Данные – сигналы, зарегистрированные при помощи органов чувств. Примером данных являются любые запахи. Так же к ним можно отнести и всё, что мы видим, даже иероглифы.
Последовательность операции, которая позволяет преобразовать данные в информацию, называется методом. Например, перевод тех же иероглифов при помощи словаря.
Информация – продукт взаимодействия данных и адекватного для них метода. Св-ва: объективность, полнота, доступность, достоверность, адекватность, актуальность. Информация не статична, а динамична, какой она будет, зависит от метода. ОПДАДА.
Сбор данных – накопление; формализация – приведение данных из разных источников к одной форме; фильтрация – отсеивание личных данных; сортировка – упорядочивание данных по определённым признакам; защита – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, изменения, воспроизведения данных, архивация – организация хранения данных в удобной форме; транспортировка –передача данных от одного участника информационного пр-сса к другому (сервер-клиент); преобразование – пр-сс перевода данных из одной формы в другую.
Двоичное кодирование основано на представлении данных последовательностью двух знаков – 1, 0 – двоичными числами (binary digit, сокр. 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 значений:
000 001 010 011 100 101 110 111
Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:
N=2m,
где N— количество независимых кодируемых значений; m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.
Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто — достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа. 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 65535, а 24 бита — уже более 16,5 миллионов разных значений.
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 «§». 8-ми разрядные таблицы: КОИ-8, win-1251, ANSI/ASCII, гост. Современные – Unicode (16-разряд, начало 90ых).
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). Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Юникод – стандарт кодирования символов, позволяющий представить знаки практически всех письменных языков, его стандарт предложен в 1991 году. В нём два основных раздела – универсальный набор символов (однозначное соотв. символов кодам – элементам кодового пространства, неотриц. числа) и семейство кодировок (машинное представление последовательности кодов UCS). Область с кодами от U+0000 до U+007F содержит символы набора ASCII с соотв. кодами. Далее расположены области знаков различных письменностей, знаки пунктуации и тех. Символы.
Графика – растровая (растр) – пиксель, используется 90% пользователей. Векторная – меньше объёма, возможность редактирования, отсутствие эффекта пикселизации, совокупность графических примитивов. Растровую используют из-за устройств ввода и вывода – в фотоаппаратах матрица, в принтерах – точечный принцип. Системы цвета: чёрно-белый (1 бит), серый (1 байт), High Color (16 разр), TrueColor (24 разр, 16,7 млн, RGB(8+8+8)).
Линейная структура (адрес элемента однозначно определён его порядковым номером); табличная (адрес элемента однозначно определён совокупностью индивидуальных идентификаторов); иерархичная (адрес элемента определяется маршрутом (путём доступа), ведущим от вершины структуры к данному элементу).
Наименьшая единица измерения – байт. 1 кбайт = 1024 байт, 1 мбайт = 1024 килобайт и т.д.
Принятая в информатике и вычислительной технике единица представления данных – двоичный код, её наименьшей единицей является бит (двоичный разряд). Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые, или иные данные образует некий битовый рисунок. С битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регулярную форму. В настоящее время в кач-ве таких форм используются группы из восьми битов (байты). Но во многих случаях целесообразны не восьмиразрядное кодирование, а 16, 24, 32 и более. Группа из 16 взаимосвязанных бит (двух байтов) называется словом. Группы из четырёх байт – удвоенным словом, из восьми – учетверённым.
Файл – последовательность произвольного числа бит, обладающая собственным, уникальным именем. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратная косая черта).
Информатика — это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Предмет информатики составляют понятия: аппаратное обеспечение, программное, их взаимодействие, взаимодействие человека с их взаимодействием.
Программа – упорядоченная последовательность команд, конечная цель любой программы – управление аппаратными средствами ЭВМ. Конфигурация – конкретный состав ПО. Иногда в UNIX-подобных системах конфигурация задаётся на этапе сборки программы, и для её изменения программу необходимо пересобирать. Ярким примером может служить ядро Linux. Почти во всех приложениях, собираемых на основе autoconf, можно подключать или отключать те или иные внешние библиотеки через параметры к скрипту configure.
1) Базовый уровень – отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. 2) Системный уровень – предназначен для обеспечения работы аппаратной части, обеспечение логического интерфейса между устройствами. 3) Служебный уровень – обеспечивает автоматизацию работ по проверке, наладке, настройке и мониторингу компьютерной системы 4) Прикладной уровень - обеспечение работы пользователя в различных прикладных областях. Каждый последующий уровень опирается на предыдущий, уровни неразрывно связанны в пирамидальной структуре, каждый вышестоящий уровень не может работать без предыдущего. Каждый вышележащий уровень повышает работоспособность всей вычислительной системы.
Интерфейс – среда взаимодействия. Пользовательский, программный, программно-аппаратный интерфейсы. Текстовый (комм строк) – основной элемент управления – клавиатура, команды вводятся в поле командной строки. Основной признак – нажатие энтера. Пример – MS-DOS. Графический (более сложный) – клава, некоторое устройство позиционирования (мышь), элементы управления – актив(курсор), пассив(иконка проги).
Базовый уровень ПО – отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Пример – BIOS, образует комплекс программ, находящихся в ПЗУ и служащие для проверки состава и работоспособности основных аппаратных средств ЭВМ. Проверяет сначала процессор, потом оперативку, жёсткий диск.
Системный уровень ПО – предназначен для обеспечения работы аппаратуры компьютера, обеспечения логического интерфейса между устройствами и т.д.
1. OS – программа, распоряжающаяся различными средствами ЭВМ и предоставляющая их пользователю, позволяет запускать свои программы и управлять периферийным оборудованием.
2. Драйверы – программы для обеспечения логического интерфейса между устр-вами.
Служебный уровень ПО – основное назначение в автоматизации работ по проверке, мониторингу, наладке и настройке компьютерной системы. 1. Сервисные проги (утилиты) – для диагностики, мониторинга и адаптации систем. 2. Файловые навигаторы и оболочки – для упрощения работы автоматизации и работы в файловой системе. 3. Сетевое ПО – совокупность программ и драйверов, обеспечивающих транспортный протокол. 4. Средства администрирования – позволяют ограничить/разрешить доступ пользователю к тем или иным файлам.
Прикладное ПО – для облегчения работы пользователей в различных прикладных областях. 1. Офисное – для автоматизации и подготовки ежедневных документов: а) текстовые редакторы и процессоры, б) электронные таблицы – комплексное средство для работы с табличными данными, в) презентационные пакеты. 2. Деловое – для автоматизации бизнес процессов: а) бухгалтерское и финансовое ПО, б) генераторы отчётов, в) СУБД (1.база данных – большие массивы данных, организованных в табличной структуре 2. создание структуры БД 3. Предоставление средств для заполнения 4. Обеспечение возможности поиска и фильтрации данных в БД.) ERP – средство комплексной автоматизации бизнес процесса, DSS – системы поддержки принятия решений. 3. Коммуникационное: а) почтовые программы, б) браузеры (предназначены для просмотра и редактирования документов в формате HTML). 4. Ср-ва автоматизации проектирования и моделирования (CAD – проектирования, CAM – производства, CAE – конструирования). 5. Графическое ПО: а) графические редакторы (растровые и векторные), б) сис-мы оптического распознавания текста (OCR), в) настольные издательские системы. 6. Научно-исследовательское. 7. Обучающее, игровое. 8. Специализированное ПО.
БИОС, проверка диска – к базовому ПО, блокнот – к прикладному. Тыры-пыры, трали-вали, уже 17 минут первого =)))))
----------------------
Прикладное ПО – обеспечение работы пользователя в различных прикладных областях. Состав: Офисное ПО – автоматизация и кодирование документов. Текстовые редакторы, процессоры, электронная таблица, презентационные пакеты. Деловое ПО – автоматизация бизнес процессов. Бухгалтерское и финансовое. Генераторы отсчетов. СУБД. ERP – комплексная автоматизация бизнес процессов. Системы поддержки принятия решений. Экспортные и справочно-правовые системы. Коммуникативное ПО. Почтовые программы. Браузеры – просмотр документов в формате HTML. Средство автоматизирования. CAD, CAM, CAE. Графическое ПО – графические редакторы. Оптическое распознавание текста. Настольные издательские системы. Научно-исследовательское ПО. Обучающее ПО. Специализированное ПО. Инструментальное ПО.
Инструментальное ПО – часть ПО, предназначенная для создания другого ПО: 1. Трансляторы, компиляторы – преобразуют исходный текст в текст, понятный компьютеру. 2. Отладчики и троссировщики – позволяют отслеживать выполнение программы пошагово, а так же отследить оптимальность использования ресурсов среды. 3. IDE – сис-мы интегрированной среды разработки, Borland Delphi, Borland C++ Builder, Visual C. 4. RAD ср-ва – сис-мы быстрой разработки приложений, Borland Delphi, Borland C++ Builder. 5. KeyS – ср-во автоматизации сис-мы разработки, Rational Rose.
БИОС – базовое, Borland Delphi – прикладное, Ворд – прикладное, а уже 29 минут первого, збс
Алгоритм – свод конечного числа правил, задающий последовательность выполнения операций при решении какой-либо задачи. Особенности: 1. Конечность (фенетивность) – означает, что каждый алгоритм приводит к цели за заранее известное кол-во шагов. 2. Каждый шаг должен быть точно и не двусмысленно определён. 3. Алгоритм всегда имеет некоторое кол-во вводных данных. 4. Любой алгоритм всегда имеет от одного до нескольких выходных данных. 5. Эффективность (качественная характеристика, для сравнения) все входящие в алгоритм операции можно выполнить точно и за конечный отрезок времени (по времени), за наименьшее кол-во шагов (по кол-ву операций).
Способы представления:
1) вербальный (косный/словесный), - громоздкость, неточность, неуниверсальность, + понятность.
2) блок-схема (состоит из графических примитивов, каждый из которых описывает некоторое атомарное действие), - громоздкость, + универсальность, прозрачность
3) запись на универсальном алгоритмическом языке (псевдокоде), ограниченное количество слов, описанных на языке, + сущ. сокр. объёма, универсальность, - отсутствие стандартов, возможности компиляции.
4) Алгоритмические языки (языки программирования), + сокр запись, компиляция и запуск на ЭВМ, универсальность, - необходимость наличия специфических знаний.
С
помощью псевдо кода.
программа РЕШЕНИЕ
переменные a, b,
c,
,
,
D: вещественные числа
начало
ввод a,b,c
если a = 0 тогда СТОП
D := b*b-4*a*c
если D < 0 тогда СТОП
:=
:=
вывод ,
СТОП
28.фцывфыв
29. Языки программирования – искусственные языки, отличающиеся ограниченным количеством слов, значения которых понятны транслятору и/или компилятору, и строгими правилами записи команд. Цели:
1)язык программирования, как инструмент проектирования.
2)как средство человеческого восприятия.
3)как средство управления компьютером.
Языки высшего уровня – максимально приближенные к естественным языкам, не работают напрямую с процессором. Преимущества – универсальность (как аппаратная, так и агрегатная). Недостатки – меньшая производительность. Декларативные, примеры – ява, с++, паскаль.
Языки низшего уровня (императивные) – обладают прямыми директивами процессора. Преимущества – максимально быстрое выполнение алгоритма. Недостатки – зависимость от типа процессора, требование специфических знаний, длина машинного кода (1 инструкция – одна строка). Пример – ассемблер.
По основным элементам языка:
А) структурные (основа – функции)
Б) объектно-ориентированные (основа – классы или объекты: некоторые автономные сущности, взаимодействующие друг с другом).
30. Поколения языков:
1) 1954 – 1058 – язык ассемблер, принцип: одна команда – одна строка. Простейшие операторы, простейшие арифметические действия. Фортран (выс. уровень).
2) 59-61 гг – каждый язык заточен под конкретные задачи. Фортран 2 – подпрограммы, возможность раздельной компиляции. Алгол-60 – типы данных, блочная структура, составной оператор. Кобол – возможность работы с файлами. Лисп – для работы со списками, появился массив.
3) 62-70 гг – поколение смешения языков, поколение универсальных языков – независимость от конкретного компьютера, возможность использования сложных арифметических конструкций, понятность большинству пользователей, применимость к задачам любой сложности. Паскаль – 1972 год, Никлоус Вирт, С – Денис Риччи, Симула – объектно-ориентированный язык.
4) 70-80 гг – потерянное поколение, поколение Obj Pascal, С++, Ява, выжили. Появляются сложные синтаксические конструкции (последовательности неатомарных действий).
5) 80-н.д. – сис-мы автоматического проектирования и программирования:
А) написание и создание исходного кода без непосредственного участия программиста
Б) тенденция в сторону многоядерных платформ
В) выход языков интернета
Г) развитие виртуального программирования
31. Топология языков:
I – Есть общая глобальная область данных, к которой обращаются подпрограммы; отсутствие контроля за типами данных.
II – Появление в рамках модуля вложенных функций (встроенные подпрограммы); механизм передачи данных внутри модуля.
III – Появляются локальные данные, с которыми может работать только подпрограмма.
IV – Объектно-ориентированные языки, нет глобальных данных, у каждого объекта своя область данных, свои данные и методы обработки.
32. FORTRAN (Фортран). Это первый компилируемый язык, созданный Джимом Бэкусом в 50-е годы. Программисты, разрабатывавшие программы исключительно на ассемблере, выражали серьезное сомнение в возможности появления высокопроизводительного языка высокого уровня, поэтому основным критерием при разработке компиляторов Фортрана являлась эффективность исполняемого кода. Хотя в Фортране впервые был реализован ряд важнейших понятий программирования, удобство создания программ было принесено в жертву возможности получения эффективного машинного кода. Однако для этого языка было создано огромное количество библиотек, начиная от статистических комплексов и кончая пакетами управления спутниками, поэтому Фортран продолжает активно использоваться во многих организациях, а сейчас ведутся работы над очередным стандартом Фортрана F2k, который появится в 2000 году. Имеется стандартная версия Фортрана HPF (High Performance Fortran) для параллельных суперкомпьютеров с множеством процессоров.
COBOL (Кобол). Это компилируемый язык для применения в экономической области и решения бизнес-задач, разработанный в начале 60-х годов. Он отличается большой «многословностью» — его операторы иногда выглядят как обычные английские фразы. В Коболе были реализованы очень мощные средства работы с большими объемами данных, хранящимися на различных внешних носителях. На этом языке создано очень много приложений, которые активно эксплуатируются и сегодня. Достаточно сказать, что наибольшую зарплату в США получают программисты на Коболе.
Algol (Алгол). Компилируемый язык, созданный в 1960 году. Он был призван заменить Фортран, но из-за более сложной структуры не получил широкого распространения. В 1968 году была создана версия Алгол 68, по своим возможностям и сегодня опережающая многие языки программирования, однако из-за отсутствия достаточно эффективных компьютеров для нее не удалось своевременно создать хорошие компиляторы.
Pascal (Паскаль). Язык Паскаль, созданный в конце 70-х годов основоположником множества идей современного программирования Никлаусом Виртом, во многом напоминает Алгол, но в нем ужесточен ряд требований к структуре программы и имеются возможности, позволяющие успешно применять его при создании крупных проектов.
Basic (Бейсик). Для этого языка имеются и компиляторы, и интерпретаторы, а по популярности он занимает первое место в мире. Он создавался в 60-х годах в качестве учебного языка и очень прост в изучении.
С (Си). Данный язык был создан в лаборатории Bell и первоначально не рассматривался как массовый. Он планировался для замены ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффективные и компактные программы и в то же время не зависеть от конкретного типа процессора.
Си во многом похож на Паскаль и имеет дополнительные средства для прямой работы с памятью (указатели). На этом языке в 70-е годы написано множество прикладных и системных программ и ряд известных операционных систем (Unix).
Фортран – Джим Бэкус, первый язык высокого уровня, первый компилятор. Простота использования векторных и матричных данных. F2k – 2000г, obj-версия, на нём пишут программы для суперкомпьютеров.
Кобол – начало 60х, ориентированный на решение бизнес задач, создан в США. Специфика работы с временными рядами, максимально приближен к естественному языку.
Алгол-60 – призван как замена фортран, но не сложилось. Алгол-68 obj-версия. Не сложилось из-за не созданного вовремя нормального компилятора.
Паскаль – 1972г, Никлоус Вирт, создан как учебный язык, похож на АЛГОЛ, но с более ужесточёнными требованиями к структуре программы. Совр.версия – obj Pascal.
Бэйсик – 60ые года, чисто учебный язык, слабый по возможностям, нет возможности работы с памятью.
С – создан в лаборатории Белл, не рассматривался как массовый. Планировался как замена ассемблера. С целью сохранить эффективность и при этом независимость от процессора.
С++ - Бьорн Страуструп, 1980 год – obj расширение С.
С# - модификация С++ от майкрософт, быстрая реализация .нет приложений.
Ява – создано вначале 90ых, компанией сан майкросистемс. Построен на платформе С, не зависит от архитектуры компьютера, компиляция во время запуска программы.
33.
34. Языки интернета - изначально являются интерпретированными, компиляция происходит во время запуска программы.
А) хтмл – язык гипертекстовой разметки документов, базовый язык интернета
Б) врмл – 94 год, реализация трёхмерных объектов (интерфейсов)
В) икстмл – 96 год, заточен для многопользовательской работы с документами
Г) хтмл-5 – принят три года назад, включает все возможные расширения хтмл:
-жёсткие ограничения на время компиляции
-предоставление широких возможностей программисту
Д) пхп – скриптовый язык программирования, используемый для разработки веб-приложений.
35. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Компьютер — это электронной прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.
36. В основе любого современного компьютера, как и в электронных часах, лежит тактовый генератор, вырабатывающий через равные интервалы времени электрические сигналы, которые используются для приведения в действие всех устройств компьютерной системы. Управление компьютером фактически сводится к управлению распределением сигналов между устройствами. Такое управление может производиться автоматически (в этом случае говорят о программном управлении) или вручную с помощью внешних органов управления — кнопок, переключателей, перемычек и т. п. (в ранних моделях). В современных компьютерах внешнее управление в значительной степени автоматизировано с помощью специальных аппаратно-логических интерфейсов, к которым подключаются устройства управления и ввода данных (клавиатура, мышь, джойстик и другие). В отличие от программного управления такое управление называют интерактивным.
37. Абак нельзя считать компьютером, т.к. он не совершает автоматическое выполнение вычислений.
38. Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. В 1623 году его разработал Вильгельм Шикард, профессор кафедры восточных языков в университете Тюбингена (Германия). В наши дни рабочая модель устройства была воспроизведена по чертежам и подтвердила свою работоспособность. Сам изобретатель в письмах называл машину «суммирующими часами».
В 1642 году французский механик Блез Паскаль (1623-1662) разработал более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускавшимся серийно (главным образом для нужд парижских ростовщиков и менял). В 1673 году немецкий математик и философ Г. В. Лейбниц (1646-1717) создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложения и вычитания.
На протяжении XVIII века, известного как эпоха Просвещения, появились новые, более совершенные модели, но принцип механического управления вычислительными операциями оставался тем же. Идея программирования вычислительных операций пришла из той же часовой промышленности. Старинные монастырские башенные часы были настроены так, чтобы в заданное время включать механизм, связанный с системой колоколов. Такое программирование было жестким — одна и та же операция выполнялась в одно и то же время.
Идея гибкого программирования механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 году в ткацком станке Жаккарда, после чего оставался только один шаг до программного управления вычислительными операциями.
Этот шаг был сделан выдающимся английским математиком и изобретателем Чарльзом Бэббиджем (1792-1871) в его Аналитической машине, которая, к сожалению, так и не была до конца построена изобретателем при жизни, но была воспроизведена в наши дни по его чертежам, так что сегодня мы вправе говорить об Аналитической машине, как о реально существующем устройстве. Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. Аналитическая машина содержала два крупных узла — «склад» и «мельницу». Данные вводились в механическую память «склада» путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались в «мельнице» с использованием команд, которые вводились с перфорированных карт (как в ткацком станке Жаккарда)
Идея Чарльза Бэббиджа о раздельном рассмотрении команд и данных оказалась необычайно плодотворной. В XX в. она была развита в принципах Джона фон Неймана (1941 г.), и сегодня в вычислительной технике принцип раздельного рассмотрения программ и данных имеет очень важное значение. Он учитывается и при разработке архитектур современных компьютеров, и при разработке компьютерных программ.
1623 г Вильгельм Шикард создал суммирующие часы.
1642 г Блез Паскаль создал первое суммирующее устройство, которое издавалось серийно
1673 г Лейбниц создал первый механический калькулятор, который умел складывать, вычитать, умножать (путём многократного повторения сложения), делить.
1804 г Жаккард – первый программируемый ткацкий станок, идея перфокарты (носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных; сделанная из тонкого картона, перфокарта представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты).
Середина 19 века Чарльз Бэббидж изобрёл аналитическую машину, с принципом разделения информации на команды и данные (склад и мельница). Данные вводились в мех память склада путём установки блоков шестерён, а потом обрабатывались в мельнице с использованием команд, которые вводились в перфокартах.
39. Если мы задумаемся над тем, с какими объектами работали первые механические предшественники современного электронного компьютера, то должны признать, что числа представлялись либо в виде линейных перемещений цепных и реечных механизмов, либо в виде угловых перемещений зубчатых и рычажных механизмов. И в том и в другом случае это были перемещения, что не могло не сказываться на габаритах устройств и на скорости их работы. Только переход от регистрации перемещений к регистрации сигналов позволил значительно снизить габариты и повысить быстродействие. Однако на пути к этому достижению потребовалось ввести еще несколько важных принципов и понятий.
Двоичная система Лейбница. В механических устройствах зубчатые колеса могут иметь достаточно много фиксированных и, главное, различимых между собой положений. Количество таких положений, по крайней мере, равно числу зубьев шестерни. В электрических и электронных устройствах речь идет не о регистрации положений элементов конструкции, а о регистрации состояний элементов устройства. Таких устойчивых и различимых состояний всего два: включен — выключен; открыт — закрыт; заряжен — разряжен и т. п. Поэтому традиционная десятичная система, использованная в механических калькуляторах, неудобна для электронных вычислительных устройств.
Возможность представления любых чисел (да и не только чисел) двоичными цифрами впервые была предложена Готфридом Вильгельмом Лейбницем в 1666 году. Он пришел к двоичной системе счисления, занимаясь исследованиями философской концепции единства и борьбы противоположностей. Попытка представить мироздание в виде непрерывного взаимодействия двух начал («черного» и «белого», мужского и женского, добра и зла) и применить к его изучению методы «чистой» математики подтолкнули Лейбница к изучению свойств двоичного представления данных с помощью нулей и единиц. Надо сказать, что Лейбницу уже тогда приходила в голову мысль о возможности использования двоичной системы в вычислительном устройстве, но, поскольку для механических устройств в этом не было никакой необходимости, он не стал использовать в своем калькуляторе (1673 году) принципы двоичной системы.
Математическая логика Джорджа Буля. Говоря о творчестве Джорджа Буля, исследователи истории вычислительной техники непременно подчеркивают, что этот выдающийся английский ученый первой половины XIX века был самоучкой. Возможно, именно благодаря отсутствию «классического» (в понимании того времени) образования Джордж Буль внес в логику как в науку революционные изменения.
Занимаясь исследованием законов мышления, он применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математической. Впоследствии эту систему назвали логической алгеброй или булевой алгеброй. Правила этой системы применимы к самым разнообразным объектам и их группам (множествам, по терминологии автора). Основное назначение системы, по замыслу Дж. Буля, состояло в том, чтобы кодировать логические высказывания и сводить структуры логических умозаключений к простым выражениям, близким по форме к математическим формулам. Результатом формального расчета логического выражения является одно из двух логических значений: истина или ложь.
Значение логической алгебры долгое время игнорировалось, поскольку ее приемы и методы не содержали практической пользы для науки и техники того времени. Однако, когда появилась принципиальная возможность создания средств вычислительной техники на электронной базе, операции, введенные Булем, оказались весьма полезны. Они изначально ориентированы на работу только с двумя сущностями: истина и ложь. Нетрудно понять, как они пригодились для работы с двоичным кодом, который в современных компьютерах тоже представляется всего двумя сигналами: ноль и единица.
Не вся система Джорджа Буля (как и не все предложенные им логические операции) были использованы при создании электронных вычислительных машин, но четыре основные операции: И (пересечение), ИЛИ (объединение), НЕ (обращение) и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ — лежат в основе работы всех видов процессоров современных компьютеров
Лейбниц в 1666 г - двоичная система счисления.
Джордж Буль - математическая логика (двоичная логика).
Ввёл правила работы с логическими выражениями и операциями над ними.
Логическая переменная - принимает лишь одно из двух значений.
Операции: и, или, не, следовательно, эквиваленция.
Законы:
1) не не х = х
2) операции с числами
х и 1 = х
х или 1 = 1
х и 0 = 0
х или 0 = х
3) коммуникативности
х и у = у и х
х или у = у или х
4) идемпотентности
х и х = х
х или х = х
5) ассоциативности
(х и у) и з = х и (у и з)
6) дистрибутивности
х и (у или з) = (х и у) или (у и з)
х или (у и з) = (х или у) и (у или з)
7) де Моргана
не (х и у) = не х или не у
не (х или у) = не х и не у
8) поглощения
х и (х или у) = х
х или (х и у) = х
9) определение импликации и эквиваленции
х следовательно у = не х или у
х эквивалентно у = (не х или у) и (х или не у)
40. Классификация по назначению. (Как компьютер применяется)
Большие ЭВМ (Суперкомпьютеры)
Гигантская мощность, мультипроцессорность (Больше 30 тысяч процессоров).
Области применения:
Научные расчеты, военные расчеты, метеорологические расчеты.
Преимущества: высокая производительность (фиокс), универсальность решаемых задач, возможность удаленного доступа.
Недостатки: большое энергопотребление, большой штат сотрудников для обслуживания, занимает много места, не имеет графического интерфейса.
Мини ЭВМ (Кластеры)
Группа компьютеров, объединенных в общую вычислительную сеть.
Преимущества: конструкционная простота, увеличение производительности, простота в обслуживании.
Недостатки: потеря времени при передачи данных.
Микро ЭВМ.
Управляют работай на конвейерах (технологический компьютер)
Преимущества: небольшие размеры.
Недостатки: Невозможность перепрошивки, трудности в обслуживании.
Персональные компьютеры.
Исполнение специфических задач одним человеком.
41. Персональные компьютеры (ПК). Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером работает один человек. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.
До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК. Бытовые модели, как правило, имели меньшую производительность, но в них были приняты особые меры для работы с цветной графикой и звуком, чего не требовалось для профессиональных моделей. В связи с достигнутым в последние годы резким удешевлением средств вычислительной техники границы между профессиональными и бытовыми моделями в значительной степени стерлись, и сегодня в качестве бытовых нередко используют высокопроизводительные профессиональные модели, а профессиональные модели, в свою очередь, комплектуют устройствами для воспроизведения мультимедийной информации, что ранее было характерно для бытовых устройств.
С 1999 по 2002 год в области персональных компьютеров действовали международные сертификационные стандарты — спецификации РС99-РС2002. Они регламентировали принципы классификации персональных компьютеров и оговаривали минимальные и рекомендуемые требования к каждой из категорий. Стандарты устанавливали следующие категории персональных компьютеров:
• Consumer PC (массовый ПК);
• Office PC (деловой ПК);
• Mobile PC (портативный ПК);
• Workstation PC (рабочая станция);
• Entertainmemt PC (развлекательный ПК).
42. 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. Бортовые компьютеры управляют средствами ориентации и навигации, осуществляют контроль состояния бортовых систем, выполняют некоторые функции автоматического управления и связи, а также большинство функций по оптимизации параметров работы систем объекта (например, оптимизацию расхода топлива в зависимости от конкретных условий движения объекта). Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино и видеофильмов, а также рекламной продукции. Специализированные компьютеры, объединяющие компьютеры предприятия в одну сеть, называют файловыми серверами. Компьютеры, обеспечивающие передачу информации между различными участниками всемирной компьютерной сети, называют сетевыми серверами.
43. Классификация по типоразмерам. Персональные компьютеры можно классифицировать по типоразмерам. Так, различают настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.
Настольные модели распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.
Портативные модели удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Особая привлекательность портативных компьютеров связана с тем, что их можно использовать в качестве средства связи. Подключив такой компьютер к телефонной сети, можно из любой географической точки установить обмен данными между ним и центральным компьютером своей организации. Так производят обмен данными, передачу приказов и распоряжений, получение коммерческих данных, докладов и отчетов. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компьютерам, используемым стационарно.
Карманные модели выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ. Некоторые карманные модели имеют жестко встроенное программное обеспечение, что облегчает непосредственную работу, но снижает гибкость в выборе прикладных программ.
Классификация по совместимости. В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. 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.
Аппаратная совместимость. По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM PC и Apple Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. Принадлежность компьютеров к одной аппаратной платформе повышает совместимость между ними, а принадлежность к разным платформам — понижает.
Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.