Информатика содержание
1 Кодирование числовой информации в компьютере
Информация в компьютере хранится в электронном виде в устройствах, которые имеют двойное состояние, это вызвало появление двоичной системы счисления
Кодирование целых чисел двоичным кодом на каждый разряд двоичного числа выделяется ячейка регистров
|
знак |
Разрядная сетка целого числа |
|
15 |
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 |
Кодирование вещественных чисел
|
Знак числа |
Знак порядка |
Порядок числа |
Модуль мантиссы |
|
31 |
30 |
29 24 |
23 10 |
|
0 |
1 |
|
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 |
Модуль мантиссы нормализован это число меньше 1 но в старшем разряде не должно быть нулей. Если в старшем разряде мантиссы появилась единица, то мантиссу нормализуют (передвигают) а в ячейках порядка добавляют единицу таким образом происходит перемещение двоичного числа в разрядной сетке. Метод называется отображением двоичного числа с плавающей запятой.
2 Кодирование текстовой информации в компьютере
Каждому двоичному числу соответствует один символ
Кодовые таблицы
ASCII
1 – 127 – осн. табл
128 – 255 национ. табл.
КОН – 8
Windows 1251
ISO
UNICODE
–
3 Кодирование графики в компьютере
Графическое изображение отображается в виде точек (пикселей). Чтобы закодировать каждую точку нужно закодировать ее координаты и цвета. При черно-белом изображении для кодирования использовали 1 байт, он давал 256 градаций яркости. Для цветного изображения используется три цвета: red, green, blue
8*3=24 разряда
цветов
Такая система называется True Color
- High
Color
цветов
– табличное кодирование (палитра цветов)
Векторная графика кодирование каждой точки растровая графика требует огромного количества памяти. Существует другой метод граф изобр применяемый в инженерной графике – растровая графика.
Даются координаты двух точек и цвет графика и матем закон по которому строится эта линия. Программа строит этот график в виде линий
4 Кодирование музыки в компьютере
При кодировании звука непрерывный аналоговый сигнал разделяется по времени на интервалы
- дискретизация по времени
- квантование по
уровню
уровней
40 Гц – 20 000Гц
АЦП
ЦАП
Импульсно-кодовая модуляция РСМ это преобразование звука в двоичный цифровой код с помощью аналого-цифровых преобразователей которые осуществляют дискретизацию сигнала по времени и квантование по уровню.
5. Состав и назначение основных устройств персонального компьютера и компонентов системного блока: центрального процессора, оперативной памяти, КЭШ-памяти, видеопамяти, винчестера, дисководов CD-R, CD-RW, DVD, звуковой карты, контроллеров и адаптеров, интерфейсных шин.
Процессор – это микросхема с большой степенью интеграции выращенная по особой технологии в котором имеются устройства вычислительные, арифметически-логические, регистры. Процессор работает с целыми числами. Для работы с вещественными в процессор строят матем процессор для обработки сложных матем вычислений. Для быстрой обработки данных на этом кристалле встроена сверх быстрая КЭШ-память – это регистры памяти с быстрой записью и считыванием в которые заносятся последние программы и данные которые использовал процессор в расчете на то, что в следующем такте работы эти данные потребуются это предугадывание помогает убыстрить работу процессора.
Сверх быстрая память занимает место на кристалле и разогревает кристалл 16-32. на краях кристалла устраивают КЭШ 2 уровня как отдельную функциональную схему 128 256 кБайт. Такое разделение в одном кристалле позволяет изготавливать более дешевые процессоры. КЭШ зур – это сверх быстрая память статическая память на триггерах выделенная в отдельный модуль и помещенная в разрез системной шины.
Тактовый генератор задает частоту системной шины 100-133МГц. Эта частота в процессоре умножается, а системная шина работает на этой частоте.
Оперативная память – набор микросхем обеспечивающая хранение данных и программ в двоичной форме. Основой оп пам является конденсаторный элемент. Микросхемы собраны в модули по 8 -9 микросхем. Память на конденсаторных элементах называют динамической ее недостатком является недостаточное быстродействие 10 нс
Статическая память выполнена на триггерах в которых не нужно хранить напряжение они хранят свое состояние. Стат пам быстродействующая но дорогая. Она применяется в КЭШ и в процессорной памяти в регистрах процессора.
Системная (процессорная) шина предназначена для обмена программами и данными между процессором и опер пам. Имеет шину адресов, шину данных и шину управления
ША – обеспечивает выбор нужных ячеек в опер пам. 32 разряда
ШД – обеспечивает обмен данными между проц и памятью 64 разряда
ШУ – получение и запись данных.
Это верхний уровень. На системной шине работает процессор она имеет самую высокую частоту проц умножает эту частоту.
Вторым уровнем шинного интерфейса является шина видеоадаптора FSB AGP работает на частоте 66МГц имеет 64 разряда. Шина позволяет помещать часть граф изображ получаемого в видеоадапторе в опер пам.
Интерфейс третьего уровня шина PCI 33МГц 32 разряда. Звуковая карта, контроллер, жесткий диск присоед к ней.
Интерфейс четвертого уровня ELSA шина ввода-вывода в современных платах ее нет
Системный контроллер чип-микросхема чипсет набор микросхем который обеспечивает согласование интерф. шин
Функциональный контроллер . на шинах имеются слоты – разъемы для присоединения др устройств и слоты расширения – вставляется печатная плата карта – это устройство которое имеет на задней стенке свой разъем (звук карта). На задней стенки имеются разъемы для подключения внешних устройств – порт СОМ – подкл мышь, LPT парал порт присоед принтер, сканер
USB – современная последовательная асинхронная шина.
Все устройства не конфликтуют друг с другом т.к не занимают системные прерывания. Шинный интерфейс постоянно совершенствуется и с появлением новых чипсетов создаются новые материнские платы.
Видеокарта – предназначена для обеспечения работы монитора. Адаптор – электронно-цифровое устройство которое преобразует цифровые сигналы в аналоговые они управляют лучом электр.–луч. трубки яркость и цвет. Видеопамять для подготовки и сохранения графического изображения. В современной видеокарте формируется сложное трехмерное 3Д много цветное изображение. Акселератор – это процессор который формирует сложные графические обозначения опоратными и программными способами. Современная видеокарта может использов опер пам.
Видеокарта явл интеллектуальным устройством - это устр которое имеет собственную память и значительно освобождает ресурсы центрального процессора и во многом определяет характеристики компьютерных тенденций.
Контроллер жестких дисков – предназначен для управления жесткими дисками: винчестер, CD-ROM. Можно выделить три функциональных устройства: устройство обработки цифровых сигналов, управления головками и устройство контроллера.
HDD – винчестер жесткий диск внешняя память представляет собой диски вращ. Диски покрыты магн материалом. Поверхность каждого диска разбита на дорожки сверху и снизу магнитные головки. Головки точно позиционируются с помощью устройства управления и выставляются на определенную дорожку. Набор одинаковых дорожек назыв цилиндр каждая дорожка разбита на сектр 512 б секторы объединяются в кластеры. Все кластеры имеют адреса (N - цилиндра, N - сектора, N - поверхности). Такая запись называется фрагментированной имеются специальные программы дефрагментаторы. Дефрагментаторы – убыстряет работу комп. Диски характериз объемом памяти 10 ГБт, 20 и тд . Увеличение емкости диска усложняет работу.
Компакт диск – это диск работающий на лазерной технологии.