Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Кодирование данных двоичным кодом

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления — для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук. По-видимому, безуспешность попыток их внедрения связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (то есть норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализу­ется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое,

Своя система существует и в вычислительной технике — она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски — binaiy digit или сокращенно bit {бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами можно закодировать восемь различных понятий:

000 001 010 011 100 101 110 111

То есть, увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе. Общая формула:

N = 2m

где N – количество независимых кодируемых значений;

m – разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Более крупной единицей представления, а также измерения данных является байт.

8 бит – 1 байт

1024 байта – 1 килобайт (Кбайт)

1024 килобайта – 1 мегабайт (Мбайт)

1024 мегабайта – 1 гигабайт (Гбайт)

Основные типы данных, обрабатываемые компьютером:

· Целые и действительные числа.

· Текстовые данные.

· Графические данные.

· Звуковые данные.

Кодирование целых и действительных чисел

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто — достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного числа:

19:2=9 + 1

9:2=4+1

4:2=2+0

2:2=1+0

Таким образом, 19₁₀ = 100112.

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 535, а 24 бита — уже более 16,5 миллионов разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926=0,31415926*10¹

300 000 = 0,3*10⁶

123 456 789 = 0,123456789*10¹⁰

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).

Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые обще­принятые специальные символы, например символ «§».

Технически это выглядит очень просто, однако всегда существовали достаточно веские организационные сложности. В первые годы развития вычислительной тех­ники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время вызваны, наоборот, изобилием одновременно действующих и противоречивых стандар­тов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из-за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.

Для английского языка, захватившего де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI - American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатаю­щих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Базовая таблица кодировки ASCII приведена в таблице 1.1:

Аналогичные системы кодирования текстовых данных были разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой области действовала система кодирования КОИ-7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень междуна­родного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» во вторую, расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов с 128 по 255. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множествен­ности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших.

Так, например, кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» — компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение (таблица 1.2). Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows:

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информа­цией, восьмизначный) — ее происхождение относится ко временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы (таблица1.3). Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на терри­тории России и в российском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского алфавита, носит название кодировки ISO (International Standard Organization — Между­народный институт стандартизации). На практике данная кодировка использу­ется редко (таблица 1.4).

Ha компьютерах, работающих в операционных системах MS-DOS, могут действовать еще две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычисли­тельной техники, но вторая используется и по сей день (см. таблицу 1.5).

В связи с изобилием систем кодирования текстовых данных, действующих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных — это одна из распростра­ненных задач информатики.

Универсальная система кодирования текстовых данных

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, полу­чила название универсальной — UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обес­печить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования. Для индивидуальных пользователей это еще больше добавило забот по согласованию документов, выполненных в разных системах кодирования, с программными средствами, но это надо понимать как труд­ности переходного периода.

Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром.

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодиро­вание позволяет использовать двоичный код для представления графических дан­ных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразряд­ного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпо­зиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких состав­ляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется систе­мой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн. различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности челове­ческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 дво­ичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, У). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно приме­нять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда.

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодиру­емых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно пере­дать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным — без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо — зеленым).

Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графиче­ских данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпо­ративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразова­тели (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодирован­ного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом коди­рования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетво­рительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различ­ных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие пара­метры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов исполь­зуются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музы­кальных инструментов.

4. Единицы измерения данных (бит, байт, Кб и т.д.)

 

Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически.[1] Это означает, что когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается. Не важно, идёт речь о случайных величинах в математике, регистрах цифровой памяти в технике или в квантовых системах в физике.

 

Чаще всего измерение информации касается объёма компьютерной памяти и объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.

Целые количества бит отвечают количеству состояний, равному степеням двойки.

 

Особое название имеет 4 бита — ниббл (полубайт, тетрада, четыре двоичных разряда), которые вмещают в себя количество информации, содержащейся в одной шестнадцатеричной цифре.

Байт

Следующей по порядку популярной единицей информации является 8 бит, или байт (о терминологических тонкостях написано ниже). Именно к байту (а не к биту) непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.

 

Такие величины как машинное слово и т. п., составляющие несколько байт, в качестве единиц измерения почти никогда не используются.

Килобайт

Основная статья: Килобайт

 

Для измерения больших количеств байтов служат единицы «килобайт» = [1024] байт и «Кбайт»[3] (кибибайт, kibibyte) = 1024 байт (о путанице десятичных и двоичных единиц и терминов см. ниже). Такой порядок величин имеют, например:

Сектор диска обычно равен 512 байтам то есть половине килобайта, хотя для некоторых устройств может быть равен одному или двум кибибайт.

Классический размер «блока» в файловых системах UNIX равен одному Кбайт (1024 байт).

«Страница памяти» в процессорах x86 (начиная с модели Intel 80386) имеет размер 4096 байт, то есть 4 Кбайт.

 

Объём информации, получаемой при считывании дискеты «3,5″ высокой плотности» равен 1440 Кбайт (ровно); другие форматы также исчисляются целым числом Кбайт.

Мегабайт

Единицы «мегабайт» = 1024 килобайт = [1 048 576] байт и «мебибайт»[3] (mebibyte) = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт применяются для измерения объёмов носителей информации.

Объём адресного пространства процессора Intel 8086 был равен 1 Мбайт.

Оперативную память и ёмкость CD-ROM меряют двоичными единицами (мебибайтами, хотя их так обычно не называют), но для объёма НЖМД десятичные мегабайты были более популярны.

Современные жёсткие диски имеют объёмы, выражаемые в этих единицах минимум шестизначными числами, поэтому для них применяются гигабайты.

Гигабайт

Единицы «гигабайт» = 1024 мегабайт = [1048576] килобайт = [1073741824] байт и «Гбайт» (гибибайт, gibibyte) = 1024 Мбайт = 230 байт измеряют объём больших носителей информации, например жёстких дисков. Разница между двоичной и десятичной единицами уже превышает 7 %.

Размер 32-битного адресного пространства равен 4 Гбайт ≈ 4,295 Мбайт. Такой же порядок имеют размер DVD-ROM и современных носителей на флеш-памяти. Размеры жёстких дисков уже достигают сотен и тысяч гигабайт.

Для исчисления ещё больших объёмов информации имеются единицы терабайт и тебибайт (1012 и 240 байт соответственно), петабайт и пебибайт (1015 и 250 байт соответственно) и т. д.

 

5. Информационные системы и информационные технологии.

 

Информационная технология (ИТ) – это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих:

 

· методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации;

 

· вычислительную технику;

 

· методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения;

 

· а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.

 

Информационная технология – процесс, использующий совокупность методов и средств реализации операций сбора, регистрации, передачи, накопления и обработки информации на базе программно-аппаратного обеспечения для решения управленческих задач экономического объекта.

 

Информационная технология - это системно-организованная последовательность операций, выполняемых над информацией с использованием средств и методов автоматизации. Операциями являются элементарные действия над информацией.

 

Процедура передачи информации включает кроме самой передачи операции ввода данных в систему, в сеть, преобразования из цифровой формы в аналоговую и наоборот, операции вывода сообщений, контроль ввода и вывода, защиту данных.

 

Процедуры обработки информации являются главными в информационных технологиях. Остальные процедуры носят вспомогательный характер.

 

Автоматизированная информационная технология (АИТ) – системно организованная для решения задач управления совокупность методов и средств реализации операций сбора, регистрации, передачи, накопления, поиска, обработки и защиты информации на базе применения развитого программного обеспечения, используемых средств вычислительной техники и связи, а также способов, с помощью которого информация предлагается клиентам.

 

Основная цель автоматизированной информационной технологии – получать посредством переработки первичных данных информацию нового качества, на основе которой вырабатываются оптимальные управленческие решения.

Информационная система (ИС) является системой информационного обслуживания работников управленческих служб и выполняет технологические функции по накоплению, хранению, передаче и обработке информации. Она складывается, формируется и функционирует в регламенте, определенном методами и структурой управленческой деятельности, принятой на конкретном экономическом объекте, реализует цели и задачи, стоящие перед ним.

 

Информационная система управления (ИСУ) – это совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, других технологических средств и специалистов, а также предназначенная для обработки информации и принятия управленческих решений.

 

Экономическая информационная система (ЭИС) – это совокупность внутренних и внешних потоков прямой и обратной информационной связи экономического объекта, методов, средств, специалистов, участвующих в процессе обработки информации и выработке управленческих решений.

 

Автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупности информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенную для обработки информации и принятия управленческих решений.

 

6. Поколения ЭВМ.

 

Первое поколение — компьютеры на электронных лампах (1946 — 1956г.). За точку отсчета эры ЭВМ обычно принимают 15 февраля 1946 года, когда ученые Пенсильванского университета США ввели в строй первый в мире электронный компьютер ЭНИАК. В нем использовалось 18 тысяч электронных ламп. Машина занимала площадь 135 м3, весила 30 тонн и потребляла 150 кВт электроэнергии. Она использовалась для решения задач, связанных с созданием атомной бомбы. И хотя механические и электромеханические машины появились значительно раньше, все дальнейшие успехи ЭВМ связаны именно с электронными компьютерами. В СССР в 1952 году академиком С.А. Лебедевым была создана самая быстродействующая в Европе ЭВМ БЭСМ. Быстродействие первых машин было несколько тысяч операций в секунду.

 

Второе поколение — компьютеры на транзисторах (1956 — 1964 г.). Полупроводниковый прибор - транзистор был изобретен в США в 1948 году Шокли и Бардиным. Компьютеры на транзисторах резко уменьшили габариты, массу, потребляемую мощность, повысили быстродействие и надежность. Типичная отечественная машина (серий "Минск", "Урал") содержала около 25 тысяч транзисторов. Лучшая наша ЭВМ БЭСМ-6 имела быстродействие 1 млн. оп/с.

 

Третье поколение — компьютеры на микросхемах с малой степенью интеграции (1964 — 1971г.). Микросхема была изобретена в 1958 году Дж. Килби в США. Микросхемы позволили повысить быстродействие и надежность ЭВМ, снизить габариты, массу и потребляемую мощность. Первая ЭВМ на микросхемах IBM-360 была выпущена в США в 1965 году, как и первая мини-ЭВМ PDP-8 размером с холодильник. В СССР большие ЭВМ третьего поколения серии ЕС (ЕС-1022-ЕС-1060) выпускались вместе со странами СЭВ с 1972 года. Это были аналоги американских ЭВМ IBM-360, IBM-370.

 

Четвертое поколение — компьютеры на микропроцессорах (1971 — настоящее время). Микропроцессор — это арифметическое и логическое устройство, выполненное чаще всего в виде одной микросхемы с большой степенью интеграции. Применение микропроцессоров привело к резкому снижению габаритов, массы и потребляемой мощности ЭВМ, повысило их быстродействие и надежность. Первый микропроцессор Intel-4004 был выпущен в США фирмой Intel в 1971 году. Его разрядность была 4 бита. В 1973г. был выпущен 8-битовый Intel-8008, а в 1974 г. Intel-8080. В 1975 г. появился первый в мире персональный компьютер Альтаир-8800, построенный на базе Intel-8080. Началась эра персональных ЭВМ.

 

В 1976 г. появился персональный компьютер Apple на базе микропроцессора фирмы Motorola, который имел большой коммерческий успех. Он положил начало компьютерам серии Макинтош. Первый компьютер фирмы IBM с названием IBM PC появился в 1981 году. Он был сделан на базе 16-битового микропроцессора Intel-8088 и имел ОЗУ 1 Мб (у всех других машин было тогда ОЗУ 64 Кб). Фактически он стал стандартом персонального компьютера. Сейчас IBM-совместимые компьютеры составляют 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. В 1983г. на базе Intel-8088 был выпущен компьютер IBM PC/ХT, имеющий жесткий диск. В 1982г. был сделан 16-битовый процессор Intel-80286, который был использован фирмой IBM в 1984г. в компьютере серии IBM PC/AT. Его быстродействие было в 3 — 4 раза выше, чем у IBM PC/ХT. В 1985г. фирма Intel разработала 32-битовый процессор Intel-80386.

 

Он содержал примерно 275 тысяч транзисторов и мог работать с 4 Гб дисковой памяти. Для процессоров Intel-80286 и Intel-80386 появились математические сопроцессоры соответственно Intel-80287 и Intel-80387, которые повышали быстродействие компьютеров при математических расчетах и при работе с плавающей запятой. Процессоры 80486 (1989г.), Pentium (1993г.), Pentium-Pro (1995г.), Pentium-2 (1997г.) и Pentium-3 (1999г.) уже имеют встроенный математический сопроцессор. На базе процессоров Pentium собраны многие современные персональные компьютеры.

 

Пятое поколение (перспективное) — это ЭВМ, использующие новые технологии и новую элементную базу, например сверхбольшие интегральные схемы, оптические и магнито-оптические элементы, работающие посредством обычного разговорного языка, оснащенные огромными базами данных. Предполагается также использовать элементы искусственного интеллекта и распознавание зрительных и звуковых образов. Такие проекты разрабатываются в ведущих промышленно развитых странах.

 

7. Классификация компьютеров.

 

Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. К суперЭВМ относятся “Cray” и “IBM SP2” (США). Используются для решения крупномасштабных вычислительных задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере.

 

Большие машины или мейнфреймы (Mainframe). Мейнфреймы используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.

 

Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.

 

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.

 

Микро - ЭВМ — это компьютеры, в которых в качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся встроенные микро – ЭВМ (встроенные в различное оборудование, аппаратуру или приборы) и персональные компьютеры PC.

 

Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и мини-ЭВМ восьмидесятых годов. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня, используются как средство обработки информации в информационных системах.

 

К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop).

 

8. Принципы фон Неймана, положенные в основу работы компьютера.

 

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.

 

9. Состав вычислительной системы: аппаратное и программное обеспечение.

 

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала.

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию – аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, которую можно собирать из готовых узлов и блоков.

Основными аппаратными компонентами вычислительной системы являются: память, центральный процессор и периферийные устройства, которые соединены между собой системной магистралью (Рис.1.) Основная память предназначена для запоминания программ и данных в двоичном виде и организована в виде упорядоченного массива ячеек, каждая из которых имеет уникальный цифровой адрес. Как правило, размер ячейки составляет 1 байт. Типовые операции над основной памятью: считывание и запись содержимого ячейки с определенным адресом.

	Рис. 1. Некоторые компоненты вычислительной системы

 

10. Сжатие, архивирование информации.

 

Документы архивируют. Текстовые документы, в отличии от аудио и видео файлов популярных форматов, которые уже находятся в сжатом состоянии, очень хорошо сжимаются при архивации, удобно и долго хранятся. Архиватор для хранения текстовых файлов и не только их необходим, как холодильное оборудование для цветов. Естественно, что операционная система Виндовс имеет встроенные возможности сжимать и архивировать данные, содержащиеся на компьютере или носителях. Подключенных к нему.

 

Правда широкой популярности встроенные возможности Виндовса по архивации данных не получили широкого распространения. Да и при сегодняшней популярности заработка на файлообменниках, архиваторы частенько нужны, чтобы из нескольких файлов сделать один и используются для таких случаев обычно сторонние архиваторы, а не возможности Виндовса. Широкую популярность имеют две программы архиватора, вернее их бесплатные или взломанные версии, это WinZip и WinRAR.

Сжатый файл — это набор файлов и каталогов, помещенных в один файл таким образом, что он занимает меньше дискового пространства, чем занимают файлы и каталоги, входящие в него. Если в вашем компьютере не слишком много свободного дискового пространства, вы можете сжать файлы, используемые не слишком часто, или файлы, которые больше не используете, но хотели бы сохранить. Вы можете даже создать архивный файл и затем сжать его, чтобы сэкономить дисковое пространство.

11. Классификация программного обеспечения. Базовое (системное) программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение.

 

Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.

 

Различают системное и прикладное ПО.

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.

 

12. Средства представления, хранения и обработки текстовой информации. Системы обработки текстов.

Текст – это описание чего-либо с помощью знаков: букв, иероглифов, рисунков. Тексты и рисунки в закодированном виде могут храниться в памяти ПК. С помощью компьютера человек может работать с текстами и рисунками. Процесс обработки текстовой информации - это процесс создания (подготовки) текстовых документов. Редактирование - процесс изменения содержания текстового документа. Форматирование - процесс придания тексту формы. Текстовый редактор (редактор текстов, текстовый процессор)- это прикладная программа обработки текстовой информации, которая предназначена для создания и редактирования виртуальных документов. Примеры ТР: Лексикон, Блокнот, WordPad, Write, Word. Издательская система - это прикладная программа, предназначенная для подготовки к изданию журналов, газет, брошюр, буклетов, книг, рекламных материалов. Примеры издательских систем: Corel Ventura, Page Maker, Quarkx Press. WORD - самый распространенный текстовый редактор. Возможности Word: работа с различными шрифтами; удобное форматирование; проверка правописания; автоматическая расстановка переносов; создание таблиц;

создание списков; поиск и замена; предварительный просмотр перед печатью; гибкая печать; подгонка страниц; разбиение на страницы; вставка рисунков; создание текстовых эффектов.

 

 

13. Работа в среде табличного процессора MS Excel

 

Электронные таблицы Microsoft Excel очень мощное средство создания и ведения различных электронных документов. Интерфейс программы очень схож с Microsoft Word. После запуска программы экран Excel содержит пять областей (по порядку сверху вниз): строка меню; панели инструментов; строка формул; окно книги; строка состояния. Основным отличием от Word является присутствие вместо окна документа, так называемого окна книги, другими словами электронной таблицы. Книга Excel разбита на несколько листов (таблиц). Листы можно удалять или добавлять новые. Как и всякая таблица, лист Excel состоит из строк и столбцов, пересечения которых образуют ячейки. В нижней части окна книги находится несколько кнопок, с помощью которых можно переходить от одного листа к другому. Если видны не все ярлычки листов, то для просмотра содержания книги можно использовать четыре кнопки, расположенные в нижнем левом углу окна. Ячейки Excel являются основными строительными единицами рабочего листа. Каждая ячейка имеет свои строго определенные координаты, или адрес ячейки, где можно хранить и отображать информацию. Ячейка, находящаяся на пересечении столбца А и строки 1 имеет адрес А1. Зачастую границы данных таблицы выходят за пределы экрана монитора. В этом случае для просмотра содержимого листа надо использовать полосы прокрутки, расположенные вдоль правой и нижней сторон окна книги. В верхней части рабочей области Excel расположена строка меню. Ниже находятся панели инструментов с кнопками, выполняющими наиболее часто используемые функции. Работа с этой частью рабочей области Excel аналогична работе в Word. Ниже панели инструментов расположена строка формул. Содержимое активной (выделенной в данный момент) ячейки Excel всегда появляется в строке формул. В процессе ввода или редактирования данных в ячейке, в строке формул появляются три кнопки: кнопка отмены (красный крестик); кнопка ввода (зеленая галочка); кнопка изменения формулы (знак функции). Информацию можно вводить как непосредственно в ячейку, так и в строку формул. В самом низу окна рабочей области находится строка состояния, показывающая режим работы программы.

14. Работа в среде текстового процессора MS Word.

 

Microsoft Word – это программа для печати текста и составления документов. Проще говоря, Microsoft Word (сокращенно Word) – это программа для печатания. То есть в этой программе можно напечатать любой тип текста: статью, документ, реферат, курсовую, диплом и даже книгу. Также в этой программе можно красиво оформить текст - добавить в него картинку или фото, выделить его части разными цветами, изменить шрифт, размер букв и многое другое. А еще в программе Microsoft Word можно составить таблицу, напечатать объявление или сделать плакат. Плюс ко всему напечатанное можно вывести на бумагу, то есть распечатать на принтере. Программа Word представляет из себя белый лист бумаги, на котором, используя клавиатуру компьютера, сразу же можно печатать. Причем, это не один лист бумаги: если Вам нужно напечатать много текста, и на один лист он не поместится, то программа автоматически добавит еще листы. Также напечатанный текст можно отредактировать: изменить размер букв, шрифт, начертание и многое другое. Для этого в программе Word есть специальные кнопки. Работа с текстом; Копирование и вставка; Отмена и повтор действий; Параметры автоматического текста; Подсчет статистики документов; Поиск и замена

Проверка орфографии и грамматики, использование тезауруса; Символы, знаки и расстановка переносов; Форматирование абзацев; Форматирование знаков; Средства работы с конкретными языками; Создание документов

Форматирование документов; Обеспечение безопасности и конфиденциальности; Просмотр документов и перемещение по документам/

 

15. Информационная безопасность. Основы защиты сведений, составляющих государственную тайну.

 

Качество информации является сложным понятием, его основу составляет базовая система показателей, включающая показатели трех классов:

класс выдачи (своевременность, актуальность, полнота, доступность и другие); класс обработки (достоверность, адекватность и другие);

класс защищённости (физическая целостность информации, логическая целостность информации, безопасность информации).

Своевременность информации оценивается временем выдачи (получения), в течение которого информация не потеряла свою актуальность.

Одним из наиболее существенных показателей качества информации является её безопасность.

В качестве предмета защиты рассматривается информация, хранящаяся, обрабатываемая и передаваемая в компьютерных системах. Особенностями этой информации являются: двоичное её представление внутри системы, независимо от физической сущности носителей исходной информации;

высокая степень автоматизации обработки и передачи информации;

концентрация большого количества информации в КС.

Понятие компьютерные системы (КС) охватывает следующие системы:

ЭВМ всех классов и назначений; вычислительные комплексы и системы;

вычислительные сети (локальные, глобальные).

Информация доступна человеку, если она содержится на материальном носителе. Поэтому необходимо защищать материальные носители информации, так как с помощью материальных средств можно защищать только материальные объекты.

 

Информация имеет ценность, которая определяется степенью её полезности для владельца. В свою очередь степень полезности информации зависит от её истинности или достоверности. Истинной информацией является та, которая с достаточной точностью отражает объекты и процессы окружающего мира в определённых временных и пространственных рамках. Если информация искажена, то она является дезинформацией. Если к информации ограничен доступ, то такая информация является конфиденциальной. Такая информация может содержать государственную или коммерческую тайну.

Государственную тайну могут содержать сведения, принадлежащие государству. Сведениям, представляющим ценность для государства, могут быть присвоены следующие степени секретности (гриф): особой важности; совершенно секретно; секретно; для служебного пользования.

Безопасность (защищённость) информации в КС – это состояние всех компонент компьютерной системы, обеспечивающее на требуемом уровне защиту информации от возможных угроз.

 

Безопасность информации в КС (информационная безопасность) является одним из основных направлений обеспечения безопасности государства, отрасли, ведомства, государственной организации или частной структуры.

 

16. Антивирусная защита: классификация вирусов, виды антивирусных программ.

 

Антивирусная программа (антивирус) — любая программа для обнаружения компьютерных вирусов, а также нежелательных (считающихся вредоносными) программ вообще и восстановления зараженных (модифицированных) такими программами файлов, а также для профилактики — предотвращения заражения (модификации) файлов или операционной системы вредоносным кодом. Основные виды антивирусных программ:

Программы-детекторы осуществляют поиск характерной для конкретного вируса сигнатуры в оперативной памяти и в файлах и при обнаружении выдают соответствующее сообщение. Недостатком таких антивирусных программ является то, что они могут находить только те вирусы, которые известны разработчикам таких программ. Наиболее известные из них: Kaspersky Antivirus, Norton AntiVirus, Doctor Web.

Программы-ревизоры относятся к самым надежным средствам защиты от вирусов. Ревизоры запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска тогда, когда компьютер не заражен вирусом, а затем периодически или по желанию пользователя сравнивают текущее состояние с исходным. Обнаруженные изменения выводятся на экран монитора. Как правило, сравнение состояний производят сразу после загрузки операционной системы. К числу программ-ревизоров относится широко распространенная программа Kaspersky Monitor.

Программы-фильтры или «сторожа» представляют собой небольшие резидентные программы, предназначенные для обнаружения подозрительных действий при работе компьютера, характерных для вирусов. Такими действиями могут являться: попытки коррекции файлов с расширениями СОМ. ЕХЕ; изменение атрибутов файла; прямая запись на диск по абсолютному адресу; запись в загрузочные секторы диска; загрузка резидентной программы.

Вакцины или иммунизаторы — это резидентные программы. предотвращающие заражение файлов. Вакцины применяют, если отсутствуют программы-доктора, «лечащие» этот вирус. Вакцинация возможна только от известных вирусов. В настоящее время программы-вакцины имеют ограниченное применение.

Ныне существует немало разновидностей вирусов, различающихся по основному способу распространения и функциональности. Если изначально вирусы распространялись на дискетах и других носителях, то сейчас доминируют вирусы, распространяющиеся через Интернет. Растёт и функциональность вирусов, которую они перенимают от других видов программ.

В настоящее время не существует единой системы классификации и именования вирусов (хотя попытка создать стандарт была предпринята на встрече CARO в 1991 году). Принято разделять вирусы:

· по поражаемым объектам (файловые вирусы, загрузочные вирусы, скриптовые вирусы, макровирусы, вирусы, поражающие исходный код);

· по поражаемым операционным системам и платформам (DOS, Microsoft Windows, Unix, Linux);

· по технологиям, используемым вирусом (полиморфные вирусы, стелс-вирусы, руткиты);

· по языку, на котором написан вирус (ассемблер, высокоуровневый язык программирования, скриптовый язык и др.);

· по дополнительной вредоносной функциональности (бэкдоры, кейлоггеры, шпионы, ботнеты и др.).

 

17. Понятие компьютерных сетей, их классификация, основные топологии вычислительных сетей

 

Компьютерная сеть— система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Классификация

По территориальной распространенности

PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По типу функционального взаимодействия: Клиент-сервер; Смешанная сеть; Одноранговая сеть; Многоранговые сети.

По типу сетевой топологии: Шина; Кольцо; Двойное кольцо; Звезда; Ячеистая; Решётка; Дерево; Fat Tree

Существует три основные топология сети:

Сетевая топология шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем другим компьютерам (рис. 1);

Cетевая топология звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются другие периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи (рис. 2);

Cетевая топология кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего компьютера в цепочке, и эта цепочка замкнута в «кольцо».

 

18. Принципы построения и функционирования сети Интернет.

 

Интернет – это множество локальных сетей, соединенных воедино. Принципы построения сети интернет включают в себя комплекс различных факторов. Всё построение сети интернет основано на семействе протоколов TCP/IP, которое состоит из ряда протоколов, таких как IP, TCP, UDP, HTTP, FTP, SMTP, POP3, NNTP и др. Все компьютеры в сети имеют свой персональный номер, который называется IP-адрес. IP-адрес необходим для адресации, которая является неотъемлемой частью построения сети.

 

Интернет – это самая большая сеть в мире, и в этой сети каждому участнику необходимо свое уникальное имя, которое дублирует цифровой IP-адрес для удобства использования. За это отвечает DNS, которое сопоставляет цифровое и буквенное обозначение адресата. Для примера, согласитесь, ведь запомнить имя человека гораздо легче, чем его идентификационный код. Таким образом, можно подытожить, что принципы построения сети интернет являются сложной системой, которая состоит из различных сегментов, отвечающих за определенные действия, начиная от типа передаваемой информации, заканчивая определением персонального имени адресата.

 

19. Основные службы и ресурсы Интернет.

 

Самым популярным ресурсом является всемирная паутина или WWW, которая представляет собой огромное количество (свыше миллиарда) мультимедийных документов, отличительной особенностью которых является возможность ссылаться друг на друга. Это означает присутствие в текущем документе ссылки, реализующей переход на любой документ WWW, который физически может быть размещен на другом компьютере сети Интернет. Используя специальные программы просмотра документов WWW, пользователь сети Интернет может быстро перемещаться по ссылкам от одного документа к другому, путешествуя по пространству всемирной паутины. WWW (World Wide Web, всемирная паутина) — совокупность взаимосвязанных гипермедийных документов.

В Интернет размещены целые библиотеки файлов, доступ к которым обеспечивается службой FTP. FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов) — хранилище и система пересылки всевозможных файлов.

Как упоминалось выше, вначале компьютерная сеть интенсивно использовалась для быстрой пересылки текстовых сообщений. Поэтому старейшим ресурсом Internet является E-mail (электронная почта). E-mail (электронная почта) — система пересылки электронных писем.

В Интернет существует специальная служба, позволяющая размещать на взаимосвязанных компьютерах сообщения для обмена мнениями. Подключившись к одному из таких компьютеров и выбрав дискуссионную группу (телеконференцию) по интересам, вы можете прочитать опубликованные сообщения, задать вопрос в группу или ответить на чей-то вопрос. Сообщения обычно быстро тиражируются на другие компьютеры и хранятся небольшой промежуток времени, поэтому данный ресурс получил название Группы новостей.

Группы новостей (телеконференции) — глобальная распределенная система для обмена сообщениями и ведения дискуссий.

Одной из самых популярных систем подобного рода являются группы новостей Usenet.

Сервис Telnet позволяет подключиться к удаленному компьютеру и работать с его ресурсами.Telnet — служба для удаленного управления компьютерами.

---

Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 95 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция	|	следующая лекция ==>
Порядок исчисления текущего запаса при исчислении норматива ОС по сырью и основным материалам	|	Понятие и особенности государственно- правовых норм.

---

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.077 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав