6. Пам`ять ЕОМ. Внутрішня та зовнішня пам`ять комп`ютера. Ієрархічна організація пам'яті. Типи запам'ятовуючих пристроїв. Способи організації доступу до даних.

   Пам'яттю ЕОМ називається сукупність пристроїв, що служать для запам'ятовування, зберігання та видачі інформації. Окремі пристрої, що входять в цю сукупність, називаються запам’ятовуючими пристроями (ЗП) того чи іншого типу.

В иди пам’яті:

Пам’ять поділяють також на енергозалежну (всі види внутрішньої пам’яті, крім постійної) і енергонезалежну (всі виді зовнішньої пам’яті та постійна пам’ять). Дані з енергозалежної пам’яті зникають при вимкненні живлення комп’ютера.

Основними властивостями пам’яті є:

• ємність – максимальна довжина двійкового коду, який можна розмістити в пам’яті, наприклад 320 Гбайт;

• швидкість зчитування і запису даних – довжина двійкового коду, яку можна зчитати (записати) за одиницю часу, наприклад 120 Кбайт за секунду.

Внутрішня память – це швидкодіюча електронна пам'ять, розміщена на материнській платі.

Постійна пам'ять (ПЗП або ROM – англ. Read Only Memory — пам’ять тільки для читання) — швидкодіюча енергонезалежна пам'ять, призначена для зберігання інформації, що не змінюється під час виконання програм. Ця пам’ять невелика за ємністю (кілька сотень кілобайтів) і містить програму тестування пристроїв комп’ютера при ввімкненні – POST та базову систему введення-виведення – BIOS. Особливістю постійної пам’яті є те, що дані, які в ній містяться, не зникають при вимкненні живлення комп’ютера. Постійна пам’ять виготовляється у вигляді спеціальної мікросхеми, яку розміщують на системній платі.За потреби користувач може замінити мікросхему постійної пам’яті або виконати її перепрограмування.

Оперативна пам'ять (ОЗП – оперативний запам'ятовуючий пристрій, або RAM – Random Access Memory — пам'ять із довільним доступом) – швидкодіюча пам'ять, призначена для запису, зберігання та читання інформації у процесі її обробки. Вона розміщена на системній платі і розділена на окремі комірки, кожна з яких має унікальне ім’я (адресу). Процесор у будь-який момент часу може звернутися до будь-якої комірки оперативної пам’яті для зчитування або запису даних.Ємність оперативної пам’яті становить від кількох сотень мегабайтів до кількох гігабайтів.

Для підвищення швидкості обміну даними між процесором і оперативною пам’яттю використовують кеш-пам’ять (англ. cache memory – пам’ять про запас). У ній робиться своєрідний запас даних, до яких може звернутися процесор під час подальшої роботи.

Вона має значно більшу швидкість обміну даними з процесором порівняно з оперативною пам’яттю.

Розрізняють кеш-пам’ять першого рівня (ємність 32 кілобайти), другого рівня (ємність 6 мегабайтів і більше) і третього рівня (ємність більше 8 мегабайтів). Кеш-пам’ять першого і другого рівня розміщують у складі мікросхеми процесора, третього рівня, як правило, – на системній платі.

У будь-яких ЕОМ пам'ять будується за ієрархічним принципом.

І рівень( найнижчий) Зовнішні запам’ятовуючі пристрої.

ІІ рівень. Оперативна пам'ять.

ІІІ рівень. Надоперативна пам'ять.

ІV рівень. Внутрішні регістри процесора.

Зовнішню пам'ять комп'ютера реалізують у вигляді різноманітних пристроїв для зберігання цифрових даних.

Кожний вид зовнішньої пам’яті характеризується:

• носієм даних;

• пристроєм для зчитування і запису;

• способом запису.

Пам’ять на жорстких магнітних дисках реалізована за допомогою магнітного способу запису і зчитування даних. Носієм даних є жорсткий (як правило, металевий) диск з нанесеним на нього шаром речовини, яка має магнітні властивості. Зчитування та запис даних здійснює спеціальний пристрій –накопичувач на жорстких магнітних дисках, скорочено НЖМД або HDD (англ. Hard Disc Drive – накопичувач на жорсткому диску)

У НЖМД на одній осі розміщують, як правило, відразу кілька магнітних дисків (малюнок). До кожної з поверхонь дисків підходить своя магнітна головка. Усі головки об’єднані в єдиний блок.

Накопичувач має електричний двигун, який забезпечує рівномірне обертання магнітних дисків, і систему переміщення блока магнітних головок запису/ зчитування від краю диска до його центра і в зворотному напрямі. Увесь пристрій поміщають у закритий корпус.

Основні властивості сучасних НЖМД:

• · ємність - 300 Гбайт і більше;

• · швидкість обертання дисків - 5400, 7200 і більше обертів за хвилину;

• · ємність кеш-пам’яті - 8 Мбайт і більше.·

Пам’ять на гнучких магнітних дисках також реалізована за допомогою магнітного способу запису і зчитування даних. Носієм даних є гнучкий пластиковий диск, покритий шаром речовини з магнітними властивостями. Він поміщений усередину пластикового футляра. Гнучкий магнітний диск разом з футляром називають дискетою. Використовують дискети з диском діаметра 3,5 дюйма (позначається 3,5", 1" ≈ 2,54 см) і ємністю 1,44 Мбайт. Існують дискети і з більшою ємністю, але вони не набули широкого розповсюдження.

Зчитування і запис даних на дискети здійснює накопичувач на гнучких магнітних дисках (НГМД), або дисковод. Принцип його дії аналогічний до принципу дії НЖМД, основною відмінністю є використання змінних носіїв - дискет.

Пам’ять на магнітних стрічках реалізована, як і попередні два види, за допомогою магнітного способу запису, зберігання і зчитування даних. Носієм даних є магнітна стрічка, яка поміщена в жорсткий футляр - касету. Ємність становить від 4 до 40 Гбайт і більше.

Пристроєм зчитування і запису даних з магнітних стрічок є стример (англ. streamer – довга вузька стрічка). Його найчастіше використовують для створення резервних копій даних.

Пам’ять на оптичних дисках реалізована за допомогою лазерної технології запису і зчитування даних. На оптичному диску від центра до зовнішнього краю по спіралі записуються дані у вигляді послідовності темних і світлих ділянок. Під час зчитування даних аналізується інтенсивність відбитого від поверхні диска променя лазера.

Носіями даних є оптичні диски таких основних типів:

• CD (англ. Compact Disc – компакт-диск);

• DVD (англ. Digital Video Disc – цифровий відеодиск, в іншому варіанті – англ. Digital Versatile Disc – цифровий універсальний диск);

• BD (англ. Blu-ray Disc – синьопроменевий диск).

Ємність більшості CD дисків – 640–800 Мбайт. Але ця ємність не дає змоги розміщувати на них, наприклад, високоякісні відеофільми. Для збільшення ємності оптичних дисків збільшили щільність запису. Так з’явився інший тип оптичних дисків – DVD, який може використовувати для збереження даних кілька шарів з обох сторін і мати ємність до 20 Гбайт, а потім і BD диски, які дають змогу записати до 100 Гбайт (використовується 4 шари для збереження даних, по два з кожної сторони диска).

Флеш-пам’ять (англ. flash - спалах) свою назву отримала за дуже високу, порівняно з іншими видами зовнішньої пам’яті, швидкість запису/ зчитування даних (3-10 Мбайт за секунду). Цей вид пам’яті реалізований на напівпровідникових (електронних) елементах, які здатні зберігати дані протягом тривалого часу за відсутності живлення.

Пристрої флеш-пам’яті дають змогу зберігати значні обсяги даних (до 32 Гбайт і більше).

Пам’ять на основі флеш-технології широко використовується у переносних пристроях -цифрових фото- і відеокамерах, цифрових плеєрах, диктофонах, кишенькових комп’ютерах, мобільних телефонах тощо.

Останнім часом набувають все більшого розповсюдження, особливо в мобільних комп’ютерах, так звані флеш-диски – пристрої, які використовують флеш-технологію запису і зчитування даних. Вони мають ємність 64 Гбайт і більше. Ці пристрої забезпечують більшу швидкість зчитування та запису даних (45-60 Мбайт за секунду), ніж жорсткі диски (10-15 Мбайт за секунду), але поки що мають значно більшу вартість. Планується, що в подальшому ці диски замінять жорсткі.

 

16. Системи мультимедіа: класифікація, функціональні можливості. Формати аудіо-, відео-файлів.

Мультимедіа (multimedia) - це сучасна комп'ютерна інформаційна технологія, що дозволяє об'єднати в комп'ютерній системі текст, звук, відеозображення, графічне зображення та анімацію (мультиплікацію).

Мультимедіа - це сума технологій, що дозволяють комп'ютеру вводити, обробляти, зберігати, передавати і відображати (виводити) такі типи даних, як текст, графіка, анімація, оцифровані нерухомі зображення, відео, звук, мова.

Мультимедіа може бути класифіковане як лінійне і нелінійне.

Аналогом лінійного способу подання може бути кіно. Людина, що переглядає даний документ жодним чином не може вплинути на його висновок.

Нелінійний спосіб подання інформації дозволяє людині брати участь у виведенні інформації, взаємодіючи якимось чином зі засобом відображення мультимедійних даних. Участь людини в даному процесі також називається «інтерактивністю». Такий спосіб взаємодії людини і комп'ютера найбільш повним чином представлений у категоріях компьютерних ігор. Нелінійний спосіб представлення мультимедійних даних іноді називається «гіпермедіа».

Безсумнівним достоїнством і особливістю технології є наступні можливості мультимедіа, які активно використовуються в поданні інформації:

• можливість зберігання великого обсягу самої різної інформації на одному носії (до 20 томів авторського тексту, близько 2000 і більше високоякісних зображень, 30-45 хвилин відеозапису, до 7 годин звуку);

• можливість збільшення (деталізації) на екрані зображення або його найбільш цікавих фрагментів, іноді в двадцятикратному збільшенні (режим "лупа") при збереженні якості зображення. Це особливо важливо для презентації творів мистецтва та унікальних історичних документів;

• можливість порівняння зображення і обробки його різноманітними програмними засобами з науково-дослідними або пізнавальними цілями;

• можливість виділення в супроводжуючому зображення текстовому або іншому візуальному матеріалі слів (областей), за якими здійснюється негайне отримання довідкової або будь-який іншої пояснювальної (у тому числі візуальної) інформації (технології гіпертексту і гіпермедіа);

• можливість здійснення безперервного музичного або будь-якого іншого аудіосупроводу;

• можливість використання відеофрагментів з фільмів, відеозаписів і т.д., функції "стоп-кадру", покадрового «гортання» відеозапису;

• можливість включення у зміст диска баз даних, методик обробки образів, анімації;

• можливість підключення до глобальної мережі Internet;

• можливість роботи з різними додатками (текстовими, графічними та звуковими редакторами, картографічної інформацією);

• можливість створення власних «галерей» (вибірок) з представленої в продукті інформації (режим «кишеня» або «мої позначки»);

• можливість «запам'ятовування пройденого шляху» і створення «закладок» на екранній «сторінці»;

• можливість автоматичного перегляду всього змісту продукту («слайд-шоу») або створення анімованого і озвученого «путівника-гіда» по продукту («говорить і показує і інструкції користувача»); включення до складу продукту ігрових компонентів з інформаційними складовими;

• можливість «вільної» навігації по інформації та виходу в основне меню, на повний зміст або зовсім з програми в будь-якій точці продукту.

Формати збереження відеоінформації:

• AVI (Audio Video Interleaved) - формат, розроблений Microsoft для запису і відтворення відео в ОС Windows. При записі в цьому форматі використовується кілька форматів компресії (стиснення) відеозображення.

• Quick Time Movie (. Qt,. Mov) - найбільш поширений формат запису і відтворення відео, розроблений фірмою Apple для комп'ютерів Мас. Підтримує декілька різних форматів стиснення відео, у тому числі MPEG і Indeo, а також свій власний метод компресії. До недавнього часу фільми у форматі MOV можна було записувати тільки на платформі Мас, а відтворювати - на платформах Мас і Wintel. Зараз такого обмеження немає.

• MPEG (. Mpg,. Mpeg) - формат для запису і відтворення відео, розроблений групою експертів по рухомих зображень (MPEG). Має власний алгоритм компресії. В даний час активно використовується для запису цифрового відео.

• Digital Video (. Dv) - формат, розроблений для цифрових відеокамер і відеомагнітофонів. Кодер-декодер (кодек) визначений - консорціумом провідних виробників електроніки і випущений в різних варіантах, щоб його могли підтримувати незалежні виробники у своїх платах з інтерфейсом FireWire і комплексних рішеннях для редагування цифрового відео.

• Compression Engine Movie (. Cem) - формат для стиснення цифрового відео, заснований на технології хвильового перетворення. Забезпечує високий ступінь стиснення, але не є загальновизнаним.

Розглянемо найбільш поширені формати звукових файлів:

• WAVE (. Wav) - найбільш широко поширений звуковий формат. Використовується в ОС Windows для зберігання звукових файлів. У його основі лежить формат RIFF (Resource Interchange File Format), що дозволяє зберігати довільні дані в структурованому вигляді. Для запису звуку використовуються різні способи стиснення, оскільки звукові файли мають великий обсяг.

• AU (. Au,. Snd) - формат звукових файлів, використовуваний на робочих станціях фірми Sun і операційній системі NeXT. Одержав широке поширення в Internet (на ранній стадії мережі грав роль стандартного формату для звукової інформації).

• MPEG-3 (. Mp3) - формат звукових файлів, один з найбільш популярних на сьогоднішній день. Був розроблений для збереження звуків, відмінних від людської мови. Використовується для оцифровки музичних записів. При кодуванні файлів застосовується психоакустична компресія, при якій з мелодії видаляються звуки, які не сприймаються людським вухом.

• MOD (. Mod) - музичний формат, в ньому зберігаються зразки оцифрованого звуку, які потім можна використовувати як шаблони для індивідуальних нот. Файли в цьому форматі починаються з набору зразків звуку, за якими слідують ноти й інформація про тривалість. Такий файл невеликий і має структуру, що базується на нотах. Це полегшує його редагування за допомогою програм, що імітують традиційну нотний запис

• IFF (. Iff) - формат звукових файлів, спочатку розроблений для комп'ютерної платформи Amiga. Зараз використовується на компакт-дисках у форматі CD-I.

• AIFF (. Aiff) - формат для обміну звуковими даними, використовується на комп'ютерних платформах Silicon Graphics і Мас. Багато в чому нагадує формат Wave, однак дозволяє використовувати оцифрований звук і шаблони.

• RealAudio (. Ra,. Ram) - формат, розроблений для відтворення звуку в Internet в реальному масштабі часу. Розроблений фірмою RealNetworks. Поширювана безкоштовно програма стиснення дозволяє перетворювати 8 - і 16-бітові аудіофайли у формат RealAudio.

26. Об’єктно-орієнтоване програмування: основні принципи, поняття класу та об’єкту.

Об'єктно-орієнтоване програмування або ООП (object - oriented programming) - методологія програмування, заснована на представленні програми у вигляді сукупності об'єктів кожен з яких являється реалізацією визначеного типу, що використовує механізм пересилки повідомлень і класи організовані в ієрархію наслідування.

Центральний елемент ООП - абстракція. Дані за допомогою абстракції перетворяться в об'єкти, а послідовність обробки цих даних перетворюється на набір повідомлень, що передаються між цими об'єктами. Кожен з об'єктів має свою власну унікальну поведінку. До об'єктів можна звертатися як до окремих сутностей, які реагують на повідомлення, що наказують їм виконати якісь дії.

ООП характеризується наступними принципами (по Алану Кею) :

1. усе являється об'єктом;

2. обчислення здійснюються шляхом взаємодії (обміну даними) між об'єктами, при якому один об'єкт вимагає, щоб інший об'єкт виконав деяку дію; об'єкти взаємодіють, посилаючи і отримуючи повідомлення; повідомлення - це запит на виконання дії, доповнений набором аргументів, які можуть знадобитися при виконанні дії;

3. кожен об'єкт має незалежну пам'ять яка складається з інших об'єктів

4. кожен об'єкт є представником класуякий виражає загальні властивості об'єктів даного типу

5. у класі задається функціональність (поведінка об'єкту); тим самим усе об'єкти, які являються екземплярами одного класу, можуть виконувати одні і ті ж дії;

6. класи організовані в єдину деревовидну структуру із загальним коренем, звану ієрархією спадкоємства; пам'ять і поведінка, пов'язана з екземплярами певного класу, автоматично доступні будь-якому класу, розташованому нижче в ієрархічному дереві.

Поняття об'єкта - одна з основних категорій об’єктно-орієнтованого програмування. Об'єктами називають інформаційні моделі реальних чи абстрактних об'єктів, для яких розробляється відповідне програмне забезпечення.

Якщо, наприклад, система, що проектується, повинна підтримувати взаємодію клієнта і банка, основними об'єктами цієї системи будуть Клієнт і Банк. Ці об'єкти являють собою інформаційні моделі відповідно банку і (юридичної чи фізичної) особи, що користується його послугами.

Як інформаційна модель, об'єкт зберігає в собі ту інформацію, що необхідна для реалізації системи, що проектується.

Дані об'єкта називають атрибутами.

Принципово новим і важливим підходом методології ООП виявилося включення в структуру об'єкта так званих методів (операцій обробки даних).

Інформаційна модель геометричної фігури наприклад, повинна містити як атрибути (дані, що цілком характеризують цю фігуру), так і операції обробки цих даних, які

дозволяють вирішувати задачі, подані в технічному завданні.

Реалізацію (інтерпретацію) операції над об'єктом називають методом.

Методологія ООП основана на строгому застосуванні принципу інкапсуляції, тобто обўєднання в єдине ціле даних та методів їх опрацювання.

Під інкапсуляцією розуміють об'єднання атрибутів і методів їх опрацювання в об'єкті.

Методи об'єкта дозволяють визначати так звані властивості об'єкта.

Властивостями називають ті дані про об'єкт, які можна отримати в результаті застосування методів.

Клас. Тип даних, який визначається програмістом, який включає локальні функції і локальні дані. Клас може розглядатися як шаблон (або зразок, або форма) для створення будь-якої кількості примірників об'єкта одного і того ж типу (або класу).

Революційною ідеєю об’єктного програмування є використання поняття спадкування як основного методу опису класів.

Під спадкуванням розуміють таке відношення двох класів(об'єктних типів), при якому одному з них (дочірньому) приписуються атрибути, властивості і методи іншого

(батьківського).

У найбільш повному вигляді - у вигляді відкритого спадкування, якщо A і B – класи (об'єктні типи) і B успадковує A, це означає, що всі атрибути A, за означенням, є атрибутами B, і всі методи A, за означенням, є методами B.

При закритому спадкуванні клас В одержує від класу А в спадщину тільки виділену частину атрибутів і методів.

Механізм спадкування дозволяє використовувати спільний код, реалізований у методах батьківського класу, а механізм перевизначення методів (так званий поліморфізм), дає змогу модифікувати цей код, задовольняючи потреби програміста в реалізації індивідуальних особливостей поведінки об'єктів.