1.Информация и данные. Существует несколько определений понятия "информация". Некоторые из них довольно сильно отличаются друг от друга. Это свидетельствует о том, что информация  весьма емкая категория, чтобы ее можно было определить с помощью ограниченного набора понятий, пусть даже и весьма научных. Приведем одно из них, которое на определенном этапе изучения информационных технологий удовлетворит если не все, то определенную часть наших потребностей.Информация  это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии., которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.Наряду с понятием информация в информационных технологиях широко используется понятие данные.Данные  это признаки или записанные наблюдения, которые хранятся, но не используются.С того момента, когда данные начинают использоваться для уменьшения неопределенности о чем-либо, они превращаются в информацию. Например, имеется распечатка прогноза погоды на предстоящую неделю. Если эта бумажка просто лежит перед нами   это данные. Но если мы начнем изучать распечатку с целью планирования, например, отдыха или сельхозработ, то ее содержимое превращается в информацию. Подобным образом следует воспринимать и всевозможные электронные носители информации. Держа в руках, например, диск с фильмом, мы имеем носитель с записанным на него набором данных. Просматривая содержимое диска на экране монитора или телевизора, мы уже извлекаем информацию.Довольно часто в процессе использования информационных технологий термины "информация" и "данные" применяются как синонимы. Знания – правила, применяемые к храним данным (папкам), позволяющие выводить из них др папки.

Измерение информации. Существует несколько подходов к измерению информации. Рассмотрим (и то кратко) лишь один из них.Количество информации определяется соотношением I = C ×V_д ,где I - количество информации,V_д - объем данных,С -  коэффициент содержательности.Объем данных - это количество разрядов в информационной последовательности.

Каждый разряд информационной последовательности имеет лишь одно значение из некоторого фиксированного набора значений. Если набор содержит только 2 значения, то он называется двоичным набором, а каждый разряд информационной последовательности - двоичным разрядом или битом.Бит (от английского bit - binary digit ) - один двоичный разряд.В информационных технологиях в силу известных причин за редким исключением приходится иметь дело именно с двоичными последовательностями.Для более удобного задания объема данных часто пользуются более крупными единицами.1 байт (byte) = 8 бит; 1 Килобайт = 1К = 2¹⁰ = 1024 байт; 1 Мегабайт = 1М = 2²⁰ = 1048576 байт; 1 Гигабайт = 1Г= 2³⁰ = 1073741824 байт; 1 Терабайт = 2⁴⁰.Видим, что в отличие от привычных множителей, переход к Кило, Мега и т.д. в информационных технологиях есть последовательное умножение на 1024, а вовсе не на 1000. Это следует иметь в виду, поскольку некоторые производители носителей информации при маркировке под Гигабайтом подразумевают 1000000000, а вовсе не 1073741824 байт. Так, жесткий диск в одном представлении может считаться 200 гигабайтным и лишь 186-и гигабайтным  в другом.Коэффициент содержательности C характеризует значимость данных. Понятно, что сам по себе объем обработанных данных еще не характеризует степень уменьшения неопределенности знаний об объекте или явлении. Можно привести немало примеров, когда большой объем данных несет ничтожную информацию, и наоборот, огромная информация заключена в ничтожном объеме данных. Субъективность выбора коэффициента C и является слабым местом рассматриваемого способа измерения количества информации.

2. Сообщение  это передаваемая последовательность данных.

Сигнал  это физический процесс или явление, с помощью которого передается сообщение.

Сообщение может быть разного типа, например, последовательность чисел, текст, изображение и т.п. Сигнал как физический процесс, также может иметь разную природу: электрический ток, электромагнитная волна, акустическая волна и т.д.

Если данные, составляющие сообщение, представляют собой отсчеты (значения), взятые через некоторые интервалы времени, то сообщение называется дискретным.

В случае, когда набор возможных значений дискретного сообщения представляет собой конечное множество, сообщение называется цифровым.

Виды сообщений

По форме представления данных сообщения делятся на:

• непрерывные;

• дискретные;

• цифровые.

Сообщение называется непрерывным или аналоговым, если данные, составляющие это сообщение, представляют собой непрерывную последовательность значений (иными словами, непрерывную функцию).

Сообщение называется дискретным, если данные представляют собой значения (отсчеты), следующие через некоторые интервалы времени.

Сообщение называется цифровым, если все возможные значения отсчетов принадлежат некоторому конечному множеству величин.

Происхождение названия следующее.

Поскольку множество возможных значений отсчетов конечное, то элементы множества могут быть пронумерованы, и в качестве сообщения передаваться номера значений отсчетов. Так как номера  это последовательность цифр, то такое сообщение и называют цифровым.

3. Преобразование непрерывных сообщение в цифровые

Процесс преобразования дискретного  сообщения в цифровое называется оцифровкой. Осуществляется путем квантования отсчетов по уровням значений. Суть процесса квантования поясняется на рисунке.

В качестве значения отсчета берется ближайшее значение уровня квантования. В нашем примере получим цифровое сообщение, состоящее из чисел

6 7 4 4 2 4 6 1 2 3 ...

Цифровое сообщение тем точнее будет соответствовать дискретному, чем больше уровней квантования используется при оцифровке.

Устройства, преобразующие непрерывные (аналоговые) сообщения в цифровые называются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП).

4.Преобразование цифровых сообщений в дискретные и аналоговые

Нередко в ходе информационного процесса получатель информации для адекватного ее восприятия должен иметь сообщение в той форме, в какой оно было на стороне источника. Пример: передача звукового сообщения. Если, например, в ходе передачи непрерывное сообщение было преобразовано в цифровое, то при приеме необходимо осуществить обратное преобразование  из цифрового в непрерывное.

Суть процесса преобразования цифрового сообщения в непрерывное показана на рисунке.

Преобразование происходит в 2 этапа. На первом этапе по данным цифрового сообщения восстанавливаются отсчеты дискретного сообщения. На втором этапе по отсчетам производится построение аппроксимирующей кривой  непрерывного сообщения.

Еще раз можно повторить, что исходное сообщение будет восстановлено тем точнее, чем меньше интервал дискретизации (больше частота) и больше уровней квантования (меньше шаг квантования).

Устройства, преобразующие цифровые  сообщения в непрерывные (аналоговые) называются цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП).

5.Архитектура ЭВМ.Архитектура — это общие принципы построения ЭВМ. При описании архитектуры компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

Архитектура фон Неймана

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) предполагает, что компьютер содержит следующие основные компоненты:

• центральный процессор (ЦП);

• оперативную память (ОП);

• внешние запоминающие устройства (ВнЗУ);

• устройства ввода (УВв);

• устройства вывода (УВыв).

В соответствии с этой архитектурой ЦП, содержащий в своем составе устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняет следующие функции:

• управляет работой всех устройств;

• производит всю работу по обработке данных;

• осуществляет обмен данными между всеми устройствами машины.

В рассматриваемой архитектуре обмен данными между устройствами, и том числе и с оперативной памятью, всегда происходит через ЦП. Поскольку при решении широкого класса задач обмен данными между внешними устройствами, и особенно между внешними устройствами и оперативной памятью происходит весьма интенсивно, центральный процессор вынужден "отвлекаться" от выполнения основных действий по переработке данных и его возможности используются неэффективно. Это является недостатком классической архитектуры (архитектуры фон Неймана).

Шинная архитектура

От отмеченного выше недостатка архитектуры фон Неймана в значительной степени свободна так называемая шинная архитектура ЭВМ.

Все устройства соединены в единый комплекс с помощью так называемой общей шины, представляющей собой:

• линии передачи данных  (шина данных);

• линии передачи адресов (шина адреса);

• линии передачи сигналов управления (шина управления).

Назначение каждой шины (линии) следует из их названий. Так, по шине управления передаются сигналы управления, по шине данных  данные, по шине адреса  адреса устройств и ячеек памяти устройств, для которых предназначены данные и сигналы управления.

В шинной архитектуре, как и в классической, основные функции управления и обработки данных принадлежат центральному процессору. Поэтому многие специалисты считают, что это единая архитектура — классическая (фон Неймана), имеющая две разновидности.

Современные ПК строятся исключительно на основе шинной архитектуры.

6.Центральный процессор.Центральный процессор (ЦП)  это устройство, выполняющее основные действия по обработке данных и управлению работой других устройств компьютера.

Основными компонентами ЦП являются:

• АЛУ  арифметико-логическое устройство;

• УУ  устройство управления;

• набор регистров.

В АЛУ выполняются все действия по обработке данных: арифметические и логические операции.

УУ управляет всеми устройствами компьютера.

Регистры используются для временного хранения данных, обрабатываемых в ЦП. Обладают высокой скоростью чтения/записи данных. Количество регистров обычно невелико  в пределах нескольких единиц.

Основные характеристики ЦП:

• разрядность;

• тактовая частота;

• наличие и объем Кэш-памяти.

Разрядность – это количество двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Сейчас в основном выпускаются 64-разрядные процессоры.

Тактовая частота – это частота генератора, задающего временные интервалы (такты) работы ЦП. Любая операция (команда) выполняется за целое число тактов. Самая быстрая операция может быть выполнена за один такт. Таким образом, тактовая частота характеризует быстродействие ЦП (именно ЦП, а не компьютера, поскольку на быстродействие компьютера влияет еще целый ряд других факторов). В настоящее время тактовая частота массовых процессоров – несколько гигагерц (ГГц).

Кэш-память (Cache)  быстродействующая память, используемая для временного хранения промежуточных результатов работы ЦП. Не является обязательным компонентом ЦП, но наличие ее позволяет в ряде случаев существенно повысить скорость обработки данных. Это происходит потому, что скорость обмена данными между АЛУ и Кэш-памятью значительно выше скорости обмена между АЛУ и ОП. Правда, следует отметить, что эффект от Кэш-памяти проявляется лишь для определенного класса задач. Объем Кэш-памяти: сотни Кб  единицы Мб.