, а также есть все необходимые средства для ее хранения, распределения и использования, т.е. информация легко и быстро распространяется по требованиям заинтересованных людей и организаций и выдается им в привычной для них форме.

При этом стоимость пользования информационными услугами настолько невысока, что они доступны каждому.

Итак, в таком обществе:

любой его член, группа членов, любая организация или учреждение в любое время могут получить доступ к информационным ресурсам, необходимым для профессиональной деятельности или в личных целях;

доступны современные информационные технологии и средства связи;

создана развитая информационная инфраструктура, позволяющая постоянно пополнять и обновлять информационные ресурсы в количествах, необходимых для решения задач социального, экономического и научно-технического развития.

Развитие средств хранения, передачи и обработки информации в истории человеческого общества шло неравномерно. Несколько раз в истории человечества происходили радикальные изменения в информационной области, которые называют информационными революциями.

Первая информационная революция связана с изобретением письменности.

Письменность создала возможность для накопления, распространения знаний и передачи знаний будущим поколениям.

Вторая информационная революция (середина XVI в.) была связана с изобретением книгопечатания. Появилась возможность не только сохранять информацию, но и сделать ее массово-доступной; грамотность становится массовым явлением. Все это ускорило развитие науки и техники, помогло промышленной революции.

Третья информационная революция (конец XIX в.) была обусловлена прогрессом в развитии средств связи. Телеграф, телефон, радио позволили оперативно передавать информацию на любые расстояния. Прогрессивные средства передачи информации в значительной мере способствовали бурному развитию науки и техники.

Четвертая информационная революция (70-е гг. XX в.) связана с появлением микропроцессорной техники и, в частности, персональных компьютеров. Отметим, что не появление компьютеров в середине XX в., а именно создание микропроцессорных систем обусловило данную информационную революцию. Возникшие вскоре компьютерные телекоммуникации радикально изменили системы хранения и поиска информации. Именно четвертая информационная революция дала толчок к столь существенным переменам в развитии общества, определившим появление нового термина — “информационное общество”.

Информатизация – это процесс создания, развития и массового применения информационных средств и технологий.

Цели информатизации:

1. Информационное обеспечение всех видов человеческой деятельности из специализированных фондов (архивов, библиотек).

2. Информационное обеспечение активного отдыха и досуга людей, например, теледоступ ко всей сокровищнице мировой культуры.

3. Формирование и развитие информационных потребностей людей.

Основной целью на сегодняшний день является обеспечение высокого уровня информированности населения, необходимого для улучшения условий труда и жизни каждого человека.

Многие черты информационного общества уже присутствуют в современной жизни развитых стран. Компьютеры широко используются в жизненно важных областях (управляют самолетами, контролируют работу атомных реакторов, используются в банках, больницах и т.д.). Поэтому для общества становится важной проблема информационной безопасности действующих систем хранения, передачи и обработки информации.

(неправомерный) доступ к информации, нарушение работоспособности компьютерной системы, нарушение целостности информации.

Основными мерами по защите от компьютерных преступлений являются: технические и аппаратно-программные средства для обеспечения безопасности работы информационных систем в условиях воздействия на них множества угроз (взлом пароля, попытки нарушения работоспособности), а также правовые и юридические (в уголовном кодексе России есть раздел «Преступления в сфере компьютерной информации»).

Необходимо также помнить, что программное обеспечение является интеллектуальной собственностью разработчиков. Авторское право на программы для ЭВМ возникает в силу их создания — не требуется какой-либо регистрации. Автор оповещает о своих правах путем указания знака охраны авторского права, состоящего из трех элементов: символа “©”, имени автора и года первого выпуска программы.

Авторское право распространяется только на саму программу. Идеи и принципы, включая “идеи и принципы организации интерфейса и алгоритма, а также языки программирования”, под авторское право не попадают. Приведу в качестве примера “юридически чистый” принцип создания BIOS-компьютеров. Как известно, в BIOS имеется некоторый набор стандартных функций ввода-вывода, код которых, разумеется, защищен авторскими правами. Но можно поступить следующим образом. Создать две группы специалистов, первая из которых подробно изучит BIOS и опишет его функции, а вторая использует это описание как техническое задание.

Поскольку вторая группа даже не знакома с оригинальным BIOS, то результат ее творчества хотя и будет делать то же самое, но никакого нарушения авторского права здесь не будет. Кстати, по аналогичной схеме были сделаны многие модели процессоров AMD, только в качестве источника информации использовалась официальная документация фирмы Intel.

Коротко опишем некоторые законы, действующие в Российской Федерации.

Закон “О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных” дал юридически точное определение понятий, связанных с авторством и распространением компьютерных программ и баз данных. Он определил, что авторское право распространяется на указанные объекты, являющиеся результатом творческой деятельности автора. Автор (или авторы) имеет исключительное право на выпуск в свет программ и баз данных, их распространение, модификацию и иное использование.

Закон “Об информации, информатизации и защите информации” частично решает вопросы правового регулирования на информационном рынке защиты прав и свобод личности от угроз и ущерба, связанных с искажением, порчей, уничтожением “персональной” информации.

Особое внимание обратим на статью 11 закона “информация о гражданах (персональные данные)”. В ней содержатся гарантии недопущения сбора, хранения, использования и распространения информации о частной жизни граждан, недопустимости использования собранной любым путем информации для дискриминации граждан по любому признаку.

§49 в учебнике Информатика 9 (Семакин И.Г.) Билет № Понятие модели. Натурные и информационные модели (с примерами).

Моделирование и формализация Слово модель произошло от латинского слова modelium, которое означает: мера, образ, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью.

Модель — это упрощенное подобие реального объекта, процесса или явления, отражающее лишь существенные свойства объекта или процесса с точки зрения цели моделирования.

Моделирование – построение моделей для изучения объектов, процессов, явлений.

Причины, по которым прибегают к моделированию 1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности (теория вымирания динозавров, теория гибели Атлантиды, «модель ядерной зимы»).

2. Оригинал либо очень велик, либо очень мал (глобус, модель атома, солнечной системы).

3. Процесс протекает очень быстро или очень медленно (модель развития вселенной).

4. Оригинал может иметь очень много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить какое-то конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их (карта местности).

5. Исследование объекта может привести к разрушению (модель самолета, модель здания во время землетрясения).

Что можно моделировать?

1. Объекты, например модели объектов:

2. Явления, например, модели явлений:

3. Процессы, например:

Классификация моделей Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым можно классифицировать модели.

1. С учетом фактора времени модели делят на статические и динамические.

одномоментный (на данный обследование ученика в поликлинике дает Статические изменения состояния объекта Карточка школьника, отражающая состояние Динамические 2. По способу представления, модели делят на материальные (натурные) и Информационные имеют материальной основы, а Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

К информационным моделям можно отнести вербальные и знаковые модели.

Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Примеры вербальных моделей:

Модель поведения человека при переходе через улицу. Человек анализирует ситуацию на дороге (сигналы светофора, наличие и скорость машин и вырабатывает Идея, возникшая у изобретателя - модель изобретения.

Музыкальная тема, промелькнувшая в голове композитора – модель будущего музыкального произведения.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е.

средствами любого формального языка.

Примеры знаковых моделей:

Чертеж кухонной мебели – модель мебели для кухни.

Схема Московского метрополитена – модель метро г. Москвы.

График изменения курса евро – модель роста курса евро.

Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ (например, пути по определенному адресу), может быть облечен в знаковую форму, например, в схему. И наоборот, знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.

3. По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные.

модель, реализованная средствами (натурные) программной среды.

Формализация – это результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определенной знаковой математических, химических формул, букв, цифр, картографических элементов и т.д.).

§6-8 в учебнике Информатика (Семакин И.Г.) Билет № Математическая модель. Компьютерная математическая модель.

Вычислительный эксперимент. Имитационное моделирование.

Модель — это упрощенное подобие реального объекта, процесса или явления, отражающее лишь существенные свойства объекта или процесса с точки зрения цели моделирования.

Многие процессы, происходящие в природе, технике, в экономических системах описываются сложными математическими соотношениями. Это могут быть уравнения, системы уравнений, системы неравенств и пр., которые являются математическими моделями описываемых процессов.

Математическая модель – это описание моделируемого объекта или процесса на языке математики.

В прежние времена, до появления ЭВМ, ученые стремились создавать такие математические модели, которые можно было бы просчитать вручную. Но простые модели не всегда хорошо описывали процессы. Да и ошибка расчетов по такой модели может быть слишком большой и полностью обесценить результат.

С появлением компьютеров стало возможным проводить расчеты сложных математических моделей за приемлемое время. Например, рассчитать погоду на завтрашний день до его поступления.

Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели.

Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить моделирование информационных моделей. Использование компьютерной математической модели для исследования объекта моделирования называется вычислительным экспериментом.

Вычислительный эксперимент в некоторых случаях может заменить реальный физический эксперимент. Например, испытание самолета, испытание ядерного оружия. Благодаря очень точным математическим моделям и мощным компьютерам стало возможно просчитать все последствия, к которым приводит изменение в конструкции ядерной бомбы.

Важным свойством компьютерных математических моделей является возможность визуализации результатов расчетов. Представление результатов в наглядном виде – важное условие для лучшего их понимания. Например, результаты расчетов распределения температуры в некотором объекте представляются в виде его разноцветного изображения: участки с самой высокой температурой окрашиваются в красный цвет, а самой холодной – в синий.

Компьютерная графика позволяет человеку в процессе проведения эксперимента «заглянуть» в недоступные места исследуемого объекта. В реальном физическом эксперименте такое можно сделать далеко не всегда. Например, невозможно выполнить измерения внутри работающей доменной печи или внутри звезды. А на модели это можно сделать.

Еще одно важное направление компьютерного математического моделирования связано с использованием компьютеров в управлении. Компьютеры используют для управления работой химических реакторов на заводах, атомных реакторов на электростанциях, полета автоматических космических станций и т.д. Все расчеты производятся по заложенным в программу управления математическим моделям. Важно, чтобы результаты этих расчетов получались в режиме реального времени управляемого процесса.

Имитационное моделирование – разновидность моделирования на компьютере.

Имитационное моделирование используют тогда, когда нельзя точно рассчитать, предсказать поведение сложной системы, объекты которой могут вести себя случайным образом.

Например, нельзя точно рассчитать траекторию броуновской частицы (броуновское движение), но ее можно сымитировать на экране компьютера. К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания: торговли, скорой помощи, автосервиса, в которых появление заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки – события случайные.

Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключаются в поиске режимов работы служб сервиса, уменьшающих время ожидания клиентов.

Билет № Основные этапы решения задач на ЭВМ При решении задач на ЭВМ можно воспользоваться готовой программой, если у нас есть право на ее использование. Такие программы применяются для работы с текстом, графикой, для проведения типовых расчетов. Но если для решения задачи хотят прибегнуть к использованию компьютера, а готовой программы нет, то понадобится освоить весь процесс решения задачи на компьютере, создав свою оригинальную программу. Чаще всего при написании реальной прикладной программы (здесь речь не идет об учебных упражнениях типа “в массиве найти максимальный элемент”) требуется не только программирование. Дело в том, что взятая из жизни задача обычно не представлена в форме, немедленно готовой к решению на компьютере:

приходится сначала получать ее, выбирая при этом подходящий метод. Кроме того, когда программа будет написана, введена и отлажена, потребуется провести анализ полученных числовых результатов и сделать выводы относительно исходной задачи.

В этом случае процесс решения задачи сводится к следующим этапам:

1. Постановка задачи (выяснение наиболее существенных ее параметров и закономерностей, влияющих на изучаемую ситуацию; формулировка целей решения и определение необходимых для этого данных). Необходимо четко представлять, чем мы располагаем - какие есть исходные данные, каковы ограничения на них. Нужно четко понимать, что будет являться решением задачи, что должно стать результатом всего процесса решения. Если задача конкретная (например, решение уравнения), то под постановкой задачи будет пониматься ответ на вопросы: какие исходные данные известны, что требуется определить? Если задача обобщенная, то необходимо определиться и с вопросом о том, какие данные допустимы.

2. Математическая формализация (запись основных закономерностей в математической форме: в виде уравнений, соотношений, связей, условий). Решение задачи на ЭВМ возможно только в том случае, если все действия, необходимые для решения задачи, формализованы, то есть, представлены как математические операции и соотношения между входящими в них переменными.

3. Выбор компьютерного метода (обычно данный этап требуется, поскольку получившаяся математическая задача нуждается в преобразовании в эквивалентную форму, пригодную для обработки на компьютере, — например, дифференциальные уравнения приводятся к алгебраическим формулам, а для статистического моделирования требуется реализация датчика случайных чисел).

4.Разработка алгоритма. В основу программы для компьютера кладется алгоритм решения задачи, т.е. система точных и понятных предписаний, позволяющая за конечное число шагов получить результат. Этот этап считается самым творческим, но и самым трудным.

Алгоритм должен отражать всю логику рассуждений, проводимых при решении задачи, но обязательно учитывать, что исполнителем алгоритма будет компьютер - исполнитель с ограниченными возможностями. Алгоритм составляется чаще всего в форме блок-схемы, т.к. она является наиболее универсальной и наглядной.

5. Составление программы. Компьютер может многое, однако, это всего лишь автомат, хотя и совершенный. Он решает задачи, выполняя вводимые человеком команды.

Последовательность команд представляет собой хранимую в памяти компьютера программу.

Программа составляется на каком-либо языке программирования, наиболее подходящем для решения данной задачи.

6. Отладка и тестирование программы. Отладка означает не только устранение синтаксических ошибок, в поиске которых помогает транслятор. Также обязательно должна проводиться проверка работы программы на конкретных вариантах исходных данных, подобранных так, чтобы охватить все возможные для данной задачи случаи. Необходимо проверить все альтернативные ветви от начальной команды до выхода из программы, в том числе проверку отсутствия неправильной организации циклов (зацикливания), логические ошибки.

7. Анализ полученных результатов. Анализируя полученные результаты такого контрольного расчета, в случае их правильности можно сделать вывод о правильности всех предшествующих программированию этапов. Существует несколько методов проверки правильности полученных результатов: а) сравнение полученных результатов с результатом, полученным в соответствии с тем же методом, но вручную или с помощью калькулятора; б) сопоставление результата с экспериментальными фактами, теоретическими воззрениями и другой считающейся достоверной информацией об объекте. После проведения таких сравнений может появиться необходимость уточнения метода или математической модели, составления нового алгоритма, программы и повторения компьютерных расчетов до тех пор, пока анализ результатов не подтвердит их приемлемость.

Билет № Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов.

Способы записи алгоритмов.

Алгоритм — это понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи или достижение указанной цели.

Термин имеет интересное историческое происхождение. В IX веке великий узбекский математик аль-Хорезми разработал правила арифметических действий над десятичными числами.

Совокупность этих правил в Европе стали называть “алгоризм”. Впоследствии слово трансформировалось до известного нам сейчас вида и, кроме того, расширило свое значение:

алгоритмом стали называть любую последовательность действий (не только арифметических), которая приводит к решению той или иной задачи. Можно сказать, что понятие вышло за рамки математики и стало применяться в самых различных областях.

Каждый алгоритм — это правила, описывающие процесс преобразования исходных данных в необходимый результат. Для того чтобы произвольное описание последовательности действий было алгоритмом, оно должно обладать следующими свойствами.

Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов, каждый из которых называется командой. Примером команд могут служить пункты инструкции, нажатие на одну из кнопок пульта управления, рисование графического примитива (линии, дуги и т.п.), оператор языка программирования. Наиболее существенным здесь является тот факт, что алгоритм есть последовательность четко выделенных пунктов — такие “прерывные” объекты в науке принято называть дискретными.

Понятность Каждая команда алгоритма должна быть понятна тому, кто исполняет алгоритм; в противном случае эта команда и, следовательно, весь алгоритм в целом не могут быть выполнены.

Данное требование можно сформулировать более просто и конкретно. Составим полный список команд, который умеет делать исполнитель алгоритма, и назовем его системой команд исполнителя (СКИ).

Требование использовать при составлении алгоритмов только те команды, которые входят в СКИ, связано с тем, что исполнение алгоритма осуществляется формально, без возможности вникнуть в суть команд и проанализировать их.

Одним из таких (вернее, основным из них) “бездушных” исполнителей является ЭВМ.

Вообще ЭВМ является универсальным исполнителем алгоритмов. Это связано с тем, что любой алгоритм, составленный для ЭВМ, в конечном итоге транслируется в ее СКИ и, таким образом, становится доступным для исполнения.

Определенность (детерминированность) Команды, образующие алгоритм (или, можно сказать, входящие в СКИ), должны быть предельно четкими и однозначными. Их результат не может зависеть от какой-либо дополнительной информации извне алгоритма. Сколько бы раз вы не запускали программу, для одних и тех же исходных данных всегда будет получаться один и тот же результат.

Результативность (конечность) Результат выполнения алгоритма должен быть обязательно получен, т.е. правильный алгоритм не может обрываться безрезультатно из-за какого-либо непреодолимого препятствия в ходе выполнения. Кроме того, любой алгоритм должен завершиться за конечное число шагов.

Алгоритм имеет смысл разрабатывать только в том случае, когда он будет применяться многократно для различных наборов исходных данных. Например, если составляется алгоритм обработки текстов, то вряд ли целесообразно ограничивать его возможности только русскими буквами — стоит предусмотреть также латинский алфавит, цифры, знаки препинания и т.п. Тем более что такое обобщение особых трудностей не вызывает.

Таковы основные свойства алгоритмов. Если их внимательно проанализировать, то становится очевидным, что исполнитель алгоритма не нуждается в какой-либо фантазии и сообразительности. Более того, для выполнения алгоритма совсем не требуется его понимание, а правильный результат может быть получен путем формального и чисто механического следования содержанию алгоритма.

Из возможности формального исполнения алгоритма следует очень важное следствие:

поскольку осознавать содержание алгоритма не требуется, его исполнение вполне можно доверить автомату или ЭВМ. Таким образом, составление алгоритма является обязательным этапом автоматизации любого процесса. Как только разработан алгоритм, машина может исполнять его лучше человека — быстрее и, что очень важно, не ошибаясь.

Основными способами записи алгоритмов являются:

словесно-формульный;

на алгоритмическом языке;

графический (блок-схема);

на языке программирования высокого уровня.

Примеры записи алгоритмов:

1. словесно-формульный способ 2. на алгоритмическом языке 3. графический (блок-схема) §27 глава 5 в учебнике Информатика 9 (Семакин И.Г.) Билет № Виды алгоритмических структур и их реализация на языке программирования TPascal (с примерами) Основными алгоритмическими структурами (ОАС) являются следование, развилка и цикл. Ниже приведены графические обозначения (обозначения на блок-схемах) ОАС.

На схемах СЕРИЯ обозначает один или несколько любых операторов; ЛВ — логическое выражение (если его значение ИСТИНА, переход происходит по ветви ДА, иначе — по НЕТ). На схеме цикла с параметром использованы обозначения: ПЦ — параметр цикла, НЗ — начальное значение параметра цикла, КЗ — конечное значение параметра цикла, Ш — шаг изменения параметра цикла.

Простейшие задачи имеют линейный алгоритм решения. Это означает, что такой алгоритм не содержит проверок условий и повторений, действия в нем выполняются последовательно, одно за другим, т.е. при его реализации используется структура “следование”.

При разработке алгоритма данные можно разбить по смыслу на входные — аргументы, выходные — результаты, и промежуточные. Исходные (входные) — это данные, известные перед выполнением задачи, из условия. Выходные данные — результат решения задачи. Переменные, которые не являются ни аргументом, ни результатом алгоритма, а используются только для обозначения вычисляемого промежуточного значения, называются промежуточными. Чаще всего требуется указать имена и типы данных — целый, вещественный, логический и символьный.

Ветвления играют в алгоритмах очень большую роль, поскольку предусматривают корректную реакцию на самые разнообразные ситуации, возникающие в процессе обработки информации. Благодаря этой структуре алгоритм приобретает способность выбирать один из существующих вариантов работы, наиболее подходящий к сложившейся в данный момент ситуации. В частном случае речь может идти о выполнении или игнорировании при определенных условиях того или иного участка алгоритма.

Значение ветвления в современном программном обеспечении трудно переоценить.

Достаточно вспомнить стандартные элементы управления, такие, как меню, радиокнопки, флажки проверки или списки. Именно они дают возможность пользователю чувствовать себя за компьютером свободно и комфортно и выбирать те режимы работы, которые ему нужны.

Приведем также полную форму ветвления в Pascal:

IF THEN

Достаточно часто при организации алгоритма решения задачи необходимо одну и ту же определенную последовательность команд выполнить несколько раз подряд. Конечно, самый простой способ — записать эти команды несколько раз друг за другом, и необходимое повторение действий будет организовано. Но как быть в тех случаях, когда количество команд, которые исполняются несколько раз, слишком велико? Или само количество повторений команд огромно?

Или вообще неизвестно, а сколько же раз нужно повторить последовательность команд? Решить все эти проблемы можно, если использовать алгоритмическую структуру “цикл”.

Командой повторения, или циклом, называется такая форма организации действий в алгоритме, при которой выполнение одной и той же последовательности команд повторяется до тех пор, пока истинно некоторое логическое выражение.

Для организации цикла необходимо выполнять следующие действия:

перед началом цикла задать начальное значение параметров (переменных, используемых в логическом выражении, отвечающем за продолжение или завершение внутри цикла изменять переменную (или переменные), которая сменит значение логического выражения, за счет которого продолжается цикл, на противоположное (для того чтобы цикл в определенный момент завершился);

вычислять логическое выражение — проверять условие продолжения или окончания выполнять операторы внутри цикла;

управлять циклом, т.е. переходить к его началу, если он не закончен, или выходить из Различают циклы с известным числом повторений (цикл с параметром) и итерационные (с пред- и постусловием).

Опишем схематично, как выполняется каждый из циклов.

Цикл с предусловием:

1) вычисляется значение логического выражения;

2) если значение логического выражения “истина”, переход к следующему Цикл с постусловием:

2) вычисляется значение логического выражения;

3) если значение логического выражения “ложь”, то переход к п.1), иначе к Запись циклов на языках программирования:

§30-31 глава 5 в учебнике Информатика 9 (Семакин И.Г.) Билет № Структура ЭВМ по фон Нейману. Принципы фон Неймана В 1946 году американский математик Джон фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, которые и были впоследствии названы его именем. Первой машиной, построенной по схеме фон Неймана, была английская ЭВМ ЭДСАК (1949 г.).

Для того чтобы компьютер был универсальным и эффективным устройством для обработки информации, прежде всего он должен иметь следующие устройства:

Внешнее входное устройство - для ввода данных и команд программы. Оно должно кодировать входную информацию в виде двоичных чисел.

Внешнее выходное устройство – для вывода результатов. Оно должно декодировать информацию из двоичных чисел в форму, удобную пользователю.

Вся входная информация должна попадать в запоминающее устройство, где будет храниться до нужного момента.

Для реализации команд пользователя служит арифметическое устройство, которое можно объединить с логическим и тогда оно называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), выполняющим арифметические и логические операции (сложение, вычитание, умножение, сравнение чисел и т.д.).

Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ.

Т.е. с помощью УУ программа из ЗУ устройства передаётся в АЛУ, в ЗУ отыскиваются нужные данные, заносятся результаты. УУ организует приём и выдачу информации.

Принципы работы компьютера (принципы фон Неймана) Принцип программного управления.

Т.е. УУ выполняет команды программы автоматически, т.е. без вмешательства человека.

Оно может обмениваться информацией с памятью и внешними устройствами ввода-вывода.

Принцип хранимой программы.

ЗУ (память) должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или команды программ. Т.е. одна и та же память предназначена как для хранения данных, так и для хранения программ для обработки этих данных. Все ячейки памяти должны быть одинаково доступны для других устройств компьютера.

Конструкция большинства ЭВМ последующих поколений, где были реализованы эти принципы, получила название «фон-неймановской архитектуры».

Устройства современных компьютеров несколько отличается от «фон-неймановской архитектуры». Например, УУ и АЛУ объединены в единое устройство – центральный процессор.

Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах. Тем не менее, большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным Джоном фон Нейманом.

Помимо электронных вычислительных машин, построенных по принципу фон Неймана, можно выделить еще следующие классы вычислительных машин:

1) калькуляторы и несложные устройства;

2) аналоговые вычислительные машины (все величины представлены не в цифровой форме, а в виде непрерывных физических величин), они удобны для проведения непрерывных вычислений;

3)гибридные вычислительные системы.

Билет № Архитектура компьютера.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера С середины 60-х годов кардинально изменился подход к созданию вычислительных машин.

Вместо разработки аппаратуры и средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из синтеза аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на главный план выдвинулась концепция взаимодействия. Так возникло новое понятие — архитектура ЭВМ.

Под архитектурой компьютера понимают описание компьютера на некотором общем уровне, включающее логическую организацию структуры и ресурсы компьютера.

Особо подчеркнем, что к архитектуре относится именно наиболее общее логическое построение вычислительных средств, без учета конкретных деталей их реализации. Вопросы физического построения образуют отдельный круг проблем, который принято определять понятием организация. Архитектура и организация — это две дополняющие друг друга стороны описания ЭВМ.

Современным примером общей архитектуры вычислительной техники служат заполнившие мир IBM-совместимые персональные компьютеры, успешно производимые во множестве стран.

Что же обычно относят к архитектуре ЭВМ? Назовем наиболее важное: методы выполнения команд программы, способы доступа к памяти и внешним устройствам, возможности изменения конфигурации оборудования, принципы построения системы команд и их кодирования, форматы данных и особенности их машинного представления.

Несмотря на огромное разнообразие вычислительной техники и ее необычайно быстрое совершенствование, фундаментальные принципы устройства машин, являющиеся составной частью архитектуры, во многом остаются неизменными.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип и принципы Джона фон Неймана.

Джон фон Нейман, блестящий математик и физик, изучив конструкцию первых ЭВМ, пришёл к идее нового типа логической организации ЭВМ, а именно:

наличие арифметико-логического устройства и устройства управления (в современных компьютерах объединены в процессор);

наличие устройства ввода-вывода информации;

Процессор является главным устройством компьютера, в котором собственно и происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессора является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера.

Память предназначена для хранения как данных, так и программ их обработки: согласно фундаментальному принципу хранимой программы, для обоих типов информации используется единое устройство.

Память делится на внутреннюю и внешнюю.

быстродействующую электронную память, расположенную на его системной плате.

Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач.

Внешняя память реализуется в виде разнообразных устройств длительного хранения информации. Сюда относятся накопители на гибких и жестких магнитных дисках, а также оптические дисководы (устройства для работы с CD- и DVD-дисками). В последнее время широкое распространение получили накопители на основе флэш-памяти.

Для получения информации о результатах необходимо дополнить компьютер устройствами вывода, которые позволяют представить их в доступной человеческому восприятию форме. Наиболее распространенным устройством вывода является монитор, способный быстро и оперативно отображать на своем экране как текстовую, так и графическую информацию. Для того чтобы получить копию результатов на бумаге, используют принтер.

Простейшим устройством ввода является клавиатура. Широкое распространение программ с графическим интерфейсом способствовало популярности другого устройства ввода — манипулятора “мышь”. Наконец, очень эффективным современным устройством для автоматического ввода информации в компьютер является сканер, позволяющий не просто преобразовать картинку с листа бумаги в графическое компьютерное изображение, но и с помощью специального программного обеспечения распознать в прочитанном изображении текст и сохранить его в виде, пригодном для редактирования в обычном текстовом редакторе.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера заключается в следующем:

1. Компьютер не является целым, неделимым объектом, а состоит из некоторого количества устройств – модулей. Комплектовать компьютер из этих модулей пользователь может по собственному желанию. Он легко заменять одни устройства на другие, тем самым, модернизируя компьютер.

2. Все модули компьютера связаны между собой через магистраль, которая обеспечивает обмен данными между устройствами.

Магистраль (чаще называемая инженерами системной шиной) состоит из трех следующих частей:

шина адреса, на которой устанавливается адрес (номер) требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация;

шина управления, регулирующая этот процесс (сигналы, передающиеся по этой шине, определяют характер обмена информацией по магистрали, показывают, какую операцию – считывание или запись информации нужно производить, синхронизируют Системный блок Процессор Материнская Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

между микропроцессором и основной памятью;

между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

между основной памятью и портами ввода-вывода.

Магистрально-модульная организация ПК позволяет реализовать принцип открытой архитектуры. То есть любой внешний производитель оборудования получает информацию, необходимую для подключения его устройства к стандартной шине.

Для того, чтобы все устройства компьютера работали согласовано, не конфликтовали между собой у них должен соблюдаться одинаковый аппаратный интерфейс.

Аппаратный интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой Для согласования интерфейсов все внешние устройства подключаются к шине не напрямую, а через контроллеры (адаптеры) и порты.

устройство Рассмотренная нами учебная функциональная схема на практике значительно сложнее.

Современный компьютер может содержать несколько согласованно работающих процессоров, прямые информационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих магистралей и т.д.

Билет № Организация и основные характеристики внутренней памяти компьютера и характеристики процессора Процессор является главным устройством компьютера, в котором собственно и происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессора является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера. Соответственно названным функциям, наиболее важными частями процессора являются арифметико-логическое устройство АЛУ и устройство управления УУ.

Каждый процессор способен выполнять вполне определенный набор универсальных команд, называемых чаще всего машинными командами. Каков именно этот набор, определяется устройством конкретного типа процессора.

Работа ЭВМ состоит в выполнении последовательности таких команд, подготовленных в виде программы. Процессор способен организовать считывание очередной команды, ее анализ и выполнение, а также при необходимости принять данные или отправить результаты их обработки на требуемое устройство.

Выбрать, какую инструкцию программы исполнять следующей, также должен сам процессор, причем результат этого выбора может зависеть от обрабатываемой в данный момент информации.

В состав микропроцессора входят:

устройство управления (УУ) – предназначено для управления работой всех модулей арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения арифметических и логических операций над информацией;

микропроцессорная память (МПП) – используется для обеспечения высокого быстродействия машины и служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины (МПП строится на регистрах– специальных ячейках памяти);

интерфейсная система микропроцессора – реализует связь с другими устройствами ПК.

Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Так, например, при тактовой частоте 2000 МГц процессор может за одну секунду изменить свое состояние 2000 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Есть еще насколько важных характеристик процессора – разрядность, тип ядра и технология производства, частота системной шины.

Хотя внутри процессора всегда имеются регистры для оперативного хранения обрабатываемых данных и некоторой служебной информации, в нем сознательно не предусмотрено место для хранения программы. Для этой важной цели в компьютере служит другое устройство — память.

Начиная с самых первых ЭВМ, память стали делить на внутреннюю и внешнюю. Под внутренней памятью современного компьютера принято понимать быстродействующую электронную память, расположенную на его системной плате. В настоящее время такая память изготавливается на базе самых современных полупроводниковых технологий. Память предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает. Она состоит из ячеек, местонахождение которых определяется уникальным адресом. В каждой ячейке хранится машинное слово, соответствующее какому-либо значению данных или элементу программы. От разрядности машинного слова зависит объем внутренней памяти (количество ячеек). Емкость памяти измеряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах. Кроме временных данных, которые определяются тем, что компьютер делает в настоящий момент, он должен знать и постоянно помнить некоторые стандартные программы и данные. Например, компьютер должен знать, что ему делать после включения, где найти и прочитать операционную систему, которой будет передано управление компьютером, как выполнить конкретную операцию и пр. Причем выключение питания компьютера не должно приводить к потере этой важной информации Решение проблем хранения различных видов информации и надежного функционирования персонального компьютера привело к использованию нескольких видов внутренней памяти: оперативной (ОЗУ), постоянной (ПЗУ), кэш-памяти.

Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач. Оперативная память обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейке памяти. Это свойство отражено в англоязычном названии оперативной памяти RAM (Random Access Memory - память с произвольным доступом).

Оперативная память представляет собой память на электронных микросхемах. Микросхемы оперативной памяти монтируются на маленькой плате. Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края. С их помощью плата вставляется в специальный разъем на системной плате. Системная плата имеет несколько разъемов для расширения памяти.

Основные характеристики памяти: дискретность и адресуемость.

Память дискретна — это значит, что память состоит из некоторых «частиц». «Частица»

памяти называется бит (так же как единица информации). Один бит — это двоичный разряд памяти. Он хранит двоичный код (0 или 1). Слово «бит» — сокращение от английского «binary digit» — двоичная цифра. Итак, память компьютера — это упорядоченная последовательность двоичных разрядов (битов).

У каждой ячейки есть свой адрес (иногда их называют адресными ячейками). Адрес играет роль номера ячейки. Когда ПК отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обратившись к адресной ячейке, он может найти данный байт данных. Общее количество элементарных ячеек определяет объем оперативной памяти. Он колеблется от килобайт до мегабайт. Поскольку байт состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек, каждая из которых хранит электрический заряд. Эти заряды неспособны долго сохраняться в битовых ячейках – они «стекают», за несколько долей секунды данные полностью утрачиваются. Для обеспечения сохранности информации ПК десятки раз в секунду проверяет, что содержится в ячейках памяти и «подзаряжает» каждую ячейку. Такой процесс называется регенерацией оперативной памяти. Процесс регенерации происходит очень быстро, поэтому пока компьютер получает питание от сети, за сохранность информации можно не беспокоиться. Стоит только даже на краткое время исчезнуть питанию из сети, как информация исчезает. Поэтому нельзя забывать, что микросхемы оперативной памяти являются энергозависимыми устройствами (при выключении питания компьютера стирается вся находящаяся в оперативной памяти информация).

В ПЗУ хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения. Компьютер может читать или исполнять программы из постоянной памяти, но он не может изменять их и добавлять новые. Постоянная память предназначена только для считывания информации. Это свойство постоянной памяти объясняет часто используемое английское название ROM (Read Only Memory - память только для чтения). Постоянная память, реализуется интегральными микросхемами, которые являются энергонезависимыми. Выключение питания не приводит к потере данных. Раньше содержимое ПЗУ раз и навсегда формировалось на заводе, теперь же современные технологии позволяют в случае необходимости аккуратно обновлять его, даже не извлекая из компьютерной платы.

Для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств с различным быстродействием ПК использует кэш-память (от англ. cache - тайник, склад). Кэшпамять является промежуточным запоминающим устройством или буфером. Она используется при обмене данными между микропроцессором и RAM, между RAM и внешним накопителем.

Использование кэш-памяти сокращает число обращений к жесткому диску для чтения-записи, так как в ней хранятся данные, повторное обращение к которым, со стороны процессора не требует повторения процесса чтения или иной обработки информации. Существует два типа кэш-памяти:

внутренняя, размещаемая внутри процессора и внешняя, которая устанавливается на системной плате.

CMOS-память содержит настроечную информацию по конфигурации данного ПК и некоторого дополнительного оборудования. «Вход» в редактирование CMOS-памяти, как правило, по нажатию клавиши Delete сразу после включения ПК в процессе работы POST-программы.

Содержание CMOS-памяти (основное):

информация по результатам диагностики POST-программы;

наличие дополнительного оборудования.

Сокращение CMOS (Complement Metal Oxide Semiconductor – комплементарные пары метал-оксид-полупроводник) указывает на технологию изготовления данной памяти, а не на её функциональное назначение.

Видеопамять размещена на видеокарте. Она используется, как правило, в качестве буфера для хранения кадров динамического изображения. В текстовом режиме работы ПК в видеопамяти обычно хранятся коды символов и, возможно, их цвета. При работе в графическом режиме в видеопамяти хранятся характеристики каждой точки изображения на экране: цвет, яркость, мерцание.

Билет № Внешние устройства ПК. Назначение и основные характеристики К внешним устройствам ПК относятся внешняя память и устройства ввода-вывода информации.

Внешняя память используется для долговременного хранения информации. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Существует большое количество внешних запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (НЖМД), гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители CD-ROM (RW), DVD-ROM (RW) и флэшки.

Информация поступает в ПК с помощью устройств ввода.

Устройствами ввода являются:

клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей графический планшет – для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера);

сканер – для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов и различных изображений;

манипуляторы: мышь, джойстик, трекбол, световое перо;

Важнейшим из устройств ввода является клавиатура – кнопочное устройство для ввода символьной информации. При нажатии клавиши с символом автоматически генерируется связанный с ней код, который заносится в соответствующий буфер памяти. Как только клавиша отпускается, генерируется другой код, что позволяет перепрограммировать назначение клавиш.

Важным свойством клавиатуры является её эргономичность.

В состав стандартного оборудования современного ПК входит мышь – устройство ввода и управления. Движение мыши по поверхности стола позволяет выполнять перемещение курсора по экрану, а нажатие кнопок на ее корпусе – отдавать команды.

Для ввода информации с листа бумаги применяется сканер. Лучик света с огромной скоростью пробегает по листу, светочувствительные датчики воспринимают яркость и цветность изображения и трансформируют в двоичный код.

Устройствами вывода информации являются:

звуковые колонки;

графопостроитель (плоттер) – для вывода графической информации из ПК на Самым популярным устройством вывода является монитор. Монитор относится к числу неотъемлемых принадлежностей компьютера. Мониторы классифицируются по нескольким разным параметрам, отражающим их назначение и возможности. Прежде всего, они бывают монохромные (воспроизводящие два цвета – черный и белый, зеленый и черный и т.д.) и цветные.

Бывают мониторы графические и алфавитно-цифровые (впрочем, последние, способные отображать лишь символы определенного алфавита, практически вышли из употребления).

Графический монитор способен отображать и символы, и любое изображение, которое формируется из пикселей.

По физическим принципам работы мониторы подразделяются на использующие в качестве базы электронно-лучевые трубки и жидкокристаллические дисплеи. Рассмотрим принципы формирования изображения в первом случае. Внутренняя поверхность экрана покрыта слоем люминофора – вещества, обладающего способностью светиться под воздействием электронного луча. Специальное устройство, называемое «электронной пушкой», генерирует луч, которым можно управлять с помощью специальной системы горизонтальной и вертикальной развертки (пары пластин, на которые подается соответствующее напряжение). Попадая на участок экрана, луч вызывает свечение определенного его участка.