Питання для самоконтролю

1. Основні характеристики звукових коливань.

2. Які є способи запису, зберігання і відтворення інформації

3. Назвіть види статичної проекції і сформулюйте їх означення.

4. Основні характеристики проекційних апаратів.

5. Типи проекційних апаратів.

6. Головний недолік епіпроекції?

Змістовий модуль 2

Комп’ютерна техніка, як технічний засіб навчання

Лекція № 3.

План лекції:

1. Інформація, сигнали, повідомлення. Теорема Котельникова. Аналогові та цифрові сигнали. Переваги цифрових сигналів.

2. Визначення кількості інформації. Двійкова одиниця вимірювання інформації.

3. Електронно-обчислювальні машини (ЕОМ): короткий історичний огляд. Поняття про сумісність, сімейства ЕОМ.

Тема 2.1 Цифрові засоби запису зберігання обробки і відтворення інформації

1. Інформація, сигнали, повідомлення. Теорема Котельникова. Аналогові дискретні та цифрові сигнали. Переваги цифрових сигналів.

Невід’ємними складовими сучасних уявлень про світ стали поняття “інформація”, “інформатика”, “інформаційна технологія”. Поняття “інформація” походить з латини (informatio) і означає виклад, роз’яснення, тлумачення факту чи події. Сьогодні строгого визначення терміна інформації не існує, як зазначається в англо-українському словнику з обчислювальної техніки, інформатики і програмування. Проте, в навчальних посібниках можна зустріти ряд тлумачень зазначеного поняття, зокрема: інформація — систематизовані відомості про частину (галузь) світу, яка оточує людину.

Повідомлення – це передавання, запис, збереження, або відтворення частини інформації. Якщо фізичний носій інформації, наприклад, звуковий тиск перетворити в іншу форму, зокрема електричну отримаємо електричний сигнал.

Більшість реальних сигналів (наприклад, звукових) є неперервними функціями. Для цифрової обробки таких сигналів їх потрібно перевести в цифрову форму. Один зі способів зробити це – рівномірно по часу виміряти значення сигналу на певному проміжку часу і ввести отримані значення амплітуд. Якщо робити вимірювання досить часто, то за значеннями отриманого дискретного сигналу можна буде досить точно відновити вигляд

вихідного неперервного сигналу. Оптимальна

в еличина інтервалу дискретизації встановлюється теоремою Котельникова, яка має важливе теоретичне та практичне значення: дає можливість правильно здійснити дискретизацію аналогового сигналу та визначає оптимальний спосіб його відновлення на приймальному кінці за відліковим значенням.

Відповідно до однієї з найбільш відомих і простих інтерпретацій теореми Котельникова, довільний сигнал s(t), спектр якого обмежений деякою частотою F_в може бути повністю відновлений по послідовності своїх відлікових значень, що слідують з інтервалом часу Рис. 3.

Володимир Олександрович

Котельников, 2003 рік

Рис. 4. Дискретний сигнал

Дискретизація аналогового сигналу полягає в тому, що сигнал подається у вигляді послідовності значень, взятих в дискретні моменти часу. Ці значення називаються відліками.. Δt називається інтервалом дискретизації.

Рис. 5 Квантований сигнал

При квантуванні вся область значень сигналу розбивається на рівні. Відстань між цими рівнями називається кроком квантування ΔU. Число цих рівнів рівне N (від 0 до N-1). Кожному рівню присвоюється деяке число. Відліки сигналу порівнюються з рівнями квантування і в якості сигналу вибирається число, що відповідає певному рівню квантування.

Рис. 6 Цифровий сигнал

Для того щоб представити аналоговий сигнал послідовністю чисел скінченної розрядності, його потрібно спочатку перетворити в дискретний сигнал, а потім квантувати. В результаті сигнал буде представлений таки чином, що на кожному заданому часовому проміжку відоме приблизне (квантоване) значення сигналу, яке можна записати цілим числом. Якщо записати ці цілі числа у двійковій системі, отримається послідовність нулів і одиниць, яка і буде цифровим сигналом.

В реальних умовах завжди існують завади, які спотворюють аналоговий сигнал. В той же час, якщо крок квантування значно перевищує амплітуду завад, завади не впливають на цифровий сигнал. Отже, захищеність від завад є головною перевагою цифрових сигналів над аналоговими. Крім того. цифрові сигнали краще піддаються обробці, зберіганню і передаванню.

2. Визначення кількості інформації. Двійкова одиниця вимірювання інформації.

Згідно Шенону, інформація – це відомості (дані), які зменшують невизначеність, або кількість станів системи. Найменш можлива кількість станів дорівнює двом, наприклад числа 0 і 1 у двійковій системі числення, яка застосовується в цифровій техніці. Кількість інформації, яка визначає один з двох рівноімовірних станів системи називається двійковою, або логічною одиницею інформації – бітом. Широко використовується також визначення кількості інформації в байтах. Один байт дорівнює 8 бітам. Також використовують кратні одиниці вимірювання кількості інформації, а саме:

• Кілобайт (позначається як К, або Kb). 1 К = 1024 байти;

• Мегабайт (М). 1М = 1024 К;

• Гігабайт (Г, або Gb) 1 Г = 1024 M;

• Терабайт (Т). 1Т = 1024 Г.

3. Електронно-обчислювальні машини (ЕОМ): короткий історичний огляд. Поняття про сумісність, сімейства ЕОМ

Проблема автоматизації обчислень постала перед людством одночасно з початком перших розрахунків і з розвитком математики її актуальність весь час зростала. Перших відчутних успіхів у вирішенні цієї проблеми досяг французький математик Блез Паскаль, який у 1642 р. створив перший арифмометр (механічний пристрій, який автоматично додавав і віднімав числа). У 1672 р. німецький математик Г. В. Лейбніц вдосконалив арифмометр Паскаля додавши до нього операції множення і ділення. Але арифмометр виконував лише якусь одну математичну операцію, тому постало завдання створення обчислювальної машини, яка б згідно заданому математичному виразу (формулі) автоматично здійснювала обчислення. Найбільших успіхів на шляху вирішення цієї задачі досяг англійський математик Ч. Бебідж, який у 1833 р. зробив теоретичний опис такої машини, яку він назвав аналітичною машиною. Варто зазначити, що сучасні комп’ютери використовують принципи розроблені Бебіджем. До заслуг Бебіджем слід також віднести те, що для опису принципу дії цієї машини він застосував двійкову систему числення, яка застосовується в комп’ютерах і в наш час. Але механічним шляхом побудувати таку машину не вдалося.

Першу машину для автоматичного проведення обчислень на електромеханічних реле створив німецький інженер Конрад Цюзе у 1942 р. Згодом подібну машину у 1944 р. створив Ейкен (США). Проте, електромеханічні реле мають низьку швидкодію і надійність. Перша машина на електронних елементах (електронних лампах) була створена в лабораторії фірми IBM (США) під керівництвом Дж. Моучлі та Дж. П. Еккерта. Машина отримала назву ENIAC (Electronic Numerator and Computer) і була запущена 14.02.1946 р. (деякі дослідники пропонують відзначати цей день як день народження комп’ютерної техніки).

Одним з головних недоліків ENIAC була складність програмування. Якщо дані вводилися в пам’ять машини у вигляді двійкових чисел, то команди (інструкції) для виконання певної послідовності арифметичних дій встановлювалися з допомогою спеціальної комутаційної дошки. Вихід з цього становища запропонував американський математик Дж. фон Нейман. Він запропонував команди (інструкції), як і дані, представляти у вигляді двійкових чисел і здійснювати обчислення за допомогою програми, яка зберігається у пам’яті машини. Перша машина, яка базувалася на принципах Неймана, стала до ладу у 1949 р. Всі сучасні комп’ютери мають архітектуру Неймана.

З кінця 60-х років минулого сторіччя всі електронно-обчислювальні машини (ЕОМ) виробляються серіями. Всі машини однієї серії утворюють сімейства ЕОМ. Сутність полягає в тому, що машини одного сімейства повинні мати сумісність (апаратурну, програмну, інформаційну та ін.). Це означає, що програми, створені на будь-якій ЕОМ, можуть виконувати (редагувати, доповнювати тощо) всі машини даного сімейства. Апаратурна сумісність дозволяє компонувати різні комбінації периферійних пристроїв комп’ютера. Найбільш поширеними в Україні і у світі є IBM-сумісні комп’ютери, які прийняті в якості освітнього стандарту в Україні.

Питання для самоконтролю

1. Дати визначення інформації в широкому розумінні і згідно Шенону.

2. Що таке сигнали і повідомлення?

3. Дати графіки повідомлення, аналогових та цифрових сигналів.

4. Сформулювати теорему Котельникова.

5. Які головні переваги цифрових сигналів?

6. Як обрахувати кількість інформації?

7. Дати визначення ЕОМ.

8. Що означає сумісність ЕОМ?

9. Які існують сімейства ЕОМ?

10. Вивчення комп’ютерів якого сімейства прийнято в якості освітнього стандарту в Україні?

Лекція № 4.

План лекції:

1. Основні комплементарні складові застосування комп’ютерної техніки. Види ЕОМ і їх застосування.

2. Персональні комп’ютери: структурна схема. Поняття про інтерфейс.

3. Основні пристрої персональних комп’ютерів і їх характеристики.