8. Аннотация (краткое содержание) темы: Медицинская информатика
Медицинская информатика - это научная дисциплина, представляющая собой систему знаний об информационных процессах в медицине, здравоохранении и смежных дисциплинах, обосновывающая и определяющая способы и средства рациональной организации и использования информационных ресурсов в целях охраны здоровья населения. (В.Г.Кудрина, 1999).
Медицинская информатика - это научная дисциплина, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, распространения, представления информации с использованием информационной техники и технологии в медицине и здравоохранении (В.Я.Гельман, 2001).
Предмет медицинской информатики - информационные процессы, сопряженные с медико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами.
Объект изучения медицинской информатики - система охраны здоровья, ведущей частью которой является здравоохранение, и элементы системы по уровням управления и организации:
государственный (федеральный и региональный);
территориальный (муниципальный, город, район);
учрежденческий (ЛПУ, ЦСЭН, НИИ, ВУЗы и ГИДУВы, структуры ОМС, службы лекарственного обеспечения, медтехники и др.);
индивидуальный.
Основной целью медицинской информатики является оптимизация информационных процессов в медицине за счет использования компьютерных технологий, обеспечивающая повышение качества охраны здоровья населения.
Двоичная система счисления как способ представления данных
Системой счисления называется совокупность приемов наименования и записи чисел.
В любой системе счисления для представления чисел выбираются некоторые базовые символы (цифры), и все числа получаются в результате строго определенных операций над ними.
Примером системы счисления является привычная нам десятичная система счисления. Эта система использует десять базовых символов (цифр): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Количество различных цифр, используемых для записи чисел в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления. Например, в записи 1909 цифра 9 повторена два раза, при этом первая слева цифра означает число сотен, а вторая - число единиц в числе в указанном числе. Само же число 1909 можно представить в виде многочлена по степеням основания:
Основание системы счисления может быть отличным от 10. В компьютерных науках используется несколько позиционных систем счисления: двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счисления.
Двоичная система счисления
Для выполнения программ компьютер временно записывает программу и данные в основную память. Память образована интегральными микросхемами (или "чипами"), которые содержат тысячи электронных компонент. Подобно обычным лампочкам компоненты имеют только два возможных состояния: "включен" (равным 1) и "выключен" (равным 0), с помощью которых комбинации компонентов эти могут представлять программу и данные. Компоненты основной памяти компьютера называемых битами. Фактически бит унаследовал свое название от английского "BInary digiT" (двоичная цифра).
Восемь бит обеспечивают основу для двоичной арифметики и для представления символов в памяти компьютера. Восемь бит дают 256 различных комбинаций включенных и выключенных состояний: от "все выключены" (00000000) до "все включены" (11111111). По соглашения биты в байте пронумерованы от 0 до 7 справа налево, как это показано в таблице:
Биты |
Десятичное значение |
||||||||
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
10 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
11 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
12 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
13 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
14 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
15 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
16 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
32 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
64 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
128 |
|
Для представления и интерпретации данных в компьютере используется система счисления с основанием два (двоичная система). Для записи двоичных чисел используется только две цифры: 0 и 1. Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое число.
Двоичное число не ограничивается только восьмью битами. В зависимости от архитектуры компьютера, он оперируют 16-битными, 32-битными, 64-битными представлениями чисел.
Группа из восьми бит называется байт. Каждый байт в памяти компьютера имеет уникальный адрес, начиная с нуля. Поскольку байт является основной единицей обработки, то и емкость памяти меряется в байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб), гигабайтах (Гб).
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
Несколько (2, 4, 8 байт) образуют слово. В зависимости от числа бит в слове оно может быть 16-ти (два байта), 32-х (четыре байта) или 64-х (восемь байт) разрядным.
Хотя двоичная система и обеспечивает адекватное представление данных в памяти компьютера, тем не менее, с последовательностью из одних нулей и единиц трудно работать. Кроме того, возрастает вероятность совершить ошибку, поскольку при наборе числа вида 10110101 очень легко сделать опечатку. Для "стенографического" представления двоичных чисел используется система счисления с основанием 16 (шестнадцатеричная система счисления). В шестнадцатеричной системе счисления используется шестнадцать цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.
Для более удобного представления двоичных данных также используется система счисления с основанием восемь (восьмеричная система счисления). В восьмеричной системе счисления используется восемь цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7
Для нахождения восьмеричного представления двоичного числа каждый байт делится на триады (по три бита) справа налево, недостающие биты слева дополняются нулями. Каждая триада выражается соответствующей восьмеричной цифрой. В таблице приведены десятичные, двоичные, восьмеричные и шестнадцатеричные значения чисел от 0 до 17.
Для кодирования текстовой информации принят международный стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange), в кодовой таблице которого зарезервировано 128 7-ми разрядных кодов для кодирования:
символов латинского алфавита
цифр
знаков препинания
математических символов
Добавление 8-го разряда позволяет увеличить количество кодов таблицы ASCII до 255. Коды от 128 до 255 представляют собой расширение таблицы ASCII. Эти коды в таблице ASCII использованы для кодирования некоторых символов, отличающихся от латинского алфавита, и встречающихся в языках с письменностью, основанной на латинском алфавите, - немецком, французском, испанском и др. Кроме этого, часть кодов использована для кодирования символов псевдографики, которые можно использовать, например, для оформления в тексте различных рамок и текстовых таблиц.
Для кодирования символов национальных алфавитов используется расширение кодовой таблицы ASCII, то есть 8-ми разрядные коды от 128 до 255.
В языках использующих кириллический алфавит, в том числе русском, пришлось полностью менять вторую половину таблицы ASCII, приспосабливая ее под кириллический алфавит. Но отсутствие согласованных стандартов привело к появлению различных кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов, среди которых:
альтернативная кодовая таблица CP-866
международный стандарт ISO 8859
кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows)
кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI 8-r
Кодовая таблица Windows (CP-1251)
Архитектура современного персонального компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение и взаимосвязь.
Общее представление о компьютере проще всего получить, последовательно раскрывая функциональное назначение тех или иных его аппаратных компонентов, обращая особое внимание на информационное взаимодействие компонентов компьютера.
Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Компьютер обрабатывает информацию по определенной инструкции, представляющей собой последовательность команд, которые компьютер может выполнить. Такая последовательность команд называется программой.
Центральным устройством компьютера, устройством, которое выполняет программу по обработке данных, является процессор. Процессор может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, видео и звуковую информацию. Все эти виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), т. е. в последовательности нулей и единиц.
Программа и данные должны быть загружены в специальное устройство - оперативную память. Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. Для долговременного хранения различных программ и данных используются накопители на гибких магнитных дисках, жесткие диски и дисководы CD-ROM.
Процессор, оперативная память и другие устройства компьютера устанавливаются на системной (материнской) плате. Обмен информацией между ними производится по внутренней магистрали, соединяющей все устройства компьютера. Здесь же |
|
имеются гнезда для подключения клавиатуры, мыши и других внешних устройств. Современные материнские платы, как правило, имеют встроенные видео- и звуковой выходы |
|
|
Процессор (микропроцессор) - самая главная часть компьютера. Он руководит всей работой компьютера и осуществляет связь между остальными частями компьютера, а также между компьютером и человеком. Нередко название компьютера ассоциируется с типом процессора, например Pentium. |
Процессор выполнен в виде сверхбольшой интегральной схемы. Он содержит большое число электронных компонентов, размещенных на маленькой кремниевой пластинке. Их число достигает нескольких миллионов. Чем больше компонентов содержит микропроцессор, тем выше производительность компьютера. Микропроцессор штырьками вставляется в специальное гнездо на системной плате, которое имеет форму квадрата с несколькими рядами отверстий по периметру.
Характеристиками микропроцессора служат тактовая частота и разрядность.
Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду. Под тактом понимают промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция. Современный персональный компьютер может выполнять миллионы элементарных операций в секунду. Тактовую частоту можно измерить и определить ее значение. Для этого используется единица измерения частоты – мегагерц (МГц)-миллион тактов в секунду. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Производительность компьютера - это количество элементарных операций, выполняемых процессором за одну секунду.
Разрядность процессора определяет размер машинного слова, обрабатываемого компьютером. Машинное слово - число бит, к которым процессор имеет одновременный доступ. С увеличением размера слова увеличивается объем информации, обрабатываемой процессором за один такт, что ведет к уменьшению количества тактов, необходимых для выполнения сложных операций. Чем больше размер слова, тем с большим объемом памяти может работать компьютер.
Внутренняя (оперативная) память реализуется с помощью набора микросхем, установленных на материнской плате. Она предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает. Память компьютера состоит из ячеек, местонахождение которых определяется уникальным адресом. В каждой ячейке хранится машинное слово, соответствующее какому-либо данному или элементу программы. От разрядности машинного слова зависит объем внутренней памяти. Емкость памяти измеряется в килобайтах, мегабайтах и гигабайтах.
Кроме временных данных, которые определяются тем, что компьютер делает в настоящий момент, он должен знать и постоянно помнить некоторые стандартные программы и данные. Выключение питания компьютера не должно приводить к потере этой важной информации.
|
Микросхемы оперативной памяти монтируются на маленькой плате. |
Каждая такая плата снабжена контактами, расположенными вдоль нижнего края. С их помощью плата вставляется в специальный разъем на системной плате. Системная плата имеет несколько разъемов для расширения памяти. |
|
Оперативная память обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации, причем в любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейке памяти. Это свойство отражено в англоязычном названии оперативной памяти RAM (Random Access Memory-память с произвольным доступом).
При выключении питания компьютера стирается вся находящаяся в оперативной памяти информация. Чтобы сохранить результаты обработки надолго, следует воспользоваться каким-либо внешним запоминающим устройством.
Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малым объемом. Для современных компьютеров диапазон емкости памяти составляет 128 - 256 Мбайт и более.
Однако пользователь очень плохо понимает информацию представленную в виде последовательности нулей и единиц (машинный язык). Поэтому в состав компьютера входят специальные устройства ввода и вывода информации. Устройства ввода переводят информацию с языка человека на язык компьютера, а устройства вывода, наоборот, переводят информацию с языка компьютера в форму, понятную человеку.