AntiInfa

1.Информация.Информатика.Информационные технологии.

Информатика — это фундаментальная естественная наука, изучающая процессы передачи и обработки информации

информация (лат. informatio — разъяснение, изложение) — это, во-первых, некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний; во-вторых — одно из основных понятий кибернетики Под информационными процессами понимаются любые действия с информацией. 3вопрос!!!!В структуре возможных операций с информацией можно выделить следующие:

поиск — извлечение хранимой информации;

сбор — накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

формализация — приведение данных, поступающих из различных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой;

фильтрация — отсеивание "лишних" данных, в которых нет необходимости для принятия решения;

сортировка — упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

архивация данных — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

защита данных — комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

транспортировка данных — прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса;

преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Свойства информации.

1.Атрибутивные свойства – это свойства, без которых информация не существует. К ним относятся:

1.1. Непрерывность. Информация имеет свойство сливаться с уже накопленной ранее, тем самым, способствуя ее дальнейшему накоплению.

1.2.Дискретность. Содержащиеся в информации сведения, знания дискретны, т.е. характеризуют отдельные фактические данные и свойства изучаемых объектов, которые распространяются в виде различных сообщений, состоящих из букв, цифр, знаков, цвета, линий.

1.3.Неотрывность от физического носителя.

1.4.Языковая природа информации.

Рассматривая последние два свойства надо учитывать, что жесткой связи информации с конкретным носителем или с конкретным языком нет.

2.Прагматические свойства – характеризуют степень полезности информации для потребителя. К ним относятся:

2.1.Новизна,2.2.Полезность,2.3.Ценность,2.4.Объективностьисубъективность,2.5.Полнота

2.6.Достоверность,2.7.Адекватность,2.8.Доступность,2.9.Актуальность

3. Динамические свойства – характеризуют изменение информации во времени. К ним относятся:3.1. Рост информации,3.2.Старение информации

Информацио́нные технологии— широкий класс дисциплин и областей деят-сти, относящихся к технологиям создания, сохранения, управления и обработки данных, в том числе с применением вычислительной техники. В последнее время под инф-ными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для создания, хранения, обработки, ограничения к передаче и получению информации.

2.Информация и данные.Формы представления информации.

1. Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов их обработки.. Зарегистрированные сигналы называются данными. Для их регистрации с целью хранения и передачи необходим некоторый язык. Этот язык должен быть понятен как отправителю информации, так и ее получателю. Информация по своей сути включает в себя весь окружающий мир и все то, что его наполняет: знания, навыки, предметы, чертежи, культура, искусство, речь, взгляд и т.д. Информация может быть непрерывной и дискретной. Непрерывными величинами называют величины, характеризующиеся физич. велич. (длина, ширина, вес, объем, расстояние, плотность, масса, температура и т.д.).Дискретными величинами называют величины, характер-еся числом, кол-вом предметов или информации (10 Мб, 3книги, 15 шагов и т.д.).

Информация в ПК представляется в двоичном формате (системе счисления) в виде единиц и нулей. Мин. единицей информации является бит. Группа из восьми бит представляет собой байт. Каждый байт в памяти компьютера имеет уникальный адрес, начиная с нуля. Таким образом, байт является минимальной адресуемой единицей памяти.Над данными можно выполнять различные операции, состав которых определяется решаемой задачей. Перечисленные ниже операции с данными не зависят от того, кто их выполняет – техническое устройство, компьютер или человек.

Сбор данных – накопление данных с целью обеспечения достаточной их полноты для принятия решений.

Формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, что позволяет сделать их сопоставимыми между собой.

Фильтрация данных – отсеивание данных, в которых нет необходимости для принятия решений, при этом снижается уровень шума и повышается их достоверность и адекватность.

Сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования.

Защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

Архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, снижающей затраты на хранение и повышающей общую надежность информационного процесса.

Транспортировка данных – приём и передача данных между удаленными участниками информационного процесса.

Преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую. Часто связано с изменением носителя. Например, книги можно хранить в бумажной форме, а можно в электронном виде.Существуют различные физич. методы регистрации данных (изменение магнитных, оптических характеристик поверхностей, состояния электронной системы, химического состава и т.д.). В зависимости от используемого метода регистрации применяются различные типы носителей (бумага, CD-ROM, магнитные диск и лента, триггеры).

4.Понятие СС. Позиционные и непозиционные СС.

1. Система счисления – способ представления числовых знаков. Системы счисления делятся на непозиционные и позиционные.Система счисления (нумерация лат. numeratio) — метод обозначения чисел посредством знаков — цифр, или слов. Система обозначения, основанная на цифрах — письменная нумерация. Система обозначения, основанная на словах — словесная нумерация. Системы счисления разделяют на позиционные и непозиционные. Различие позиционных систем счисления от непозиционных состоит в том, что значение цифр в позиционной системе зависит от позиции в числе, а в непозиционной — не зависит. Примеры позиционных систем счисления: десятичная система счисления, основанная на арабских цифрах; древневавилонянская (60-ричная); система Майя (20-ричная). Примеры непозиционных систем счисления — римская, старая и новая греческая, славянская .Позиционные и многие непозиционные системы счисления имеют так называемое основание. Основание также определяет деления чисел на порядки. Числа, меньшие основания, называются числами первого порядка, до второй степени основания (n·n) — числами второго и так далее. Числа соотносящиеся на основание считаются различающимися на один порядок. Системы счисления , обладающие основанием имеют регулярную структуру названий — числа, отличающиеся на порядок, образуются подобным образом. Для позиционных систем счисления основание означает, во сколько раз изменится значение цифры смещении на одну позицию — 3 и 30 в десятичной системе отличаются в десять раз. Непозиционные системы счисления обычно включают знаки для чисел, меньших основания и помноженных на целую степень основания , например римская — I=1, V=5, X=10, L=50, C=100 — цифры I к X и к C, относятся как основание системы счисления, аналогично относятся V и L.

11.Этапы развития ЭВМ.Определения ЭВМ

Электро́нная вычисли́тельная маши́на, ЭВМ — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.Выделяют четыре этапа развития вычислительной техники:

1.Домеханический — с 40—30-го тысячелетия до н. э.

2.Механический — с середины XVII в.

3.Электромеханический — с 90-х годов XIX в.

4.Электронный — со второй половины 40-х годов XX в

Домеханический. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании частей тела, в первую очередь пальцев рук и ног. Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. 

Механический

Развитие механики в XVII в. стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. Такие устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Эти устройства были способны выполнять уже не два, а четыре арифметических действия и назывались арифмометрами.

Электромеханический.

Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование и др.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле), позволившие создавать электромеханические вычислительные устройства. Если вернуться к предыдущим этапам развития ВТ, то можно заметить, что каждый этап характеризуется созданием технических средств нового типа, обладающих более высокой производительностью и более широкой сферой применения, чем предыдущие этапы. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.

Электронный

Электронный этап можно разбить на поколения ЭВМ .

ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках; быстродействие было, как правило, в пределах 5—30 тыс. арифметических оп/с; они отличались невысокой надежностью, требовали систем охлаждения и имели значительные габариты. Процесс программирования требовал значительного искусства, хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. На первых порах данного этапа использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код), затем появились автокоды и ассемблеры. Как правило, ЭВМ первого поколения использовались для научно-технических расчетов, а сам процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался весьма узкий круг математиков, инженеров-электриков и физиков.

ЭВМ 2-ого поколения. На первых порах это был скорее опытный образец нового электронного прибора, требующий серьезного исследования и доработки. Общепринято, что второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся в 1959 г. в США и созданной на полупроводниковой элементной базе.

ЭВМ 3-его поколения. Третье поколение связывается с появлением ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах (ИС)

ЭВМ 4-ого поколения. Конструктивно-технологической основой ВТ 4-го поколения становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные соответственно в 70—80-х гг.

12.Классификация ЭВМ

Рассмотрим некоторые из наиболее популярных классификаций:

 по принципу действия. Критерием деления вычислительных машин здесь является форма представления информации, с которой они работают

1.  аналоговые (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения

2.  цифровые (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

3. гибридные (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами. 

по назначению

1.универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных выч-ных комплексах.

2. проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы

3. специализированные - используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

 по размерам и функциональным возможностям: 1.сверхбольшие (суперЭВМ),2.большие,3.малые,4. мини,5.  сверхмалые (микроЭВМ)

ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ) , предназначена для автоматической обработки информации при помощи устройств и элементов, выполненных на электронных приборах (транзисторах, полупроводниковых диодах, тиристорах, интегральных схемах и т. д.). Процесс переработки информации на ЭВМ состоит из реализации множества типовых операций, к-рые в соответствии с заданной программой выполняются над электрич. сигналами, представляющими (в кодированном виде) как собственно информацию, так и команды (предписания)программы. Типовые операции реализуются при помощи электронных элементов и устройств (т. в. логических элементов, триггеров, усилителей, формирователей и др.); имеющиеся в ЭВМ механизмы используются гл. обр. для перемещения перфокарт, магнитных лент, пишущих узлов графопостроителей и т. д. Результаты переработки информации либо регистрируются на 6умаге и выдаются оператору (пользователю) в виде текстового или цифрового документа, графика, чертежа, либо отображаются на экране дисплея в форме, наиб. удобной для восприятия..

13.Обобщенная структурная схема ЭВМ. Назначение и основные харак-ка.Принципы фон Неймана.

Внешние устройства ЭВМ. Назначение и основные технические характеристики.

1.Устройства ввода информации

1.1.Клавиатура ,1.2.Мышь,1.3. Сканер,1.4. Средства речевого ввода,1.5. Дигитайзер (графический планшет) (устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер)

2. Устройства вывода информации

2.1. Мониторы,2.2. Принтеры,2.3. Плоттеры (устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке),2.4. Многофункциональные устройства (МФУ),2.5. Синтезаторы звука (динамики)

«принципы фон Неймана».

Принцип однородности памяти Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресуемости памяти Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Принцип последовательного программного управления Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип жесткости архитектуры Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

14.ЦП.Назначение,характеристики,основные устройства процессора.

Центра́льный проце́ссор - это микросхема, исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Основные функции:1.выборка (чтение) выполняемых команд;2.ввод (чтение) данных;3. вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;4.обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними;5.адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен;6.обработка прерываний и режима прямого доступа

основные характеристики процессора:

1.Тактовая частота -тактом мы можем условно назвать одну операцию. Ед.измерения МГц и ГГц.

2. Другой основной характеристикой процессора является его разрядность. В общем виде -разрядность означает, сколько оперативной памяти вы можете макс. установить в свой компьютер

3. Кэш процессора — довольно важный параметр. Чем он больше, тем больше данных хранится в особой памяти, которая ускоряет работу процессора. В кэше процессора находятся данные, которые могут понадобится в работе в самое ближайшее время.

4. Технический процесс (иногда пишут технология) — не основная характеристика процессора для обычного обывателя, но знать о нем надо.

5.Socket – этот параметр нужен для стандартизации всех процессоров по разъемам подключения к материнской плате

Назначение ЦП : 1) Управление узлами компьютера 2) Обработка информации, которая сводится к выполнению арифметических операций.

Основные узлы ЭВМ.

- центральный процессор (ЦП) = (УУ) + (АЛУ)

- оперативная память (ОЗУ)

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

- внешняя память (ВЗУ)

- устройства Ввода (УВв)-и устройства Вывода (УВыв)

Все устройства ЭВМ подсоединены к единой информацонной шинешине

Основные узлы ЭВМ объединены в следующую схему.

16.Принцин программного управления ЭВМ.Структура машинной команды.Адресность команд

Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

Структура машинной команды.

Машинная команда представляет собой закодированное по определенным правилам указание микропроцессору на выполнение некоторой операции или действия. Каждая команда содержит элементы, определяющие:1) что делать?,2) объекты, над которыми нужно что-то делать (эти элементы называются операндами);3) как делать?

Максимальная длина машинной команды – 15 байт.

1. Префиксы. Необязательные элементы машинной команды, каждый из которых состоит из 1 байта или может отсутствовать. В памяти префиксы предшествуют команде. Назначение префиксов – модифицировать операцию, выполняемую командой. Прикладная программа может использовать следующие типы префиксов:

1) префикс замены сегмента;

2) префикс разрядности адреса уточняет разрядность адреса (32– или 16-разрядный);

3) префикс разрядности операнда аналогичен префиксу разрядности адреса, но указывает на разрядность операндов (32– или 16-разрядные), с которыми работает команда;

4) префикс повторения используется с цепочечными командами.

2. Код операции.Обязательный элемент, описывающий операцию, выполняемую командой.

3. Байт режима адресации modr/m.

Значения этого байта определяет используемую форму адреса операндов. Операнды могут находиться в памяти в одном или двух регистрах. Если операнд находится в памяти, то байт modr/m определяет компоненты (смещение, базовый и индексный регистры),

используемые для вычисления его эффективного адреса. Байт modr/m состоит из трех полей:

1) поле mod определяет количество байт, занимаемых в команде адресом операнда;

2) поле reg/коп определяет либо регистр, находящийся в команде на месте первого операнда, либо возможное расширение кода операции;

3) поле r/m используется совместно с полем mod и определяет либо регистр, находящийся в команде на месте первого операнда (если mod = 11), либо используемые для вычисления эффективного адреса (совместно с полем смещение в команде) базовые и индексные регистры.

4. Байт масштаб – индекс – база (байт sib). Используется для расширения возможностей адресации операндов. Байт sib состоит из трех полей:

1) поля масштаба ss. В этом поле размещается масштабный множитель для индексного компонента index, занимающего следующие 3 бита байта sib;

2) поля index. Используется для хранения номера индексного регистра, который применяется для вычисления эффективного адреса операнда;

3) поля base. Используется для хранения номера базового регистра, который также применяется для вычисления эффективного адреса операнда.

5. Поле смещения в команде.8-, 16– или 32-разрядное целое число со знаком, представляющее собой, полностью или частично значение эффективного адреса операнда.

6. Поле непосредственного операнда. Необязательное поле, представляющее собой 8-,16– или 32-разрядный непосредственный операнд. Наличие этого поля, конечно, отражается на значении байта modr/m.

17.Принципы иерархичности памяти.Устройства памяти

Компромиссом между необходимыми большой емкостью памяти, быстрым доступом к данным, дешевизной и надежностью является иерархия запоминающих устройств:

1) быстродействующее ОЗУ, имеющее небольшую емкость для операндов и команд, участвующих в вычислениях;

2) инерционное ВЗУ, имеющее большую емкость для информации, не участвующей в данный момент в работе ЭВМ.

Иерархическая структура памяти является традиционным решением проблемы хранения большого количества данных. На самом верху находятся регистры процессора. Доступ к регистрам осуществляется быстрее всего. Дальше идет кэш-память, объем которой сейчас составляет от 32 Кбайт до нескольких мегабайт. Затем следует основная память, которая в настоящее время может вмещать от 16 Мбайт до десятков гигабайтов. Далее идут магнитные диски и, наконец, накопители на магнитной ленте и оптические диски, которые используются для хранения архивной информации.  По мере продвижения по структуре сверху вниз возрастают три параметра. Во-первых, увеличивается время доступа. Доступ к регистрам занимает несколько наносекунд, доступ к кэш-памяти — немного больше, доступ к основной памяти — несколько десятков наносекунд. Дальше идет большой разрыв: доступ к дискам занимает по крайней мере 10 мкс, а время доступа к магнитным лентам и оптическим дискам вообще может измеряться в секундах (поскольку эти накопители информации еще нужно взять и поместить в соответствующее устройство).  Во-вторых, увеличивается объем памяти. Регистры могут содержать в лучшем случае 128 байтов, кэш-память — несколько мегабайтов, основная память — десятки тысяч мегабайтов, магнитные диски — от нескольких гигабайтов до нескольких десятков гигабайтов. Магнитные ленты и оптические диски хранятся автономно от компьютера, поэтому их объем ограничивается только финансовыми возможностями владельца.  В-третьих, увеличивается количество битов, которое вы получаете за 1 доллар. Стоимость объема основной памяти измеряется в долларах за мегабайт, объем магнитных дисков — в пенни за мегабайт, а объем магнитной ленты — в долларах за гигабайт или еще дешевле.

Четыре верхних уровня иерархии образуют внутреннюю память ЭВМ, а все нижние уровни - это внешняя или вторичная память. По мере движения вниз по иерархической структуре:

1.Уменьшается соотношение "стоимость/бит".

2.Возрастает емкость.

3.Растет время доступа.

4.Уменьшается частота обращения к памяти со стороны центрального процессора.Если память организована в соответствии с пунктами 1 - 3, а характер размещения в ней данных и команд удовлетворяет пункту 4, иерархическая организация ведет к уменьшению общей стоимости при заданном уровне производительности