Ответы по информатике.

1). Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Структура информатики

Информатика делится на ряд разделов.

Теоретическая информатика

Теоретическая информатика

Теоретическая информатика занимается теорией формальных языков и автоматов, теориями вычислимости и сложности, теорией графов, криптологией, логикой (включая логику высказываний и логику предикатов), формальной семантикой и предлагает основы для разработки Компиляторов языков программирования.

Практическая информатика

Практическая информатика обеспечивает фундаментальные понятия для решения стандартных задач, таких, как хранение и управление информацией с помощью структур данных, построения алгоритмов, модели решения общих или сложных задач. Примеры включают в себя алгоритмы сортировки и быстрого преобразования Фурье.

Одной из центральных тем практической информатики является инженерия программного обеспечения (англ. Software Engineering). Речь идет о систематическом процессе разработок от идеи до готового программного обеспечения.

Практическая информатика предоставляет также необходимые инструменты для разработки программного обеспечения, например - компиляторы.

Техническая информатика

Компьютерная инженерия

Техническая информатика занимается аппаратной частью вычислительной техники, например основами микропроцессорной техники, компьютерных архитектур и распределенных систем. Таким образом, она обеспечивает связь с электротехникой. Компьютерная архитектура - это наука, исследующая концепции построения компьютеров. Здесь определяется и оптимизируется взаимодействие микропроцессора, памяти и периферийных контроллеров.

Еще одним важным направлением является связь между машинами. Она обеспечивает электронный обмен данными между компьютерами и, следовательно, представляет собой техническую базу для Интернета. Помимо разработки маршрутизаторов, коммутаторов, или межсетевых экранов, к этой дисциплине относится разработка и стандартизации сетевых протоколов, таких как TCP, HTTP или SOAP для обмена данными между машинами.

Прикладная информатика

Прикладная информатика объединяет конкретные применения информатики в тех или иных областях жизни, науки или производства, например, бизнес-информатика, геоинформатика,компьютерная лингвистика, биоинформатика, хемоинформатика и т.д.

Естественная информатика

Естественная информатика

Естественная информатика — это естественнонаучное направление, изучающее процессы обработки информации в природе, мозге и человеческом обществе. Она опирается на такие классические научные направления, как теории эволюции, морфогенеза и биологии развития, системные исследования, исследования мозга, ДНК, иммунной системы и клеточных мембран, теория менеджмента и группового поведения, история и другие. Кибернетика, определяемая, как "наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах, будь то машины, живые организмы или общество представляет собой близкое, но несколько иное научное направление. Так же, как математика и основная часть современной информатики, оно вряд ли может быть отнесено к области естественных наук, так как резко отличается от них своей методологией. (Несмотря на широчайшее применение в современных естественных науках математического и компьютерного моделирования.)

2). Информация – это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо.

Свойства информации:

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

2. актуальность— способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;

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

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

5. релевантность — способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;

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

7. эргономичность — свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

Органы чувств	Вид информации
Зрение	Визуальная
Слух	Аудиальная
Обоняние	Обонятельная
Вкус	Вкусовая
Осязание	тактильная

Содержательный подход к измерению информации. Сообщение – информативный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику.  Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными  Информация - знания человека ? сообщение должно быть информативно. Если сообщение не информативно, то количество информации с точки зрения человека = 0. (Пример: вузовский учебник по высшей математике содержит знания, но они не доступны 1-класснику)

Алфавитный подход к измерению информации не связывает кол-во информации с содержанием сообщения. Алфавитный подход - объективный подход к измерению информации. Он  удобен при использовании технических средств работы с информацией, т.к. не зависит от содержания сообщения. Кол-во информации зависит от объема текста и мощности алфавита. Ограничений на max мощность алфавита нет, но есть достаточный алфавит мощностью 256 символов. Этот алфавит используется для представления текстов в компьютере. Поскольку 256=2⁸, то 1символ несет в тексте 8 бит информации.

В ероятностный подход к измерения информации. Все события происходят с различной вероятностью, но  зависимость между вероятностью событий и количеством информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить формулой которую в 1948 году предложил  Шеннон. Формула  Шеннона:

3). Для кодирования символьной информации в компьютере используется кодовая таблица ASCII (American Standart Code for Information Interchange) - стандартный американский код для обмена информацией. Эта таблица условно делится на две части. Первая часть кодов от 0 до 127 отведена для английских букв, цифр, различных символов, математических операций. Вторая часть является расширением основной таблицы кодов. Она используется для кодировки знаков различных национальных алфавитов.

Таблица кодов выглядит следующим образом:

В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи). Качество воспроизведения закодированного звука зависит от частоты дискретизации и её разрешения (глубины кодирования звука - количество уровней).

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток,напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Типы ЦАП:

- Широтно-импульсный модулятор

-ЦАП передискретизации;

-ЦАП взвешивающего типа;

-ЦАП лестничного типа.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).

Типы преобразования

По способу применяемых алгоритмов АЦП делят на:

• Последовательные прямого перебора

• Последовательного приближения

• Последовательные с сигма-дельта-модуляцией

• Параллельные одноступенчатые

• Параллельные двух- и более ступенчатые (конвейерные)

Линейные ацп и Нелинейные ацп.

4). Система счисле́ния — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

Виды систем счисления:

1. Десятичная

2. Двоичная

3. Восьмеричная

4. Шестнадцатеричная.

Основанием системы счисления называется количество цифр и символов, применяющихся для изображения числа. Например р=10.

Определить основание очень легко, нужно только пересчитать количество значащих цифр в системе. Если проще, то это число, с которого начинается второй разряд у числа. Мы, например, используем цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Их ровно 10, поэтому основание нашей системы счисления тоже 10, и система счисления называется “десятичная”. В вышеприведенном примере используются цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (вспомогательные 10, 100, 1000, 10000 и т. д. не в счет). Основных цифр здесь тоже 10, и система счисления – десятичная.

В двоичную:

В восьмеричную:

В шестнадцатеричную:

5). История развития вычислительной техники.

1. 1 поколение компьютеров 40-х годов 20 века

Электронная база компьютеров – электронные лампы, большие размеры, малая производительность

2. 2 поколение 50-е годы

Элементная база – транзисторы, уменьшаются размеры, появляются языки высокого уровня, появляются первые операционные системы

3. 60-е годы

Интегральные схемы, программирование на языках высокого уровня, развитые операционные системы, появляются магнитные диски

4. 80-е

Элементная база – БИС и СБИС, ПК, появляются графические операционные системы, система искусственного интеллекта.

6). Классическая и шинная архитектура.

1.Неймоновская (классическая)

АЛУ

УВВ

ЗУ

УУ

УУ – устройство управления

АЛУ – арифметико – логическое устройство

ЗУ - запоминающее устройство

УВВ – устройство ввода, вывода

2.Шинная архитектура.

УВВ

контроллер

шина

МП

АЛУ

УУ

АП ПП

RAM ROM

Понятия и виды шин.

Шина –набор проводников через которые происходит обмен информацией.

Виды шин.

1. Обеспечивающая связь между процессором и чипсетом

2. Шина видеоконтроля

3. Шины для внешних накопителей

4. Шины для средних и низкоскоростных устройств.

7 ).

В настоящее время в базовой

конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатуру;

- мышь.

В стандартной комплектации компьютера необходимо, чтобы присутствовали следующие компоненты:

• материнская плата

• процессор

• ОЗУ (оперативное запоминающие устройство) или оперативная память

• жёсткий диск (винчестер)

• блок питания

• видеокарта, звуковая карта

• дисковод CD-ROM или дисковод CD-RW (для компакт-дисков)

• при необходимости - дисковод FDD (для гибких дисков).

Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard — главная плата; сленг. мама, мать,материнка) — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера либосервера начального уровня (центральный процессор, контроллер оперативной памяти и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких различных по своей сути и функциональности комплектующих, как процессор, оперативная память, платы расширения и всевозможные накопители.

Основные компоненты

Основные компоненты, устанавливаемые на материнской плате:

• Центральный процессор (ЦПУ).

• Набор системной логики (чипсет — англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: «северного» и «южного мостов».

• Северный мост (англ. Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер — обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB-шины, как HyperTransport и SCI.

Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применённого системного контроллера обычно зависит максимальный объём ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессоры в AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение.

В качестве шины для подключения графического контроллера на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее использовались общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP.

• Южный мост (англ. Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер — содержит контроллеры периферийных устройств (жёсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности (LPC — используется для подключения загрузочного ПЗУ; также шина LPC используется для подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) — микросхемы, обеспечивающей поддержку исторических низкопроизводительных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера клавиатуры и мыши).

Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

• Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кэш-память. ОЗУ изготавливается как отдельный блок; также может входить в конструкцию однокристальной ЭВМ или микроконтроллера в виде оперативной памяти.

• Загрузочное ПЗУ. Хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.

8). Назначение процессора – это автоматическое выполнение программы. Другими словами, он является основным компонентом любого компьютера.