Лекции по "Информатике"

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

3. Системы счисления.

Системой счисления называется совокупность цифровых знаков и правил их записи, применяемая для однозначного представления чисел. Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные

Непозиционными называются такие системы, в которых применяется неограниченное количество цифр, причем значение каждой цифры не зависит от ее позиции в числе. Примером непозиционной является римская система счисления. Непозиционные системы в настоящее время используются редко, в основном для целей нумерации.

Позиционными называются такие системы, в которых применяется ограниченный набор цифр, причем значение каждой цифры находится в строгой зависимости от ее позиции в числе. Количество различных цифр, применяемых в данной системе, называется ее основанием.

Покажем некоторые свойства позиционных систем на примере известной всем с детства десятичной системы. В ней применяется 10 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , поэтому ее основанием является число 10. Произвольное десятичное число X1 = 118,375 можно представить в следующем виде:

118,375 = 1 · 10 2 + 1 · 10 1 + 8 · 10 0 + 3 · 10 -1 + 7 · 10 -2 + 5 · 10 -3.

В левой части равенства записано символическое изображение числа. Правая часть равенства показывает, что все цифры числа в разных позициях имеют разный вес. Каждая позиция с присвоенными ей номером и весом называется разрядом числа. В частности, единица в первом разряде означает сотню, а единица во втором разряде - только десяток. Анализ структуры числа X1 показывает, что любое десятичное число может быть представлено в виде суммы попарных произведений:

(1.1)

где Xi = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 } - некоторая цифра данной системы;

10 i - разряднй вес некоторой цифры;

J - количество разрядов целой части числа (до запятой);

F - количество разрядов в дробной части числа (после запятой).

В определении позиционных систем счисления не наложено никаких ограничений на величину основания. Отсюда очевидно, что основанием системы счисления может быть не только число 10, но и любое другое целое число. При этом структурно некоторое число в другой системе счисления также будет состоять из суммы попарных произведений цифр и степеней основания системы. Если основанию любой системы счисления присвоить, по аналогии с числом десять, обозначение 10, то формула (1.1) будет справедливой для записи чисел в любой системе счисления.

В частности, можно, например, представить двоичную систему счисления, основанием которой является число 2, и следовательно для изображения числа применяется всего две цифры - ноль ( 0 ) и единица ( 1 ),   т.е   Xi = { 0, 1 }.

Основание системы счисления - 2 можно записать с помощью имеющихся цифр только одним способом, т.е. в виде числа 10. Таким образом, любое число в двоичной системе записывается в виде комбинации нулей и единиц, расставленных согласно формуле (1.1). Так, рассмотренное выше десятичное число 118,375 в двоичной системе запишется следующим образом:

X1 = 118,37510 = 1110110,0112 , или:

 

1110110,0112 = 1· 2 6 + 1· 2 5 + 1· 2 4 + 0· 2 3 + 1· 2 2 + 1· 2 1 + 0· 2 0 + 0· 2 -1 + 1· 2 -2 + 1· 2 -3 = 118,37510 .

 

Нижний индекс справа от числа, показывает величину основания системы счисления, в которой записано данное число. Используя формулу (1.1), можно записать это же число в восьмеричной системе счисления.

 

X1 = 166,38 = 1 · 82 + 6 · 8 1 + 6 · 8 0 + 3 · 8 -1 = 64+ 48 +6 + 3/8 = 118,37510 .

 

Анализ формулы (1.1) позволяет установить основные свойства позиционных систем счисления.

1) Минимальным, отличным от нуля  числом, является Xmin = 10 -F,   которое численно оно равно весу самого младшего разряда. Данное число носит название "единицы самого младшего разряда" (единицы СМР) или "минимального шага приращения" (для целых чисел при F = 0   Xmin = 1);

2) Максимальным в любой позиционной  системе счисления является число  Xmax = 10 J - 10 -F,   когда во всех разрядах записано самая старшая цифра системы ( для целых чисел при F = 0   X = 10 J - 1);

3) Общее количество чисел, в которых  можно записывать n - разрядную сетку   ( n = J + F ),   равно N = 10 n . Соответственно, если известно N, то количество разрядов, обеспечивающее запись любого числа из множества   N ,   равно   n = log10 N .

Например, в один байт ( 8 двоичных разрядов ) можно записать 2 8 = 256 двоичных чисел (основание системы счисления - 2)   от   00000000   до  11111111 .

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2^0 = 1  2^1 = 2  2^2 = 4  2^3 = 8  2^4 = 16  2^5 = 32  2^6 = 64  2^7 = 128  2^8 = 256  2^9 = 512  2^10= 1024  2^11= 2048  2^12= 4096

 

Формула выглядит так:

 

(10)=∑(b*[2^n])

 

где (10) - десятичный результат, ∑ - сумма от младшего до старшего бита, b - состояние текущего бита(1 или 0), n - номер бита, ^ - знак степени. 
Для примера возьмем случайное число размером в полтора байта: 0110 1011 0101. 
Нулевой бит равен 1, следовательно первый элемент формулы выглядит так:

0110 1011 0101 (справа на лево)

(1*[2^0])=1*1=1. Соответственно сумма выглядит так:

 

 

Восьмеричная запись	Двоичная запись	Восьмеричная запись	Двоичная запись
0 1 2 3	006 001 010 011	4 5 6 7	100 101 110 111

 

Шестнадцатеричная  запись	Двоичная запись	Шестнадцатеричная  запись	Двоичная запись
0  1  2  3  4  5  6  7	0000  0001  0010  0011  0100  0101  0110  0111	8  9  А  В  С  Д  Е  F	1000  1001  1010  1011  1100  1101  1110  1111

Контрольные вопросы:

1. Информационные процессы.
2. Каким процессом является передача информации?
3. Какими свойствами обладает информация?
4. Что называют системой счисления?

 

Лекция № 3

Тема: Базовая аппаратная конфигурация. Внутренние устройства системного блока.

Цель: Ознакомиться с основными методами классификации компьютеров и выделить основной состав вычислительной системы. Ввести понятия об устройстве системного блока.

План:

1. Методы классификации компьютеров.
2. Состав вычислительной системы.
3. Внутренние устройства системного блока.

 

1.  Методы  классификации компьютеров

Классификация по назначению

По этому принципу различают большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на  массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Классификация по уровню специализации

По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией). Так, например, один и тот же персональный компьютер можно использовать для работы с текстами, музыкой, графикой, фото- и видеоматериалами.

Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов.

Классификация по типоразмерам

Различают настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.

Настольные модели являются принадлежностью рабочего места.

Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий, проводящие много времени в командировках и переездах.

Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.

Классификация по совместимости

В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами.

От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными.

 

2. Состав вычислительной системы

Состав вычислительной системы называется конфигурацией.

Аппаратное обеспечение

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию.

Программное обеспечение

Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией.

Базовый уровень

Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ— Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень

Системный уровень — переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

Служебный уровень

Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ.

Прикладной уровень

Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.

 

3. Внутреннее строение  системного блока.

Персональный компьютер состоит, по сути дела, из двух основных элементов. Это сам компьютер (системный блок) и устройства ввода/вывода (монитор, клавиатура, мышь, колонки, принтер и т. д.).

Системный блок состоит из: 
1. корпуса; 
2. материнской платы; 
3. процессора; 
4. оперативной памяти; 
5. жесткого диска; 
6. накопителя флоппи-дисков; 
7. накопителя компакт- (или DVD) дисков; 
8. видеокарты; 
9. звуковой карты;