ЛЕКЦИЯ N 1
КОМПЬЮТЕР, ИНФОРМАТИКА и MSDOS
Что такое компьютер.
Компьютерами или Электронными Вычислительными машинами (ЭВМ) называют такие устройства, которые позволяют автоматически, по заданной программе, обрабатывать информацию. В зависимости от способа представления информации вычислительные машины подразделяются на две группы:
- аналоговые вычислительные машины (АВМ), в которых осуществляется непрерывная обработка потока информации;
- и вычислительные машины дискретного действия или цифровые электронные вычислительные машины.
Мы с вами будем работать на цифровых вычислительных машинах, а именно на персональных ЭВМ типа IBM.
Необходимость применения ЭВМ.
В настоящее время любому специалисту необходимо помнить и перерабатывать большие объемы информации. Использование справочников трудоемко и они обычно не содержат всех, особенно последних данных. Компьютеры позволяют хранить практически неограниченные объемы данных, легко их обновлять и быстро находить необходимые.
Во всех областях деятельности человека можно выделить 3 основных направления применения ЭВМ:
- решение различных научных, инженерных, экономических и других задач, требующих расчетов;
- построение автоматизированных систем контроля и управления (АСУ);
- создание информационно-справочных систем на основе банков данных и экспертных систем.
Основные блоки ПЭВМ.
ПЭВМ состоит из:
- системного блока,
- дисплея (монитора),
- клавиатуры, мыши и пр. (периферия).
Но это еще не компьютер. Как живой человек - это не только его тело, так и деятельность компьютера обязательно должна включать информацию и программное обеспечение, а также диалог с пользователем!
Основные понятия Информатики.
ИНФОРМАЦИЯ - это отображение реального мира в виде символов (например, знаков клавиатуры) и сигналов, предназначенных для обработки на ЭВМ и восприятия человеком.
ИНФОРМАТИКА - это раздел науки, изучающий структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с ее получением, преобразованием, обработкой, хранением, поиском и распределением.
ДАННЫЕ - это объекты, с которыми работает ЭВМ по командам программы (слово, число).
ЗАПИСЬ - логически полный набор данных (предложение).
ФАЙЛ - это поименованная область на диске, которая имеет свое оригинальное имя (книга) и состоит из однородных записей.
КАТАЛОГ (ПАПКА, ДИРЕКТОРИЯ) – файл, содержащий информацию о других файлах, каталог позволяет пользователю группировать файлы.
КОМАНДА (оперирует с адресами) - это информация, описывающая операцию ЭВМ над конкретными данными или записями. Запустить, переписать, стереть, перейти к другой команде.
ПРОГРАММА - набор (последовательность) команд ЭВМ, определяющий процесс переработки данных в ЭВМ, написанных на символьном языке программирования (Ассемблер, Бейсик, Паскаль, языке Си).
АЛГОРИТМ - конечный набор правил (необязательно на языке ЭВМ, например, на языке алгебры, статистики), определяющий процесс переработки исходных данных в результат.
Измерение данных.
БИТ - минимальная единица информации, это один разряд двоичного числа (0 или 1). Вся информация в ПЭВМ (числа, тексты, графики) кодируется в двоичной форме.
БАЙТ - равный 8 битам, используется для кодирования одного символа клавиатуры - буквы, цифры, знака и др.
1 Кб = 1024 б (2 в 10-ой степени)
1 Мб = 1.048.576 б (2 в 20-ой степени)
1 Гб = 1.073.741.824 б (2 в 30-ой степени)
Одна страница машинописного текста занимает 1,5 – 2 Кб.
Книга из 720 страниц помещается на дискете 1,44 Мб. Но рисунки требуют намного большего объема.
Структура Компьютера.
Ввод данных (органы чувств) |
Обработка данных (мозг и нервная система) |
Вывод данных |
Клавиатура |
Процессор |
Дисплей |
Мышь |
ОП – оперативная память |
Принтер |
Датчики, Сканер |
ВП - внешняя (дол говременная) память |
Синтезаторы речи |
Микрофон |
CD-ROM, DVD |
Исполнительные устройства |
Структурная схема Компьютера
Центральной частью ЭВМ является Процессор - устройство, осуществляющее обработку данных по заданной программе. Основная его характеристика - это быстродействие. Она зависит от тактовой частоты компьютера. За один такт совершается одно действие, например пересылка одного байта из ОП в Процессор. Команда обычно состоит из нескольких десятков действий. Тактовая частота современных ПЭВМ составляет несколько ГГц, т.е. быстродействие Процессора свыше миллиона команд в секунду.
Данные и программа при обработке на ЭВМ (выполнении программы) хранятся в оперативной памяти. ОП - это основная память ПЭВМ, здесь хранятся программы и данные, необходимые для немедленного решения конкретной задачи. Основная характеристика ОП - ее объем. У IBM объем ОП обычно составляет свыше 64 МБ(обычно 0,5 – 2 ГГЦ), что эквивалентно 32000 страницам текста.
Для хранения данных и программ с целью их последующего использования служит Внешняя или Долговременная Память, чаще всего это накопители на магнитных дисках: "мягкие" - дискеты или жесткий диск - "Винчестер", реже магнитные ленты. Объем дискеты составляет обычно 1,44 МБ. Объем "Винчестера" может достигать нескольких десятков гигабайт. В последние годы в качестве съёмных устройств внешней памяти стали использоваться Флешки. Они подсоединяются к порту USB и имеют обычно объём 0,5 – 2 ГБ. Т.е они намного вместительнее дискет и, к тому же, надёжнее.
*ВНИМАНИЕ! При отключении электропитания ОП "забудет" всю информацию, поэтому ее необходимо копировать во "внешнюю" память, как долговременную библиотеку.
В качестве устройств ввода информации используются клавиатура, манипулятор "мышь", микрофон.
В качестве устройств вывода информации используются: дисплеи (25 строк х 80 символов - текстовый режим; 480 х 640 (800*600, 1024*768) точек - графический режим), принтеры – матричные, струйные и лазерные: ширина бумаги 80-136 символов.
Операционная система.
Операционная система – совокупность программ и данных предназначенная для решения следующих задач:
1 – Управление аппаратурой
2 – Управление программами и данными
3 – Обеспечение взаимодействия пользователя и системы
ОС состоит из 3 частей:
1 – Ядро.
2 – Оболочка(и)
3 – Сервисные программы
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.
Файловая система.
ФАЙЛОВАЯ СТРУКТУРА
Информация на магнитных дисках хранится в файлах. ФАЙЛ - это поименованная область на диске, которая имеет свое оригинальное имя. Двух файлов с одинаковым именем в одном и том же Каталоге быть не может. В файлах хранятся тексты, программы, документы и т.д.
НАЗВАНИЕ каждого файла состоит из 2-х частей - имени и расширения, разделенных точкой.
COMMAND.COM
/ \
имя расширение
1-8 симв. 1-3 симв.
Расширение необязательно, оно служит для уточнения содержимого файла. По расширению можно узнать тип файла.
*.exe
*.com - исполняемые файлы = файлы готовые к работе
*.bat
*.txt
*.doc - текстовые файлы
*.hlp
*.bas
*.pas - программы на языках BASIC, PASCAL, FORTRAN
*.for
Исполняемые файлы содержат набор команд. Поэтому при запуске такого файла начинает выполняться соответствующая инструкция (программа или другой набор лействий).
Примечание. Имя файла в MS DOS состоит 1-8 символов – латинских букв, цифр, "_" и "-". В Windows имя файла может содержать и другие символы (например русские буквы) и его длина может достигать 255. Но в случае сбоя такое имя может исказиться и, поэтому, лучше использовать стандарт MS DOS.
КАТАЛОГИ
(подробно)
Имена файлов на магнитных дисках регистрируются в каталогах.
КАТАЛОГ - это специальное место на диске, где хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, время последнего обновления файла и другие свойства файлов. В системе имена каталогов обозначаются большими буквами (аналогично имени файла).
INEX, CALC, BAZA
Каталог нужен для систематизации информации и для защиты информации пользователей друг от друга (каждый может организовать свой каталог и работать только в своем каталоге). В системе принята иерархическая или древовидная система каталогов. На каждом диске имеется КОРНЕВОЙ каталог, они обозначаются
А:, В:, С: и т.д.
C:\>TREE
I уровень
II уровень
Примером древовидной структуры может служить структура ГУУ
(факультеты-специальности-группы-студенты).
Пользователь работает всегда в одном каталоге, этот каталог называется ТЕКУЩИМ.
Каталоги = Директории (от англ. слова directory)
_ 111. Включение ПЭВМ.
ВКЛЮЧЕНИЕ - ВЫКЛЮЧЕНИЕ ПК
ВКЛ.
1. Нажать кнопку POWER на мониторе.
2. Тумблер на системном блоке справа в положение вверх.
ВЫКЛ.
1. Выключить системный блок.
2. Выключить монитор.
"Теплый перезапуск"
[Ctrl]+[Alt]+[Del]
Эта комбинация трех клавиш осуществляет перезагрузку ОС, т.е. происходят те же действия, что и при включении монитора, но без его выключения, т.е. без введения его в шоковое состояние.
Используется при зависании машины и прочих неприятных ситуациях.
C>_
Это означает, что машина готова к работе, к диалогу с пользователем.
2. Необходимо располагать дисководом для мягких дисков. Первому основному дисководу назначается буква А, второму - В и С для жесткого диска (могут быть D, E и т.д.).
После подачи электропитания происходит проверка памяти ПЭВМ и загрузка ОС в память с винчестера или ячейки диска. Эта процедура называется начальной загрузкой.
* Можно в любой момент повторить начальную загрузку на клавиатуре <Ctrl>+<Alt>+<Del>
ПЭВМ готова к работе, когда на экране появилось сообщение: С:> (если стартование MS DOS с диска А, то А:>) и мигающая точка-курсор (указатель места куда будет вводиться команда или другая информация).
Для выхода из MS DOS набрать Exit.
Клавиатура ПЭВМ.
Клавиатура служит для ввода информации. Внешне похожа на печатную машинку.
Клавиши по своему назначению делятся на:
1. Алфавитные
2. Цифровые
3. Функциональные клавиши (F1-F12)
4. Специальные клавиши
Из последнего разряда выделим особо клавиши управления:
Enter - самая главная клавиша, предназначена для ввода команд или строк. Ввод информации в машину.
Esc - убегать, спасаться. Клавиша отмены, выхода из режима программы.
Del - удаляет символ, находящийся над курсором.
*Курсор - светящаяся точка, указывающая место на экране, куда сейчас вводится информация. Необходимо различать Курсор ввода и Курсор мыши.
<-- - удаляет символ левее курсора Back Spase
Spase - пробел
<-- --> - навигационные клавиши или клавиши управления курсором
Home - перемещение курсора в начало строки
End - перемещение курсора в конец строки
Page Up - на страницу вверх
Page Down - на страницу вниз
Caps Lock - клавиша переключения заглавных/прописных букв (во включенном состоянии загорается зеленая лампочка справа такого же названия)
Shift – на некоторых компьютерах одновременное нажатие правого и левого Shift-a переключает РУС/ЛАТ регистры (чаще Alt+Shift)
Alt и Ctrl - специальные клавиши, изменяют смысл работы других клавиш, т.е. нажимаются с ними в комбинации, одновременно
Команды MS DOS.
ver - вызвать номер версии MS DOS
date - получить или изменить дату
time - получить или изменить тек. время
tree - вывести структуру каталогов на диске
Адреса логических устройств:
Винчестер имеет лог. имя С: и H:.
Дисководы имеют лог. имена А: и В: соответственно верхний и нижний
Пример. STUDENT~student
удалить оба слова (<--)
СТУДЕНТ~студент
dir - распечатывает содержимое диска С
Вставить дискету в верхний дисковод, перейти на диск А C:\>
A: Дискета вставляется этикеткой вверх до упора и защелкивается.
Появилось сообщение:
A:\>_ - т.е. дисковод А стал текущим
dir - содержимое дискеты А
Перейти обратно на диск С.
Вопросы для самопроверки:
ФАЙЛ - это поименованная область на диске, которая имеет свое оригинальное имя (книга) и состоит из однородных записей.
КАТАЛОГ (ПАПКА, ДИРЕКТОРИЯ) – файл, содержащий информацию о других файлах, каталог позволяет пользователю группировать файлы.
БИТ - минимальная единица информации, это один разряд двоичного числа (0 или 1). Вся информация в ПЭВМ (числа, тексты, графики) кодируется в двоичной форме.
БАЙТ - равный 8 битам, используется для кодирования одного символа клавиатуры - буквы, цифры, знака и др.
1 Кб = 1024 б (2 в 10-ой степени)
Процессор - устройство, осуществляющее обработку данных по заданной программе.
Долговременная Память
ОП - это основная память ПЭВМ
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие программы на выполнение.
Двух файлов с одинаковым именем в одном и том же Каталоге быть не может.
*.exe *.com *.bat - исполняемые файлы = файлы готовые к работе
Лекция №1
Тема 1. Основные понятия информатики. Классификация информации. Формы представления, методы обработки и способы передачи информации. Кодирование данных. Эволюция вычислительной техники и средств связи. 2+2+1
Студент должен:
- знать основные виды и процедуры обработки информации, модели и методы решения задач обработки информации (генерация отчетов, поддержка принятия решений, анализ данных, искусственный интеллект, обработка изображений)
- уметь осуществлять математическую и информационную постановку задач по обработке информации, использовать алгоритмы обработки информации для различных приложений;
- владеть инструментальными средствами обработки информации
Основные понятия информатики.
ИНФОРМАЦИЯ – это отображение реального мира в виде символов и сигналов, предназначенных для обработки на компьютере и восприятия человеком.
ИНФОРМАТИКА – это раздел науки, изучающий структуру и общие свойства информации, а также процессы её получения, преобразования, обработки, хранения, поиска и распределения.
ДАННЫЕ – объекты (слово, число), с которыми работает компьютер.
ЗАПИСЬ – логически полный набор данных (предложение).
ФАЙЛ – поименованная область на диске, имеющая свое оригинальное имя (книга). Обычно он состоит из однородных записей.
ПАПКА (КАТАЛОГ, ДИРЕКТОРИЯ) – файл, содержащий данные о других файлах. Она позволяет пользователю группировать их.
КОМАНДА (оперирует с адресами) – инструкция компьютера, задающая операцию над конкретными данными или записями. Запустить, переписать, стереть, перейти к другой команде.
ПРОГРАММА – набор (последовательность) команд, определяющий процесс переработки данных в компьютере. Она пишется на символьном языке программирования.
АЛГОРИТМ – конечный набор правил (необязательно на компьютерном языке), определяющий процесс переработки исходных данных в результат.
Реальный мир состоит из материальных объектов, а виртуальный – из их описаний или моделей, т.е. информации. Объекты виртуального мира изучаются несколькими науками – математикой, кибернетикой и, в т.ч., информатикой. Слово «информатика» образовано из двух французских слов: INFORmation (информация) и autoMATIQUE (автоматика). Предметом изучения информатики являются ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И ПРОЦЕССЫ – совокупность последовательных действий (операций), производимых над структурированной информацией (в виде данных, сведений, фактов, и пр.) для получения какого-либо результата (достижения цели).
Модель – это любой образ (мысленный или условный: изображение, описание, схема, чертеж, график, план, формула и т. п.), аналог какого-либо объекта, процесса или явления («оригинала» данной модели), обладающий существенными для целей исследования свойствами и в рамках этих целей полностью заменяющий исходный объект. Любая задача есть также модель некоторой ситуации. Для того чтобы разрешить проблемную ситуацию, т. е. решить задачу, необходимо найти способ решения, или алгоритм. Итак, алгоритм – способ (программа) решения вычислительных и других задач, точно предписывающий, как и в какой последовательности получить результат, однозначно определяемый исходными данными. Заметьте, что программа в широком смысле – есть алгоритм. В узком смысле программа – это алгоритм, записанный на языке программирования. Именно в этом смысле чаще всего используется данное понятие в информатике.
Общая
схема информатизации
Сначала создается информационная математическая модель изучаемого объекта. Виды этих моделей разнообразны: формальные системы, автоматы, игровые модели и др. Выбор вида модели зависит от информационной сущности объекта, а не от его физической природы. Скажем, логические модели используются и при моделировании человеческих рассуждений, и при описании логических схем автоматики, и при построении трансляторов. Затем разрабатываются алгоритмы обработки информации в этих моделях. Далее определяются конкретные виды символических представлений информации в созданной модели (выбираются алфавиты, коды, языки). И, наконец, на основе разработанных алгоритмов и представлений информации создаются программы для компьютера.
В содержании предмета «информатика» довольно часто встречается термин «формализация» и термины, производные от него. Поэтому для уточнения смысла введем некоторые определения.
Формализация – это уточнение содержания изучаемых предметов, которое давала бы право оперировать ими с помощью математических и логических методов.
Поясним смысл формализации. Существует целый арсенал подходов к изучению явлений действительности. Но какой бы подход не использовался – отождествление, идеализация, упрощение, абстракция – всегда идет «огрубление», «заострение», выделение главного, общего. Научная теория считается точной, строгой, если ее содержательные элементы (абстракция, идеализация, отождествление и т.п.) уточнены в такой степени, что они допускают применение к ним единообразных правил оперирования (т.е. правил, отличающихся формальным характером). Поэтому процесс уточнения, приводящий к возможности такого оперирования, можно назвать процессом формализации.
Классификация информации и формы её представления.
Информацию можно разделить на виды по разным критериям.
Способ восприятия
Визуальная — воспринимаемая органами зрения.
Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.
Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.
Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.
Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.
Форма представления
Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.
Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.
Графическая — в виде изображений, предметов, графиков.
Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.
Предназначение
Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.
Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.
Личная — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.
В теории информации под информацией понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность. По определению К.Шеннона, информация – это снятая неопределенность. Информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков или сигналов. Информационная ценность сообщения заключается в новизне сведений, которые в нем содержатся (в уменьшении незнания).
Свойства информации:
полнота – свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект или процесс;
актуальность – способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;
достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, если устареет и перестанет отражать истинное положение дел;
доступность – свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем;
релевантность (ценность) – соответствие информации нуждам (запросам) потребителя;
защищенность – свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения информации;
эргономичность – свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.
ясность – информация выдаётся в форме, удобной и понятной потребителю.
Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется в виду толкование "ресурса" как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы.
С этой точки зрения можно рассмотреть такие свойства информации:
запоминаемость;
передаваемость;
воспроизводимость;
преобразуемость;
стираемость.
Запоминаемость — одно из самых важных свойств. Запоминаемую информацию будем называть макроскопической (имея в виду пространственные масштабы запоминающей ячейки и время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной практике.
Передаваемость информации с помощью каналов связи (в том числе с помехами) хорошо исследована в рамках теории информации К.Шеннона. В данном случае имеется в виду несколько иной аспект — способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть “запомнена” другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевидно, что количество информации не должно возрастать при копировании.
Воспроизводимость информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее независимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существенными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается информация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е. что при копировании информация остается тождественной самой себе.
Фундаментальное свойство информации — преобразуемость. Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может.
Свойство стираемости информации также не является независимым. Оно связано с таким преобразованием информации (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю.
Данных свойств информации недостаточно для формирования ее меры, так как они относятся к физическому уровню информационных процессов.
Методы обработки и способы передачи информации.
Процесс обработки информации связан не с получением новых сведений, а заключается в её преобразовании к другому виду.
Обработка информации – совокупность операций сбора, накопления, ввода, вывода, приема, передачи, записи, хранения, регистрации, уничтожения, преобразования, отображения информации (обработка информации – information processing/collation, information processing, information handling … Большой англо-русский и русско-английский словарь).
Информация в вычислительных сетях (ВС) обычно называется данными и передаётся и хранится в виде сигналов. Сигнал – это физический процесс, который может быть непрерывным или дискретным. Аналоговый сигнал непрерывно изменяется во времени по амплитуде, частоте или фазе. Сигнал называется дискретным, если он может принимать лишь конечное число значений в конечном числе моментов времени.
Исходным аналоговым сигналом является синусоида, а её изменения называются модуляцией. При передаче (ТВ, многоканальная телефония) обычно применяется частотная модуляции (ЧМ), требующей по сравнению с амплитудной модуляцией существенно меньшей мощности передатчика, что особенно важно для спутниковых систем. Фазовая модуляция – целенаправленное изменение фазы колебательного процесса во времени. Широко используется для передачи информации путём установления соответствия передаваемой информации с фазой колебательного процесса. Сигналы, дискретные по природе (телеграфия, данные), передаются по аналоговым каналам методом вторичного уплотнения, неэффективным с точки зрения использования пропускной способности канала. Преимуществом аналоговой передачи является более простое оборудование, особенно при передаче ТВ-сигналов.
Цифровые методы передачи, обладают следующими преимуществами:
- более высокой пропускной способностью;
- возможностью более полного использования статистических характеристик передаваемого сообщения для повышения пропускной способности системы;
- более эффективной передачей дискретных сигналов.
Поэтому для передачи по цифровым каналам аналоговые сигналы подвергаются аналого-цифровому преобразованию.
К наиболее распространенным видам аналого-цифрового преобразования можно отнести импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), дифференциальную и адаптивную дифференциальную ИКМ, дельта-модуляцию,адаптивную дельта-модуляцию . Исследования показали, что качественные показатели речи в междугородных каналах обеспечиваются при ИКМ со скоростью передачи 64Кбит/с, методы низкоскоростного кодирования позволяют снизить эту скорость до32 Кбит/с. Эффективным средством повышения пропускной способности системы телефонной связи является статистическое уплотнение, основанное на использовании естественных пауз в разговоре двух абонентов. Дальнейшее повышение пропускной способности ствола ретранслятора может быть достигнуто применением помехоустойчивого кодирования, которое позволяет уменьшить требуемое отношение сигнал/шум.
Фазовая модуляция, вид модуляции колебаний, при котором передаваемый сигнал управляет фазой несущего высокочастотного колебания – при изменении от "нуля" к "единице" и от "единицы" к "нулю" фаза синусоидальной несущей изменяется на 180. По характеристикам она близка к частотной модуляции. Если модулирующий сигнал синусоидальный, то спектр и форма сигналов в случае частотной модуляции и Ф. м. полностью совпадают. Различия обнаруживаются при более сложных формах модулирующего сигнала. Фазовая модуляция применяется в высокоскоростных модемах.
Одним из видов обработки является кодирование информации – преобразование представления информации из одной символьной формы в другую, более удобную для ее хранения, передачи или преобразования. Особенно широко понятие кодирования стало употребляться с развитием технических средств хранения, передачи и обработки информации (телеграф, радио, компьютеры). Например, в начале XX века телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Иногда кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифрованием.
Еще одной разновидностью обработки информации является ее сортировка (иногда говорят – упорядочение). Например, вы решили записать адреса и телефоны всех своих одноклассников на отдельные карточки. В каком порядке нужно сложить эти карточки, чтобы затем было удобно искать среди них нужные сведения? Скорее всего, вы сложите их в алфавитном порядке по фамилиям. В информатике организация данных по какому-либо правилу, связывающему ее в единое целое, называется структурированием.
К обработке информации относится поиск и выборка некоторого её подмножества по различным условиям. Следует учесть, что при этом новая информация не образуется, а изменения касаются только её формы представления и структуры.
Кодирование данных.
Для формирования среды передачи в ВС специально разработаны методы цифрового кодирования данных: 1 представляется положительным напряжением высокого уровня, 0 – напряжением низкого уровня. Из традиционных способов большое распространение в ВС получили телефонные каналы. Основной проблемой при этом стало преобразование высокоскоростных потоков цифровых (дискретных) данных в форму, удобную для передачи по телефонным каналам, рассчитанным на передачу речевых аналоговых сигналов.
Для этого предварительно, перед выдачей в телефонный канал связи, цифровые сигналы преобразуются в аналоговые и обратно перед приемом их из телефонных каналов связи. Первый процесс преобразования получил название модуляции, второй – демодуляции, а устройство, осуществляющее эти преобразования, – модулятора-демодулятора (или сокращенно – модема). Сама модуляция может осуществляться несколькими методами: путем модуляции амплитуды (амплитуда некоторой несущей частоты меняется в соответствии с входной последовательностью бит: 1 – соответствует волне несущего сигнала, а отсутствие несущей – 0); путем модуляции частоты (частота меняется в обе стороны, крайние значения интерпретируются как 1 и 0); путем модуляции фазы – меняется фаза несущей.
Моде́м (составлен из слов модулятор и демодулятор) – устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне).
Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор – осуществляет обратный процесс. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).
Модемы широко применяются для связи компьютеров (одно из их периферийных устройств), позволяющее одному из них связываться с другим (также оборудованным модемом) через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Также модемы ранее применялись в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).
Ко́дек (англ. codec, от coder/decoder – шифратор/дешифратор – кодировщик/декодировщик или compressor/decompressor) – устройство или программа, способная выполнять преобразование данных или сигнала.
Кодеки могут как кодировать поток/сигнал (часто для передачи, хранения или шифрования), так и раскодировать – для просмотра или изменения в формате, более подходящем для этих операций. Кодеки часто используются при цифровой обработке видео и звука.
Большинство кодеков для звуковых и визуальных данных используют сжатие с потерями, чтобы получать приемлемый размер готового (сжатого) файла. Существуют также кодеки, сжимающие без потерь (англ. lossless codecs). Но для большинства применений выгоднее кодеки с потерями информации, так как малозаметное ухудшение качества оправдывается значительным уменьшением объема данных. Почти единственное исключение — ситуация, когда данные будут подвергаться дальнейшей обработке: в этом случае повторяющиеся потери на кодировании/декодировании окажут серьезное влияние на качество.
Декодер — это некоторое звено, которое преобразует информацию из внешнего вида в вид, применяемый внутри узла.
В программном обеспечении: модуль программы или самостоятельное приложение, которое преобразует файл или информационный поток из внешнего вида в вид, который поддерживает другое программное обеспечение. Например, библиотека in_mp3.dll в программе Winamp, которая является декодером формата MP3.
В телевизионной технике:
– устройство, преобразующее полный видеосигнал в RGB-сигнал (т. е. комплексный сигнал, состоящий из трёх, отдельно по каждому базовому цвету);
– устройство, декодирующее (расшифровывающее) информацию с платного телевизионного канала, по которому она передаётся в зашифрованном виде с целью недопущения её просмотра посторонними абонентами
В цифровой микросхемотехнике – микросхема, преобразующая форматы, системы счисления, виды представления данных (например, десятичный код в код семисегментного индикатора).
Эволюция вычислительной техники и средств связи.
Поколения вычислительной техники
Поколение ЭВМ – период развития вычислительной техники, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений. Смена поколений ЭВМ обычно связана с переходом на новую элементную базу, что приводит к скачку в росте основных характеристик ЭВМ. |
Признаки отличающие одно поколение от другого:
|
Поколение |
Элементная база |
Быстродействие (операций в секунду) Объем ОП |
Устройства ввода-вывода |
Программное обеспечение |
Примеры |
Первое поколение, после 1946 года |
Электронные лампы, реле |
3х105 64 Кб |
Пульт управления, перфокарта |
Машинные языки, однопользовательский режим |
ENIAC, MARK-3, SWAC, IAS, BINAC, UNIVAC, MANIAC, WhirlWind-1, ORDVAC, IBM 701 (США) Gamma-40 (Франция) LEO, DEDUCE (Англия) МЭСМ, БЭСМ, Минск-1, Урал-2, М-20 (СССР) |
Второе поколение, после 1955 года |
Транзисторы |
3х106 512 Кб |
Перфокарты, перфоленты, АЦПУ, магнитный барабан, магнитные ленты |
Алгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режим |
IBM 701, RCA-501, IBM 7090, LARC, Stretch; (США) ATLAS (Англия) Раздан, Наири, Минск, МИР, Урал, Днепр, М-400, БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22, Минск-32 (СССР) |
Третье поколение, после 1964 года |
Интегральные схемы (ИС) |
3х107 16 МГб |
Видеотерминальные системы, магнитные диски |
Операционные системы, режим разделения времени |
PDP-8,PDP-11,B3500, IBM 360 (США) ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ (СССР) |
Четвертое поколение, после 1975 года |
Большие интегральные схемы (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) |
более 3х107 более 16 МГб |
Цветной графический дисплей, графопостроители, мышь, магнитные диски, сканер, оптические, лазерные устройства, устройство голосовой связи, Flash-карты |
Базы и банки данных, персональный режим работы, сетевая обработка данных |
ILLIAS 4, Cray-серией, Burroghs (США) ЕС 1191, ЕС 1766, Эльбрус (СССР) |
Пятое поколение, начало проектирования 1982 год |
Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) |
|
|
Экспертные системы |
? ? ? |
История вычислительной техники уникальна фантастическими темпами развития аппаратных и программных средств. Один известный авиаконструктор сказал, что если бы подобными темпами развивалась авиация, то у каждого был бы персональный самолёт с вертикальным взлётом и посадкой. А одного бидона керосина хватило бы, чтобы слетать во Владивосток и обратно.
В СССР развитие электронной вычислительной техники тесно связано с именем академика С.А. Лебедева, под руководством которого были созданы первые отечественные ЭВМ: в 1951 году в Киеве – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) и в 1952 году в Москве – БЭСМ (Быстродействующая Электронная Счетная Машина). И до середины 60-х годов её отставание от передовых стран было незначительным. Но при появлении 3-го поколения было принято решение сравняться с ведущими странами, и был назначен головной разработчик – НИИЦЕВТ. Лучшим мировым компьютером на тот момент была IBM 360, которую скопировали под названием ЕС ЭВМ. В мировой практике подобный приём известен и носит красивое название – "Обгонять, не догоняя". Кстати, подобным образом после войны вырвалась в лидеры Япония.
Но, в данном случае ничего хорошего не получилось. ЕС ЭВМ значительно уступали прототипу, а остальные конструкторские бюро были лишены финансирования. В частности были остановлены работы над перспективной БЭСМ-10. В результате возник кризис советской вычислительной техники. Он усугубился с появлением персональных компьютеров (ПК).
Середина 80-х проходит в мире под знаком стремительного роста популярности персональных компьютеров. Худо-бедно, волна эта докатывается и до нас. Тем более что в стране — ускорение и перестройка. На совещании в ЦК КПСС по вопросам ускорения научно-технического прогресса его катализаторами называют микроэлектронику, вычислительную технику и информатику. Но раскрутка индустрии персональных компьютеров идет с огромным трудом и, в конце концов, заканчивается ничем. И все же в 1986 году уже есть несколько советских моделей персональных машин, появляются интересные программные разработки для автоматизации «офисного труда». В 1986 году начинается выпуск одной из самых популярных машин линии СМ, микроЭВМ СМ 1810, которая могла выступать в роли персонального компьютера.
Разработчики СМ-1810 вспоминают, что основная особенность ее была в работоспособности. Машину включали — и она работала. И там, где грамотно подходили к эксплуатации, работала ещё долго. А проблема надёжной работы стояла в то время остро.
Кроме неё выпускались «Электроника БК-0010» (БК — бытовой компьютер) и «Электроника-85». К этому классу можно отнести «Искру-226» и «Корвет». Хотя они и уступали и появившемуся вскоре IBM PK, но при надлежащем финансировании могли составить ей серьёзную конкуренцию. Но советская бюрократия воспрепятствовала их развитию, а в 90-е годы разработка и производство отечественных компьютеров были ликвидированы.
В современном мире работа с информацией немыслима без средств связи. Любая деятельность начинается с поиска данных в Интернете и других сетях и заканчивается передачей результирующего материала в узел сети. Технические средства связи интенсивно развивались последние два века, пройдя огромный путь от телеграфа до передачи через спутник.
Телеграф, телефон, радио, телевидение, спутники связи, пейджинговая связь, компьютер и сотовый телефон.
Первый электромагнитный телеграф создал российский учёный Павел Львович Шиллинг в 1832 году.