Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

шпора

.doc
Скачиваний:
62
Добавлен:
22.02.2015
Размер:
1.61 Mб
Скачать
    1. Информация. Ее виды, свойства. Информационные процессы. Преобразование сообщений

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы. В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит. Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Свойства информации:

1. достоверность — информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. полнота — информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений.

2. точность — точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.;

3. ценность — ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи.

4. своевременность

5. понятность — информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация;

6. доступность — информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме.

7. краткость — информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко или подробно.

Сообщение- последовательность сигналов.

Информационный процесс- это изменение с течением времени информации или представляющего ее сообщения..

Информационные процессы:

1. порождение информации; 2. преобразование инф.; 3. порождение новой инф. В рез-те обработки имеющейся; 4. удаление информации; 5. передача информации.

Источник информации- субъект или объект порождающий информацию и представляющий ее в виде сообщения.

Приемник информации- субъект/ объект принимающий сообщение и способный его правильно интерпретировать.Преобразование сообщений. Сигнал- это физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение.

Сигнал наз. непрерывным, если его параметр м-т принимать любое значение в пределах некоторого интервала.Сигнал наз. дискретным, если его параметр м-т принимать конечное число значений в некотором интервале.

  1. Формы представления информации. Измерение информации

3 формы представления инф-ии: - текстовая инф-ия: основана на использовании символов: букв, цифр, знаков и т.д. Инф-ия заложена не только в самих этих символах, но и в порядке их следования («Кот» и «ток). Графическая инф-ия- В ней представлены фотографии, чертежи, схемы, картинки. Числовая инф-ия. Представляется в виде чисел, определяющих количество чего-либо.

Любое дискретное сообщение может быть записано в виде последовательности определенных знаков. Знак – это элемент некоторого конечного множества отличимых друг от друга объектов – набора знаков. Набор знаков, в котором определен порядок знаков, называется алфавитом.

Для измерения количества инф-ии необходим единый способ ее представления – двоичная форма. Вычисление количества различных вариантов кодирования инф-ии (К) м/б определено по формуле: К=2n, n – число разрядов двоичного числа. Чем больше различных видов однотипной инф-ии требуется закодировать, тем больше разрядов двоичного числа (бит) требуется. Инф-ию можно измерять в битах, т.е. в количестве двоичных разрядов.

В информатике, как правило, измерению подвергается информация, представленная дискретным сигналом. При этом различают следующие подходы:

  1. структурный. Измеряет количество информации простым подсчетом информационных элементов, составляющих сообщение. Применяется для оценки возможностей запоминающих устройств, объемов передаваемых сообщений, инструментов кодирования без учета статистических характеристик их эксплуатации.

  1. статистический. Учитывает вероятность появления сообщений: более информативным считается то сообщение, которое менее вероятно, т.е. менее всего ожидалось. Применяется при оценке значимости получаемой информации.

  1. семантический. Учитывает целесообразность и полезность информации. Применяется при оценке эффективности получаемой информации и ее соответствия реальности.

3. Энтропия: понятие, свойства. Энтропия и информация.

Энтропи́я (информационная)— мера хаотичности информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. При отсутствии информационных потерь численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

Например, в последовательности букв, составляющих какое-либо предложение на русском языке, разные буквы появляются с разной частотой, поэтому неопределённость появления для некоторых букв меньше, чем для других

Информационная энтропия для независимых случайных событий x с n возможными состояниями (от 1 до n) рассчитывается по формуле:

Таким образом, энтропия события x является суммой с противоположным знаком всех произведений относительных частот появления события i, умноженных на их же двоичные логарифмы (основание 2 выбрано только для удобства работы с информацией, представленной в двоичной форме).

Свойства: 1) энтропия сложного опыта, состоящего из нескольких независимых опытов, равна сумме энтропий этих опытов. При прочих равных условиях, наибольшую энтр. имеет опыт с равновероятными исходами. 2) условная энтропия- это средняя условная энтропия опыта β, при условии выполнения опыта α.

На основе понятий энтропии и количества информации в теории информации введены важные характеристики сигналов и информационных систем:

  1. Скорость создания информации.

  2. Скорость передачи информации.

  3. Избыточность.

  4. Пропускная способность каналов связи.

Одним из самых замечательных результатов теории информации является доказательство, что при любых помехах и шумах можно обеспечить передачу информации без потерь.

  1. Кодирование информации. Стандартные коды в вычислительной технике.

Код: 1) правило, описывающее соответствие знаков или их сочетаний одного алфавита, знакам, или их сочетаниям другого, второго алфавита. 2) знак вторичного алфавита, используемые для представления знаков первичного алфавита.

Кодирование- перевод информации, представленной по средствам первичного алфавита в последовательность кода.

Для персональных компьютеров сущ. универсальный стандартный код для обмена информацией – ASCII (American Standart Code for Information Interchange). В нем закодированы все символы, имеющиеся на клавиатуре компьютера в алфавитном порядке: чем дальше символ стоит от начала алфавита, тем больше его 8-разрядный код. ASCII представляет собой таблицу, в которой коды могут быть представлены в 10, 2, 8, 16 – ных системах счисления.

Таблица состоит из частей: 1. Общая часть: Управляющие коды от 0 до 31 (27 - esc, 13 - enter), стандартные коды от 32 до 127 ( 49 – «1», 43 – «+»). 2. Дополнительная часть: 128-255. Дополнительные коды – различные символы, например, для рисования рамок, а также русские буквы А – 128.

Общая часть кодовой таблицы представляет собой 7-разрядный двоичный код, содержащий 128 различных комбинаций. Большие и маленькие буквы, латинские и русские имеют собственные коды. Дополнительная часть может изменяться в зависимости от типа компьютера и страны, куда он поставляется.

Кодирование текстового сообщения: каждому символу ставится в соответствие двоичное число. Код А – 10000000, М – 10001100. МАМА кодируется последовательностью из 32 двоичных цифр 10000000 10001100 10000000 10001100.

Кодирование графической инф-ии: для представления графической инф-ии в двоичной форме используется так называемый способ построения изображения по точкам. Этапы: 1. Вертикальными и горизонтальными линиями делят рассматриваемое изображение на клетки одинакового размера. Чем больше получилось клеток, тем меньше будет размер каждой клетки, тем точнее будет передана инф-ия об изображении. 2. Записывают в двоичном коде инф-ию о каждой из клеток, которая должна содержать инф-ию: номер клетки и ее цвет.

Черно-белая картинка. Для кодирования цвета достаточно 2х значений (0 и 1). Номер клетки д/б закодирован 16 – разрядной последовательность двоичных чисел. Т.о. для описания каждой клетки потребуется 17 бит.

Цветная картинка. Любой цвет получается путем смешивания в различных пропорциях яркостей 3 цветов: красного, зеленого, синего. Для построения качественного цветного изображения достаточно яркость каждого из цветов разбить на 16 градаций. Яркость каждого цвета кодируется 4-разрядным двоичным кодом.

Кодирование числовой инф-ии: если число рассматривается как последовательность символов (цифр), то оно м/б закодировано, как текст. Если предполагается, что число будет использоваться для к-л вычислений, его кодируют по – другому: оно просто заменяется на такое же двоичное число. В его начале дописываются нулю так, чтобы количество двоичных цифр в записи числа было кратно 8.

  1. Системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Экономичность системы счисления.

Система счисления — это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

Системы счисления

двоичная (используются цифры 0, 1);

восьмеричная (используются цифры 0, 1, ..., 7);

шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1, ..., 9, а для следующих чисел — от десяти до пятнадцати – в качестве цифр используются символы A, B, C, D, E, F).

Компьютеры используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами:

для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток — нет тока, намагничен — не намагничен и т.п.), а не, например, с десятью, — как в десятичной; представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво; возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации; двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток двоичной системы — быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел.

Перевод из десятичной системы счисления в двоичную и шестнадцатеричную:

а) исходное целое число делится на основание системы счисления, в которую переводится (на 2 - при переводе в двоичную систему счисления или на 16 - при переводе в шестнадцатеричную); получается частное и остаток;

б) если полученное частное меньше основания системы счисления, в которую выполняется перевод, процесс деления прекращается, переходят к шагу в). Иначе над частным выполняют действия, описанные в шаге а);

в) все полученные остатки и последнее частное преобразуются в соответствии с таблицей перевода в цифры той системы счисления, в которую выполняется перевод;

г) формируется результирующее число: его старший разряд – полученное последнее частное, каждый последующий младший разряд образуется из полученных остатков от деления, начиная с последнего и кончая первым. Таким образом, младший разряд полученного числа – первый остаток от деления, а старший – последнее частное.

Пример 1. Выполнить перевод числа 19 в двоичную систему счисления:

Таким образом, 19 = 100112.

Для оценки пригодности той или иной системы счисления в качестве основы для конструирования вычислительной машины имеет значение, кроме простоты осуществления арифметических операций в ней, также и то, что обычно называют экономичностью системы. Под этим понимается тот запас чисел, который можно записать в данной системе с помощью определенного количества знаков.

  1. Измерение количества информации. Единая форма кодирования и измерения количества информации

Кодирование информации

Для определения количества информации был найден способ представить любой ее тип (символьный, текстовый, графический) в едином виде, что позволило все типы информации преобразовать к единому стандартному виду. Таким видом стала так называемая двоичная форма представления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов. Каждая такая последовательность называется двоичным кодом. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Измерение информации. Содержательный подход.

Информация — это знания человека. Отсюда следует вывод, что сообщение информативно (содержит ненулевую информацию), если оно пополняет знания человека.Единица измерения информации называется «бит».

Неопределённость знаний о некотором событии — это количество возможных результатов события (бросания монеты, кубика; вытаскивания жребия).Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несёт 1 бит информации.Метод поиска, на каждом шаге которого отбрасывается половина вариантов, называется методом половинного деления.Количество информации i, содержащееся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий, определяется из решения показательного уравнения:    2i = N.

N — количество возможных событий (неопределённость знаний), i — количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий.

Алфавитный подход к измерению информации.

Алфавитный подход является объективным способом измерения информации в отличие от субъективного, содержательного, подхода.При алфавитном подходе к измерению информации количество информации зависит от т объёма текста и от мощности, а не от содержания.

Мощность алфавита — полное число символов алфавита (N). Каждый символ несёт i бит информации; число i можно определить из уравнения: 2i = N.Количество информации, содержащееся в символьном сообщении, равно К х i, где К – число символов в тексте сообщения а i – информационный вес символа, который находится из уравнения 21 = N, где N – мощность используемого алфавита.Применение алфавитного подхода удобно при использовании технических средств работы с информацией.

  1. Хранение и передача информации. Устройства связи

Хранение информации. Различная информация требует разного времени хранения.Компьютер и средства телекоммуникации предназначены для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Информация, предназначенная для хранения и передачи, как правило, представлена в форме документа.

Под документом понимается информация на любом материальном носителе, предназначенная для распространения в пространстве и времени. Передача информации.Хранение информации необходимо для распространения её во времени, а её распространение в пространстве происходит в процессе передачи информации.Передача информации необходима для того или иного ее распространения. Общая схема передачи такова: источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации Для передачи информации с помощью технических средств используются кодирующее устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи, и декодирующее устройство, необходимое для преобразования кодированного сообщения в исходное.

При передаче информации необходимо учитывать тот факт, что информация при этом может теряться или искажаться, т.е. присутствуют помехи. Для нейтрализации помех при передаче информации зачастую используют помехоустойчивый избыточный код, который позволяет восстановить исходную информацию даже в случае некоторого искажения. Избыточность кода показывает насколько операция кодирования увеличивает длину исходного сообщения.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем. Устройства связи- это совокупность устройств, обеспечивающих преобразование первичного сообщения от источника информации в сигналы заданной физической природы, их кодирование, передачу, прием, декодирование и представление в форме удобной потребителю.

  1. Архитектура ЭВМ. Принципы Дж. фон Неймана. принцип открытой архитектуры

Архитектура ЭВМ. Современные ЭВМ имеют одну и ту же внутреннюю организацию, которую принято назвать архитектурой ЭВМ. Различают внешнюю архитектуру и внутреннюю архитектуру. Во внешнюю архитектуру входит то, что видят люди, которые используют машину для своих целей. Внутренняя архитектура– это то, из чего состоит машина и на чем основывается накопление, обработка и передача информации внутри машины. В основе большинства современных и ранее разработанных ЭВМ лежит принцип фон Неймана. Основные принципы:

  1. ЭВМ состоит из процессора, памяти и внешних устройств.

  2. Единственным источником активности ЭВМ является процессор, который управляет программами, находящимися в памяти ЭВМ.

  3. Память состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес. Каждая ячейка хранит команду программы или некоторую единицу обрабатываемой информации.

  4. В любой момент времени процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора – счетчика программ.

  5. Обработка информации проходит только в регистре процессора. Информацию в процессор можно ввести из любой ячейки памяти или внешнего устройства и набором.

  6. В каждой программе зашифровано следующее предписание: из каких ячеек взять на обработку информацию; какие совершить действия над информацией; в какие ячейки памяти направить полученную информацию; как изменить содержимое счетчика команд, чтобы знать, откуда брать следующую команду.

  7. Процессор исполняет программу команду за командой в соответствии с изменением содержимого счетчика команд в памяти, пока не получит команду остановиться.

Принцип открытой архитектуры:

Компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями. Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями. Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого типа — адресной, управляющей или шиной данных. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:Контроллеры и адаптеры — наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

  1. Поколения ЭВМ и их классификация. Понятие интерфейса

Первое поколение — компьютеры на электронных лампах (1946 — 1956г.). Электронный компьютер ЭНИАК использовалось 18 тысяч электронных ламп, занимал площадь 135 м3, весила 30 тонн и потребляла 150 кВт электроэнергии. Второе поколение — компьютеры на транзисторах (1956 — 1964г.). Резко уменьшили габариты, массу, потребляемую мощность, повысили быстродействие и надежность. Отечественная машина (серий "Минск", "Урал") содержала около 25 тысяч транзисторов. Третье поколение — компьютеры на микросхемах с малой степенью интеграции (1964 — 1971г.). Микросхемы позволили повысить быстродействие и надежность ЭВМ, снизить габариты, массу и потребляемую мощность. Первая ЭВМ на микросхемах IBM-360 была размером с холодильник. Четвертое поколение — компьютеры на микропроцессорах (1971 — настоящее время). Микропроцессор — это арифметическое и логическое устройство. Применение микропроцессоров привело к резкому снижению габаритов, массы и потребляемой мощности ЭВМ, повысило их быстродействие и надежность. Первый микропроцессор — Intel-4004. В 1975г. появился первый в мире персональный компьютер Альтаир-8800. В 1976г. появился персональный компьютер Apple на базе микропроцессора фирмы Motorola. Он положил начало компьютерам серии Макинтош. Первый компьютер фирмы IBM с названием IBM PC появился в 1981 году. серии IBM PC/AT. Его быстродействие было в 3-4 раза выше, чем у IBM PC/ХT. В 1985г. фирма Intel разработала 32-битовый процессор Intel-80386. Он содержал примерно 275 тысяч транзисторов и мог работать с 4 Гб дисковой памяти. Появились математические сопроцессоры (Intel-80287 и Intel-80387), которые повышали быстродействие компьютеров при математических расчетах и при работе с плавающей запятой. Процессоры 80486 (1989г.), Pentium (1993г.), Pentium-Pro (1995г.), Pentium-2 (1997г.) и Pentium-3 (1999г.) уже имеют встроенный математический сопроцессор. На базе процессоров Pentium собраны многие современные персональные компьютеры. Пятое поколение (перспективное) — это ЭВМ, использующие сверхбольшие интегральные схемы, оптические и магнитооптические элементы, работающие посредством обычного разговорного языка, оснащенные огромными базами данных. Предполагается также использовать элементы искусственного интеллекта и распознавание зрительных и звуковых образов. Интерфейс. Это понятие определяется как граница раздела между взаимодействующими объектами, отвечающая требованиям соответствующих стандартов. Он устанавливает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия конкретных партнеров. Последними могут быть пользователи сети, различные системы, устройства, программы и т. д. Здесь мы говорим об интерфейсах, позволяющих подключать к ПК разнообразные периферийные устройства и их контроллеры.

  1. Процессор. Принцип работы микропроцессора на примере КР580. Реализация многозадачности

Процессор – центральное устройство компьютера; он выполняет находящиеся в оперативной памяти команды программы и "общается" с внешними, алгоритм работы процессора состоит в последовательном считывании команд из памяти и их выполнение. Можно выделить четыре этапа обработки процессором команд:

  1. Выборка по счетчику команд очередной команды.

  2. Считывание и выполнение этой команды.

  3. Увеличение счетчика команд на 1.

  4. Считывание следующие команды.

Счетчик команд – место, где хранится адрес очередной выполняемой команды.

В состав процессора входят следующие устройства:

  • Устройство управления ( УУ),

  • Арифметико-логическое устройство (АЛУ),

  • Регистры процессорной памяти.

 1. УУ – управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе.

а) оно вызывает из памяти очередную команду программы и все участвующие в операции числа;

б) отправляет их в АЛУ, а полученный результат пересылает в память.

2. АЛУ - арифметико-логическое устройство предназначено для обработки данных. Оно выполняет над числами и командами необходимые арифметические и логические операции. Получив исходные данные и выполнив необходимые операции, АЛУ выдает промежуточный или конечный результат, компьютер затем отправляет в ЗУ.

3. Регистры – это внутренняя память процессора.. Каждая из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. В регистр – счетчик команд (СчК) помещается адрес той ячейки памяти ЭВМ, в компьютере хранится очередная исполняемая команда программы. В регистр команд (РК) помещается эта команда на время ее исполнения. Есть регистры, в которые помещают исходные данные и результаты выполнения команд. Полученный результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

У компьютеров 4-го поколения функции центрального процессора выполняет микропроцессор. Выполнение микропроцессором команды предусматривает арифметические действия, логические операции, передача управления (условная или безусловная), перемещение из одного места памяти в другое, координация взаимодействия различных устройств ЭВМ. Процессоры характеризуются тактовой частотой (число машинных операции, обрабатываемых процессором за секунду), разрядностью (число одновременно обрабатываемых битов).

11. Центральные и Внешние устройства Эвм. Их характеристики. Управление внешними устройствами.

Центральная часть содержит в себе процессор и материнская плата, видео карта и жёсткий диск; внешние устройства: принтеры, сканеры, емкие внешние дисководы; клавиатура, мышь, монитор.

Процессор- небольшой кристалл кремния, хранящий в себе множество логических элементов, осуществляющих все нужные нам операции вычисления. "Тактовая частота" является показателем скорости процессора, измеряется в мегагерцах (МГц), показывает сколько операций способен выполнить процессор в течение секунды. -самая важная характеристика скорости процессора.

Но есть еще дополнительные параметры, определяющие скорость работы процессора и находятся они в "архитектуре" процессора , в его внутреннем устройстве. Один из этих параметров это КЭШ- ПАМЯТЬ. В эту память компьютер помещает все часто используемые данные, чтобы не " ходить" каждый раз к более медленной оперативной памяти и жесткому диску. По сути дела кэш- памятей на компьютере несколько, но одна- самая быстрая и маленькая, встроена в сам процессор.

Микропроцессор.Самым главным элементом в компьютере, его “мозгом”, является микропроцессор - небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Микропроцессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду, которая во многом определяет быстродействие компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера.

Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений, к основному процессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному процессору выполнять математические операции над вещественными числами.

Оперативная память. Из нее процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. Название“оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями).

“между” микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш- памяти.

Внешние устройства: Устройства Эвм (периферийные устройства) , устройства ввода-вывода, распечатки, хранения и передачи информации, связанные функционально с центральным процессором в соответствии со структурой ЭВМ (или системы ЭВМ).

Клавиатура компьютера — устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

  • последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

  • управляет световыми индикаторами клавиатуры;

  • проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

  • осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Манипуляторы (мышь, джойстик и др.) — это специальные устройства, которые используются для управления курсором.

Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок — адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки. Джойстик — обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. Дигитайзер — устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель — планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент — перо, с помощью которого указывается позиция на планшете. При перемещении пера по планшету фиксируются его координаты в близко расположенных точках, которые затем преобразуются в компьютере в требуемые единицы измерения. Принтер — печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики. три вида принтеров: матричные, лазерные и струйные.

Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остаётся отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на принтере, формируется из набора 9, 18 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати. Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости. После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок — тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и "вплавляется" в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение. Цветные лазерные принтеры пока очень дороги. Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов — ярко-голубого, пурпурного, желтого и черного.

Принтер связан с компьютером посредством кабеля принтера, один конец которого вставляется своим разъёмом в гнездо принтера, а другой — в порт принтера компьютера. Порт — это разъём, через который можно соединить процессор компьютера с внешним устройством.

Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер — программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера. Плоттер (графопостроитель) — устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.

12.Канальная и шинная системотехника. Микропроцессор и память компьютера.

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Микропроцессор выполняет следующие основные функции: чтение и дешифрацию команд из основной памяти;

чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;

прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;

бработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;

выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.

В состав микропроцессора входят следующие устройства.

1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера.

К микропроцессору и системной шине наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора. К ним относятся математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

Математический сопроцессор используется для ускорения выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления тригонометрических функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором, но под управлением последнего. В результате происходит ускорение выполнения операций в десятки раз. Модели микропроцессора, начиная с МП 80486 DX, включают математический сопроцессор в свою структуру.

Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:

  • тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, называемой генератором тактовых импульсов. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц;

  • разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера;

Компьютерная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. В соответствии с принципом иерархии памяти выделяют внутреннюю и внешнюю память компьютера. Первая используется для временного хранения данных и программ при выполнении последних, а вторая - для долговременного хранения данных и программ.

Наиболее известны средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти, жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Выделяют следующие виды внутренней памяти:

Оперативная. В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой. Обозначается RAM.

Кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти;

Постоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит:

программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы;

программы начала загрузки операционной системы;

программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера;

программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т.д;

Полупостоянная память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т.к. питается от аккумулятора;

Видеопамять. Используется для хранения видеоизображения, выводимого на экран. Входит в состав видеоконтроллера.

По энергозависимости

Энергонезависимая память — ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды ПЗУ и ППЗУ.

Энергозависимая память — ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относится ОЗУ, кэш-память.

Динамическая память — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.

Статическая память — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения, а регенерация не требуется.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]