43623

Информатика. Информация. Устройство ЭВМ

Конспект

Информатика, кибернетика и программирование

Информатика – современная научная база информационной сферы деятельности людей. Не существует однозначного понятия информатики – как науки. Рассмотрим следующие: Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

Русский

2014-03-30

1.08 MB

6 чел.

Содержание

  1.  

[1] Информатика – как наука. История вычислительной техники

[1.1] Содержание

[2] Структура ЭВМ

[3] Информация: информационные процессы, представление информации

[3.1] Содержание

[4] Информация: системы счисления

[4.1] Содержание

[5] Информация: логические выражения

[5.1] Содержание

[6] Устройство ЭВМ: структура, характеристика частей

[6.1] Содержание

[6.2] Используя адреса из адресных регистров, по адресной шине процессор запрашивает данные из памяти. Данные по шине данных поступают в регистры общего назначения процессора. После обработки информации процессор отправляет данные по шине данных в оперативную память по определённому адресу, который запоминает в адресных регистрах.

[7] Устройство ЭВМ: типы и свойства устройств внешней памяти

[7.1] Содержание


Тема 1

Дополнительная литература:

И.Г. Семакин  А.П. Шестаков «Основы программирования», стр.3

Информатика – как наука. История вычислительной техники

Содержание

Понятие информатики

  •  Задачи информатики
  •  Краткая история информатики
  •  Области применения ВТ
  •  История развития ВТ
  •  Принцип открытой архитектуры
  •  Поколения ЭВМ

Понятие информатики

Информатика – современная научная база информационной сферы деятельности людей. Не существует однозначного понятия информатики – как науки. Рассмотрим следующие:

Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, преобразования, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методов управления ими.

Задачи информатики

а) Как принимать и хранить информацию?

б) Как обрабатывать информацию и преобразовывать её в форму, удобную для человека?

в) Как использовать ВТ с наибольшей эффективностью?

г) Как использовать достижения других наук для создания новых средств вычислительной техники?

д) Как управлять техническими средствами с помощью программ?

Краткая история информатики

Корни информатики лежат в другой науке – кибернетике. Понятие «кибернетика» впервые появилось в первой половине XIX века, когда французский физик Андре Мари Ампер решил создать единую классификацию всех наук, как существовавших в то время, так и гипотетических (которые не существовали, но, по его мнению, должны были бы существовать). Он предположил, что должна существовать некая наука, занимающаяся изучением искусства управления. Ампер не имел в виду управление техническими системами, поскольку сложных технических систем в те времена еще не было. Он имел в виду искусство управления людьми, то есть обществом. Эту несуществующую науку Ампер назвал кибернетикой от греческого слова кибернетикос (искусный в управлении). В Древней Греции этого титула удостаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами.

С тех пор о кибернетике забыли более, чем на сто лет. В 1948 году выдающийся американский математик Норберт Винер, труды которого по математической логике легли в основу зарождавшегося тогда программирования вычислительной техники, вновь возродил термин «кибернетика» и определил её как науку об управлении в живой природе и в технических системах. Это определение оказалось весьма спорным. Смешивание живой природы и технических систем в одной дисциплине привело к резкому неприятию такого определения учеными многих стран.

Так из-за спорного определения в молодой зарождающейся науке произошел раскол. Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математической логикой, разрабатывает методы создания искусственного интеллекта, но наряду с ней уже действует другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название – informatique (информатика). Оттуда это название и пришло к нам в Россию, а также в некоторые другие страны Восточной Европы.

Потребность в вычислениях всегда была неразрывно связана с практической деятельностью человека. Поэтому наряду с развитием науки о вычислениях возникла и развивалась вычислительная техника — совокупность средств, предназначенных для ускорения и автоматизации вычислений. Вычислительная техника - раздел информатики, в котором речь идет об архитектуре вычислительных систем, определяющей состав, назначение, принципы взаимодействия устройств.

Области применения ВТ

  1.  Вычислительная работа (научно-исследовательские институты).
  2.  Хранение информации (банки, больницы, милиция, бюро по трудоустройству, кассы аэрофлота и железнодорожные и т.д.).
  3.  Автоматизация производством (машиностроение, кондитерское производство).
  4.  Математическое моделирование различных процессов и явлений (конструкторские бюро, физические лаборатории).

История развития ВТ

  1.  XVIXVII в. – русские счеты
  2.  XVII в. – арифмометр Паскаля
  3.  XIX в. – механическая машина с программным управлением

Бэббидж – Англия

Чебышев – Россия

Ада Лавлейс – первая женщина программист

  1.  с 30 – х годов XX века появились первые ЭВМ.

Основные периоды развития ВТ

Всю историю вычислительной техники принято делить на три основных этапа:

  1.  Домеханический период - древнейшим счетным инструментом была собственная рука, затем камешки, узелки, кости, деревянные палочки с зарубками. И позже появился счетный абак 
  2.  Механический период - суммирующее устройство "паскалина", перфокарты, счетно-аналитическая машина, первая в мире действующая вычислительная машина с программным управлением — релейный двоичный компьютер.
  3.  Электронно-вычислительный период - электронно-вычислительные машины


Поколения ЭВМ

Характеристика

Поколения

Первое

Второе

Третье

Четвертое

Пятое

Годы

1946 -1960

1960 - 1964

1964 -1970

1970 - 1980

1980-е-наст. время

Элементная база

Электронно-вакуумные лампы, конденсаторы, резисторы

Полупроводники, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы

Интегральная схема (ИС)

Большая интегральная схема (БИС)

Сверхбольшие интегральные схемы повышенной степени интеграции, использование оптоэлектронных принципов (лазеры, голография)

Предста-вители поколения

ЭНИАК, ЭДСАК, МЭСМ, БЭСМ, UNIVAC

БЭСМ-6, Минск-2, Урал-4. В 1963 г. – создана первая компьютерная мышь.

Марк 1, Семейство IBM: IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ

Иллиак, Эльбрус, Макинтош, IBM PC-персональный компьютер

Г.Йокогама (Япония) корпорацией NEC создан в 2002 г. наимощнейший на сегодняшний день суперкомпьютер Eerth Simulator

Размеры

Школьный спортивный зал

Уменьшились до одного этажа

Школьный кабинет

Уменьшается на парте

Предполагают, что компьютер будет иметь размер почтовой марки

Быстро-действие

Несколько тысяч операций сложения в секунду

над 10-разрядными двоичными числами

Тысячи операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами

От нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду над числами с плавающей запятой

Тысячи миллионов операций в секунду

над числами с плавающей запятой

Триллионов операций в секунду над числами с плавающей запятой

Оператив-ная память

на 512 ртутных линиях задержки;

100 ячеек на электронных лампах.

обладали большой оперативной памятью: 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп

нескольких сотен тысяч машинных слов

порядка 1 – 256  Мбайт.

Несколько гигабайт

Носитель информа-

ции

на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Магнитная лента, диски на магнитных барабанах

Жесткие и гибкие магнитные диски

Жесткие и гибкие магнитные диски (дискеты)

Оптические диски, CD - диски, CD-RW, CD-DVD, flash-карты

Структура ЭВМ

Жесткая схема, каждой команде своя логическая схема

Микропрограммный способ управления; совмещение работы различных устройств

Принцип модульности, магистральности, появились дисплеи, графопостроитель

Принцип открытой архитектуры

Принцип открытой архитектуры

Принцип открытой архитектуры

Это правило построения компьютера, в соответствии с которым каждая новая деталь определённой модели компьютера должна быть совместима со старыми и легко устанавливаться в нём (за счет того, что все устройства монтируются отдельно).

Контрольные вопросы

  1.  Дать определение информатики.
  2.  Рассказать о целях и задачах информатики.
  3.  Какое место занимает информатика в системе наук?
  4.  Перечислить этапы развития вычислительной техники?
  5.  В каком поколении  ЭВМ носителями информации стали дискеты?
  6.  В какое время ПК стал массово использоваться во всех сферах человеческой деятельности?
  7.  Перечислить  элементные базы каждого поколения ЭВМ.
  8.  Объяснить понятие – принцип открытой архитектуры.

Упражнения

Задание 1

Выбрать правильный ответ и пометить.

а. Вычислительная техника – это:

  1.  раздел информатики, в котором идет речь о технических деталях и электронных схемах компьютера;
    1.  раздел информатики, в котором речь идет об архитектуре вычислительных систем, определяющей состав, назначение, принципы взаимодействия устройств;
    2.  раздел информатики, занимающийся разработкой систем программного обеспечения;
    3.  раздел информатики, занимающийся вопросами анализа  потоков информации.

б. Машина Марк I была первым:

  1.  аналоговым компьютером;
    1.  калькулятором;
    2.  цифровым компьютером;
    3.  транзистором.

Задание 2

Расположить устройства в том порядке, в каком они были созданы.

___интегральная схема (ИС);

___транзистор;

___счетная машина Паскаля;

___счеты;

___ЭНИАК;

___персональный компьютер;

___Марк I;

___большая интегральная схема (БИС).

Задание 3

Вставить пропущенные слова.

  1.  __________________________ - это наука и сфера практической деятельности, связанная с различными аспектами получения, хранения, обработки, передачи и использования информации.
  2.  В счетной машине Паскаля были использованы механические движущиеся части, а в машине Лейбница ______________________
  3.  ЭВМ на электронных лампах  составили ____поколение ЭВМ.
  4.  ЭВМ на транзисторах стоит _____________, чем ЭВМ на электронных лампах.
  5.  Быстродействие ЭВМ третьего поколения составляло ______________________операций в секунду, а у пятого поколения ожидается быстродействие в _____________операций в секунду.

Задание 4

Отгадать ребус.

Задание 5

Кроссворд «Вычислительные устройства»

По горизонтали:

4. логарифмическая …

  1.  универсальное электронное устройство для обработки информации

По вертикали:

  1.  электронное вычислительное устройство
  2.  

 

  1.  русский прибор для вычислений
  2.  счетное приспособление применявшееся в Древнем Риме и Древней Греции

1

2

3

4

5

6

Задание 6

Навыки работы с клавиатурой.

  1.  Изучить правила расположения рук при работе на клавиатуре:
    •  основания ладоней лежат на передней кромке корпуса клавиатуры;
      •  форма кистей – округлая, как будто в каждой из низ вы держите мячик;
      •  нажимать на клавиши следует легко, не задерживая их нажатом положении;
      •  исходная позиция пальцев рук (кончики пальцев слегка касаются основных клавиш);
      •  левая рука – Ф Ы В А;
      •  правая рука – О Л Д Ж;
      •  большие пальцы обеих рук полусогнуты над клавишей пробела;
      •  четвертый и пятый пальцы рук не должны лежать косо.
  2.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  3.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

ЛЛОЛ

ВААВ

ЛАВО

ВОЛ    ЛОВ   ЛАВА   ОВАЛ   ВОЛА

ЛОЛЛО

ВААВ

ОВАЛА

ЛАЛА   ЛОВА   ОВАЛ   ЛАВА   ОЛОВО

ОЛООЛ

ВАВВА

ЛОВЛА

OOЛОЛ

ААВАВ

АЛОВЛ

ОЛОЛЛ

ВВАВА

АЛВЛО

ЛОЛОО

ВАВАА

АЛАВО

ОЛОЛО

АВАВВ

ЛОВЛА

ЛЛОЛО

ВАВАВ

ВАЛАО

ООЛОЛ

ААВАВ

ЛАЛВО

ЛОЛЛО

ВВАВА

АОЛОВ


Тема 2

Дополнительная литература:

И.Г. Семакин  А.П. Шестаков «Основы программирования», стр.3

Информация: информационные процессы, представление информации

Содержание

Понятие информации  

  •  Классификация информации по способам восприятия
  •  Классификация информации по форме представления
  •  Классификация информации по общественному значению
  •  Свойства информации
  •  Информационные процессы
  •  Кодирование информации
  •  Почему в байте именно 8 бит?
  •  Способы представления информации: форматы информации (звуковой, графической,  текстовой)
  •  Функции языка как способа представления информации: естественные и формальные языки
  •  Измерение информации
  •  Единицы измерения скорости передачи информации

Понятие информации

Информация хранится в памяти человека, а также в знаковой форме в книгах, магнитных записях и пр. Так же  не существует однозначного понятия и информации.

Понятие информации в соответствии с субъективным подходом можно назвать подход, при котором информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции

Информация – сведения об окружающем нас мире, которые повышают уровень осведомленности человека (т.е. это любые факты, события, явления).

Сообщение – это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику. Сообщение – это и речь, которую мы слушаем (радиосообщение, объяснение учителя), и воспринимаемые нами зрительные образы (фильм по телевизору, сигнал светофора, монотонные шаги учителя перед вами), и текст книги, которую мы читаем и т.д.

Человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг (память) поступает информация. Эти каналы – наши органы чувств. Их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание.

Информация – это сведения, знания, сообщения, которые человек воспринимает из внешнего мира через органы чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание).

Понятие информации в соответствии с кибернетическим подходом формировалось с середины XX века, когда появляется и развивается новая научная дисциплина – кибернетика. Винер определил кибернетикой науку об управлении и связи в живом организме и машине. Объекты, рассматриваемые с позиции кибернетики, принято называть кибернетическими системами. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения

Информация – это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита.

Между элементами кибернетической системы, а также между различными системами имеют место информационные взаимодействия, то есть обмен управляющими сигналами, знаками, командами. В рамках кибернетики не рассматривается физическое, энергетическое взаимодействие, а только информационное. В таком случае все три вида информационных процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами.

Кибернетика породила новый системно-информационный взгляд на природу. Вещество – энергия –информация: это три точки зрения, три стороны, с которых наука сумела посмотреть на бесконечно разнообразный мир.

Классификация информации по способам восприятия

Человек принимает информацию через все органы чувств:

  1.  Зрительная, оптическая, визуальная – текст, картины, дорожные знаки, посещение выставок, экскурсий, путешествия
  2.  Звуковая, аудиальная – речь, звонок телефона, мелодия, шум дождя, лай собаки, шум трактора
  3.  Обонятельная – запах одеколона, цветов, пирожков
  4.  Вкусовая – кислое, сладкое, горькое
  5.  Тактильная (ощущения) – холод, жара, мокро, больно…

Классификация информации по форме представления

  1.  текстовая
  2.  числовая
  3.  графическая
  4.  звуковую

Классификация информации по общественному значению

  1.  Массовая - обыденная, общественно-политическая, эстетическая;
  2.  специальная – научная, производственная, техническая, управленческая, знания, умения, прогнозы, планы, чувства, интуиция;
  3.  личная.

Свойства информации

  1.  Объективность – когда информация не зависит от чьего-либо мнения, суждения;
  2.  достоверность – когда информация отражает истинное положение дел;
  3.  полнота – когда информации достаточно для принятия решения;
  4.  актуальность (своевременность) – когда информация важна, существенна для настоящего времени;
  5.  ценность (полезность) – оценивается по тем задачам, которые получатель может решить с её помощью;
  6.  ясность (понятность) – когда информация выражена на языке, доступном для получателя.

Информационные процессы

Фундаментальное понятие информатики – информационные процессы. Любая работа с информацией человека сводится к трем составляющим: хранению, передаче, обработке.

Они представляют собой совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией для получения результата (или достижения цели). Информация проявляется в информационных процессах, протекающих в физических, химических, биологических или социальных системах. Основные виды информационных процессов – это поиск, отбор, хранение, передача, кодирование, обработка, защита и представление информации.

Чтобы получить представление о сущности информационных процессов, необходимо владеть ключевыми понятиями такими как: память (см. тему 4), носители информации, источник информации,  приемник информации, канал связи. С этими понятиями можно познакомиться (сделать ссылки на параграфы, дающие определения к этим понятиям)

Кодирование информации

Для того, чтобы информацию можно было сохранить, её необходимо закодировать.

  1.  Речь кодируется при помощи букв, специальных символов (в некоторых народностях кодируют иероглифами)
  2.  Мелодия кодируется нотами
  3.  Числа – цифрами
  4.  Азбука Морзе – передача информации при помощи точек и тире
  5.  Флажковая азбука применяется на флоте

Кодирование информации в компьютере

Точно также как точка и тире в азбуке Морзе, в компьютере информацию тоже кодируют при помощи двух символов – это 1 и 0.

Бит – это наименьшая единица измерения информации, которая выражает логическое значение Да или Нет и обозначается двоичным числом 1 или 0.

Байт – это группа из восьми битов, которой можно закодировать 1 символ информации.

Почему в байте именно 8 бит?

  •  Если кодировать информацию только одним битом, то можно закодировать только 2 символа. Первый символ 0, а второй 1.
  •  Если кодировать информацию двумя битами, то можно закодировать 4 символа

1 – й: 0 0

2 – й: 0 1

3 – й: 1 0

4 – й: 1 1

Больше нет комбинаций из 2-х бит.

  •  По аналогии для 3-х бит – 8 символов

1 – й: 0 0 0

2 – й: 0 0 1

3 – й: 0 1 0

4 – й: 1 0 0

5 – й: 0 1 1

6 – й: 1 1 0

7 – й: 1 0 1

8 – й: 1 1 1

Более нет комбинаций

Увидев закономерность можно составить таблицу:

1 бит

2 бит

3

4

5

6

7

8

9

2 символа

4 символа

8

16

32

64

128

256

512

т.к. 21= 2

т.к. 22= 2

23=8

24=16

25=32

26=64

27=128

28=256

29=512

Вопрос: Так почему кодируют восемью битами, а не другим количеством битов?

Ответ: В русском языке 33 буквы (для строчных и прописных) – 66 символов. В английском языке 26 букв (для строчных и прописных) – 52 символа. 10 цифр – 10 символов. Всего 128 символов (66+52+10) +  знаки препинания.

Вывод: Если кодировать семью битами (или меньше), то можно закодировать только 128 символов (или меньше). А как мы видим, различных символов гораздо больше. А если кодировать девятью битами (или больше), то можно закодировать  256 символов (или больше). В результате большое количество байтов будет не востребовано.

Общество информатиков всех стран договорились об одинаковом использовании кодов информации, называемом стандартом таблицы кодов (ASCII – аски-коды).

Таблица разбита на 2 части:

I часть – международная (с 0 по 127 символ) – в ней размещаются прописные и строчные буквы русского и английского алфавитов, цифры 0 – 9, знаки препинания, символы арифметических операций и некоторые другие специальные коды.

II часть – (с 128 – 255) – разные страны могут создавать здесь свои таблицы кодов, в зависимости от индивидуальных особенностей страны.

Стандартная таблица кодов ASCII

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A

B

C

D

E

F

0

0

@

P

p

А

Р

а

р

Ё

1

!

1

A

Q

a

q

Б

С

б

с

ё

2

"

2

B

R

b

r

В

Т

в

т

Ɛ

3



#

3

C

S

c

s

Г

У

г

у

ɛ

4

$

4

D

T

d

t

Д

Ф

Д

ф

Ï

5

§

%

5

E

U

e

u

Е

Х

е

х

ϊ

6

&

6

F

V

f

v

Ж

Ц

ж

ц

Ў

7

`

7

G

W

g

w

З

Ч

з

ч

ў

8

(

8

H

X

h

x

И

Ш

и

ш

°

9

°

)

9

I

Y

i

y

Й

Щ

й

щ

o

A

*

:

J

Z

j

z

К

Ъ

к

ъ

·

B

+

;

K

[

K

{

Л

Ы

л

ы

C

˪

,

<

L

\

l

|

М

Ь

м

ь

D

-

=

M

]

m

}

Н

Э

н

э

ﬞﬞ

E

.

>

N

^

n

~

О

Ю

о

ю

F

/

?

O

_

о

П

Я

п

я

Способы представления информации: форматы информации (звуковой, графической,  текстовой)

Существует два способа представления и обработки информации: непрерывный (аналоговый) и дискретный (цифровой).

Аналоговые технические средства:

  •  фотография и кино (фотохимическая технология);
  •  механическая (граммофоны), магнитная (магнитофоны) и оптическая (кино) запись звука;
  •  телефон, радио, телевидение, видеозапись.

Главные характеристики аналоговых технических средств:

  •  качество записи, обработки и воспроизведения;
  •  надежность и физическая долговечность аналоговых носителей информации.

Компьютерная технология предлагает принципиально иной подход – дискретное (цифровое) представление информации. Все команды и все данные в компьютере представлены комбинациями цифр 0 и 1. Все без исключения виды информации – текст, графика, звук, видео – в компьютерной технологии отображаются конечными наборами цифр: 0 и 1.

Основные преимущества цифрового способа по сравнению с аналоговым:

  •  единые аппаратные и программные средства обработки информации (об этом единстве, в частности, рассказывается и в нашем пособии);
  •  высокое качество записи и отображения информации;
  •  простота и надежность дублирования (копирования) информации без потери качества (как в целях тиражирования, так и в целях архивирования).

Функции языка как способа представления информации: естественные и формальные языки

Существуют такие языки как: язык двоичного кодирования,  язык машинных команд, командный язык операционной системы, языки программирования и д.р. все это – формальные языки. Одной из целей разработки на ЭВМ систем искусственного интеллекта является достижение понимания компьютером естественных языков.

Языковая форма представления информации – это последовательность знаков, сигналов (звуков).

Измерение информации

1Кбайт (килобайт) = 210 байт = 1024 байта

1Мбайт (мегабайт) = 220 байт = 1024 Кбайта

1Гбайт (гигабайт) = 230 байт = 1024 Мбайта

1Тбайт (тэрабайт) = 240 байт = 1024 Гбайта

Единицы измерения скорости передачи информации

Предположим на странице 40 строк; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать). Следовательно, на странице 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байтов. Время чтения вслух – 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух, равна 2000/140 = 14,3 байт/сек.

Контрольные вопросы

  1.  Какая форма представления информации – непрерывная или дискретная – приемлема для компьютеров и почему?
  2.  Что такое информация?
  3.  Назовите основные свойства информации.
  4.  Каким образом возникает, храниться, обрабатывается и передается информация?
  5.  Какая форма представления информации используется в информатике?
  6.  Почему в байте 8 бит?
  7.  Что представляет собой стандартная таблица кодов ASCII и для чего она нужна?
  8.  Формальный язык – что это?

Упражнения

Задание 1

Выбрать правильный ответ, отметив его. Обосновать ответ.

  1.  Сигнал – это:
    1.  сообщение, предаваемое с помощью носителя;
      1.  виртуальный процесс передачи информации;
      2.  электромагнитный импульс;
      3.  световая вспышка.

  1.  Сигнал будет дискретным в случае:
    1.  когда источник вырабатывает непрерывное сообщение;
      1.  когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений;
      2.  когда передается с помощью волны;
      3.  когда источником посылается всего один бит/с.

  1.  Сигнал будет непрерывным в случае:
    1.  когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений;
      1.  когда источником посылается всего один бит/с;
      2.  когда источник вырабатывает непрерывное сообщение;
      3.  когда передается с помощью волны.

  1.  Примером дискретного сигнала является:
    1.  видеоинформация;
    2.  музыка;
    3.  человеческая речь;
    4.  текстовая информация.

  1.  Примером непрерывного сигнала является:
    1.  байт;
    2.  человеческая речь;
    3.  буква;
    4.  текст.

  1.  Бит – это:
    1.  состояние диода – закрыт или открыт;
    2.  8 байт;
    3.  запись текста в двоичной системе;
    4.  наименьшая возможная единица информации.

  1.  Какой объем информации содержит выражение  школа!:
    1.  2 Мбайт;
    2.  1 Мбайт;
    3.  6 байт;
    4.  64 бит/

  1.  В какой системе счисления кодируется информация в компьютере:
    1.  двоичной;
    2.  троичной;
    3.  десятичной;
    4.  семеричной.

  1.  Двоичное кодирование одного из 256 символов (букв) требует количества информации:
    1.  1 бит;
    2.  1 байт;
    3.  4 бит;
    4.  1 Кбайт.

  1.  Процессы получения, хранения, преобразования и передачи информации называются:
  2.  обработкой информации;
  3.  вычислениями;
  4.  информационными процессами;
  5.  информатикой.

Задание 2

Сформулировать определение.

Информация - это

Информационный процесс - это

Задание 3

Вычислить и обосновать.

а) сколько байт и бит содержится в вашем ФИО. Ответ:____________________

Решение:

б) сколько байт займет книга, если в ней 325 страниц, на каждой странице по 27 строк, и в каждой строке по 62 символа? Ответ:_______________________

Решение:

Задание 4

Логическая задача.

Саша решил сделать свой собственный сайт и разместить его в сети Интернет. Увлекаясь фотографией, он решил на первой странице сайта выставить свои работы. У него насчитывалось более ста фотографий, имеющих размер 68 Кбайт. Сколько времени будет загружаться фотография, если работа в Интернете идет со скоростью 28,8 Кбит/с? Обоснуйте ответ и запишите расчеты.

  1.  более 9 с
  2.  более 30 с
  3.  менее 3 с
  4.  около 50с

Решение:

Задание 5

Разгадать ребус.

Задание 6

Выбрать процессы, которые можно отнести к информационным и продолжить список:

  1.  Измерение врачом температуры;
  2.  Создание издательством газеты;
  3.  Изготовление роботом детали;

4)

5)

6)

7)

Задание 7

Сколько байтов в:

а) 2,5 килобайтах =

б)5 Мбайт 24Кбайт 672 байта =

Задание 8

Навыки работы с клавиатурой.

  1.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  2.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

д)

ЖДЖД

ДАЛ

ЫЫФЫ

ЛЫЖА

ФОЛ  ЛОВ  ВАЛ  ЛАД  ДАЛ

ДЖЖДЖ

ЖАЛ

ЫФЫЫФ

ФОЛЫ

ВОДА  ОВОД  ВОЛЫ  АЛЛО  ЛАФА

ЖДЖЖД

ВОДА

ФЫФФЫ

ДОЛЫ

ОЛОВО  ВДОВА  ВЫВОД  ВДОВЫ  ВЫЖАЛ

ДЖДЦЖ

ЛАДА

ЫЫФЫФ

ВОЛЫ

ДВАЖДЫ  ВЫВОДЫ  ВЫЖДАЛ  ВЫДАЛА  ДОВОДЫ

ЖЖДЖД

ЖАЛО

ФФЫФЫ

ЛАДА

ВЫДАВАЛ  ВЫЖДАЛА  ЖАЖДАЛА  ЛОЖАЖАЛ  ДОЛОЖАЛ

ДДЖДЖ

ЛОЖА

ФЫФЫЫ

ДЫЛДА

ДЖДЖЖ

ВДОВА

ЫФЫФФ

ФАЛДЫ

ЖДЖДЖ

ЖДАЛА

ФЫФЫФ

ДОВОДЫ

ДДЖДЖ

ВОЖЖА

ЫЫФЫФ

ВЫЖДАЛ

ДДЖДЖ

ЖАЖДАЛ

ФФЫФЫ

ДВАЖДЫ


Задание 9

Используя нижеуказанную схему, определить какую роль в обществе играет информация.


Тема 3

Дополнительная литература:

Информация: системы счисления

Содержание

Понятие системы  счисления   

  •  Виды систем счисления
  •  Основание позиционной системы счисления
  •  Почему в компьютерах используют двоичную системы счисления
  •  Недостаток двоичной системы счисления
  •  Перевод чисел из 10-тичной С.С в 2-ичную и обратно
  •  Двоичная арифметика

Понятие системы  счисления

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

Виды систем счисления

1. Непозиционные С.С. – где все цифры (т. е. тот вклад, который оно вносят  в значении числа) не зависит от её позиции в записи числа.

Например: В римской системе счисления в числе XXXVI  вес цифры X  в любой позиции равен десяти

2. Позиционные С.С.- это С.С., где вес каждой цифры изменяется в зависимости от её положения  (позиции)  в последовательности цифр, изображающих число.

Например: В десятичной С.С., в числе 252., первая  2 означает количество сотен, а вторая количество единиц.

Основание позиционной системы счисления

Любая позиционная С.С. характеризуется своим основанием.

Основание позиционной системы счисления - это количество различных знаков или символов используемых для изображения цифр в данной системе.

Примеры:

2-ичная С.С.- основание  2 – цифры, используемые  для  образования чисел:  0 и 1

8-чная С.С. – основания 8 – цифры,  используемые  для записи числа:  0,1….7

16-чная С. С. –основания 16 –числа записывается с помощью: 0,1,2…,8,9,A,B,   C,D,E,F.

В таблице приведены возможные способы изображения первых 16 чисел четырех CC.

Двоичные числа D2

Восьмеричные числа D8

Десятичные числа D10

Шестнадцатеричные числа D16

0

0

0

0

1

1

1

1

10

2

2

2

11

3

3

3

100

4

4

4

101

5

5

5

110

6

6

6

111

7

7

7

1000

10

8

8

1001

11

9

9

1010

12

10

A

1011

13

11

B

1100

14

12

C

1101

15

13

D

1110

16

14

E

1111

17

15

F

Почему в компьютерах используют двоичную системы счисления

  1.  Т.к. для её реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток – нет тока).
  2.  Т.к. предоставления информации посредством только двух состояний надёжно и помехоустойчиво.
  3.  Т.к. возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации. (Истина и ложь, да и нет.)
  4.  Двоичная арифметика на много проще десятичной.

Недостаток двоичной системы счисления

Единственный недостаток двоичной системы счисления – это быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

10

11

100

101

110

111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1 разряд

2 разряда

3 разряда

4 разряда

Перевод чисел из 10-тичной СС в 2-ичную и обратно

25

24

2

2

1   1   0   0   1

24  23   22  21 20

1∙ 24 + 1∙ 23+ 0∙ 22 + 0∙21 + 1∙ 20 =

= 16 + 8 + 0 + 0 + 1 = 27

2710 = 110012

12

12

2

1

6

6

0

3

2

2

0

1

1

Перевод чисел из 8-тичной СС в 2-ичную и обратно

Для того чтобы из восьмеричной СС перевести число в двоичную, необходимо каждую цифру этого числа представить триадой двоичных символов. Лишние нули в старших разрядах отбрасываются.

12345678 = 001 010 011 100 101 110 1112 = 1 010 011 100 101 110 1112

Обратный перевод производится так: каждая триада двоичных цифр заменяется восьмеричной цифрой. Разбиение числа на триады начинается справа налево, и слева дописываются необходимые нули.

11001112 = 1 100 1112 = 001 100 1112

Перевод чисел из 16-тичной СС в 2-ичную и обратно

При переводе между двоичным и шестнадцатеричным счислениями используются четверки двоичных чисел. При необходимости выравнивание выполняется до длины двоичного числа, кратным четырем.

123416 = 0001 0010 0011 01002 =1 0010 0011 01002

11001112 = 110 01112 = 0110 01112 = 1616

Перевод чисел из 16-тичной СС в 8-ичную и обратно

При переводе из восьмеричного счисления в шестнадцатеричное и обратно используется вспомогательный, двоичный код.

CE456716 =1100 1110 0100 0101 0110 01112=110 011 100 100 010 101 100 1112=634425478

12345678 = 001 010 011 100 101 110 1112 = 0101 0011 1001 0111 01112 =539716

Двоичная арифметика

0+0=0

0+1=1

1+1=10

0 * 0 = 0

0 * 1 = 0

1 * 1 = 1

0 - 0 = 0

1 - 0 = 1

10 - 1=1

Контрольные вопросы

  1.  Какие системы называют позиционными, а какие – непозиционными?
  2.  Что называется основанием системы счисления (СС)?
  3.  Почему для вычислительной техники особенно важна СС по основанию 2?
  4.  Объяснить правила перевода целых десятичных чисел в двоичные и обратно.
  5.  Каковы правила выполнения арифметических операций над числами в двоичном представлении?

Упражнения

Задание 1

Перевести числа из десятичной системы счисления в двоичную.

4410 = ______________2

5310 =_______________ 2

12510 =_______________2

58510= ______________2

67310=_______________ 2

62610=_______________ 2

Задание 2

Перевести числа из двоичной системы счисления в десятичную.

1000102=______10

10010012=_______10

101110002=_______10

0101010101012 =_____ 10

100110002=_____ 10

0100100101002=_____ 10

Задание 3

Выполнить вычисления.

а)

+

11110101

1010110

б)

+

10011001

1001011

в)

+

11001100

1000111

г)

+

1011101

101100

 

д)

-

100100

1010

е)

-

11100001

1010010

ж)

-

1001001

110110

з)

-

100011001

1100011

и)

1010011

к)

1001010110

л)

101100011010

х

1010

х

1001101

х

101100

Задание 4

Зашифруйте данный текст, используя таблицу ASCII-кодов.

  1.  IBM PC -
  1.  Автоматизация -
  1.  Информатика -
  1.  Computer -

Задание 5

Дешифруйте данный текст, используя таблицу ASCII-кодов.

  1.  8A AE AC AF EC EE E2 A5 E0 -.
  1.  50 72 6F 67 72 61 6D -
  1.  50 72 6F 63 65 64 75 72 65 -
  1.  84 88 91 8A 8E 82 8E 84 -

Задание 6

Выбрать правильный ответ, отметив его. Обосновать ответ.

  1.  Система счисления – это:
  2.  Подстановка чисел вместо букв;
  3.  Принятый способ записи чисел и сопоставление этим записям реальных значений чисел;
  4.  Способ подстановки чисел;
  5.  Правила исчисления чисел.

  1.  Непозиционная система счисления – это:
  2.  Двоичная;
  3.  Восьмеричная;
  4.  Шестнадцатеричная;
  5.  Буквы латинского алфавита.

  1.  Основанием позиционной системы счисления называется:
  2.  Основание логарифма из формулы перевода чисел в системе;
  3.  Количество правил вычисления в системе;
  4.  Число отличных друг от друга знаков, которые используются для записи чисел;
  5.  Целая часть чисел.

Задание 7

Какая запись числа 1001010 в десятичной системе счисления будет верной:

  1.  1*23+0*22+0*21+1*23+0*22+1*21+0*20;
  2.  1*26+0*25+0*24+1*23+0*22+1*21+0*20;
  3.  1*25+0*24+0*23+1*22+0*21+1*20+0*2-1;
  4.  1*26+0*25+0*24+0*23+0*22+1*21+1*20.

Задание 8

Дано: а=D716, b=3318. Какое из чисел c, записанных в двоичной системе, отвечает условию a < c < b?

  1.  с = 11011001;
  1.  с = 11010111;

3) с = 11011000;

4) с = 11011100.

Решение:

Задание 9

Разгадайте ребус.

Задание 10

Сформулировать определение.

Непозиционные СС - это

Позиционные СС- это

Основание позиционной СС- это

Задание 11

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. При этом информационное сообщение уменьшилось на 480 бит. Какова длина сообщения в символах?

  1.  30;
    1.  60;
    2.  120;
    3.  480.

Решение:

Задание 12

В велокроссе участвуют 119 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества бит, одинакового для каждого спортсмена. Каков информационный объем сообщения, записанного устройством, после того как промежуточный финиш прошли 70 велосипедистов?

  1.  70 бит
    1.  70 байт
    2.  490 бит
    3.  119 байт

Решение:

Задание 13

Чему равна сумма чисел  438 и 5616?

  1.  1218 ;
  1.  1718 ;
  1.  6916 ;
  1.  10000012 .

Решение:

Задание 14

Навыки работы с клавиатурой.

  1.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  2.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

д)

е)

РРПР

РОВ

КЕЕКЕ

РАК

НГГНГ

ГОЛ

РПРРП

ПОЛ

ЕКЕЕК

ПЕРО

ГНГГН

ВАГОН

ПРППР

ЖАР

КЕККЕ

ДЕКА

НГННГ

НОЖ

РРПРП

ФАРЫ

ЕЕКЕК

КЕДР

ГГНГН

НАРДЫ

ППРПР

ПОРА

ККЕКЕ

КАРЕ

ННГНГ

ГОНГ

ПРПРР

ЛОРД

КЕКЕЕ

ВЕДРО

НГНГГ

КАПРОН

РПРПП

ПАРАД

ЕКЕКК

ДОКЕР

ГНГНН

ГРАФ

ПРПРП

ПОЖАР

КЕКЕК

ДЫРКА

НГНГН

ЖОНГЛЕР

РРПРП

ФОРВАРД

ЕЕКЕК

ДРЕВКО

ГГНГН

РОГА

ППРПР

ВОДОПРОВОД

ККЕКЕ

ВЕРЕВКА

ГННГН

ГАНГРЕНА


Тема 4

Дополнительная литература:

Информация: логические выражения

Содержание

  •  Математическая логика
  •  Логическая величина
  •  Логическое выражение
  •  Логические операции
  •  Правила записи и вычисления логических выражений

Математическая логика

Законы и формы мышления изучает наука, называемая логикой. Одним из ее разделов является математическая логика. Математическая логика – это наука о методах рассуждений, при которых отвлекаются от содержания рассуждений и используют только их форму и значение. В ней используются математические, в основном алгебраические, методы, впервые разработанные в трудах английского математика Джорджа Буля (1815 – 1864). Поэтому этот раздел логики называют также алгеброй логики или булевой алгеброй. Предметом изучения алгебры логики являются суждения (высказывания), в связи с чем встречается и такое ее название как исчисление высказываний. В исчислении высказываний оперируют только такими суждениями, про которые известно, что они либо истинны, либо ложны (обязательно одно из двух). Каждое конкретное высказывание имеет вполне определенное значение истинности: для истинного высказывание значение равно единице, для ложного – нулю.

Логическая величина

В математической логике будут использоваться только логические переменные, которые принимают значение либо 0 («ложь»), либо 1 («истина»). Функции, которые определены на этих переменных и принимают только одно из двух значений (1 или 0), называют логическими (булевыми), или двоичными функциями. Истина или ложь являются логическими величинами.

Математическая логика имеет непосредственную связь с теорией проектирования ЭВМ. Поведение различных компонентов ЭВМ может быть описаны с помощью логических функций и законов математической логики. Кроме того, современные языки программирования просто немыслимы без встроенных в них логических функций.

Логическое выражение

Логическое выражение есть логическая формула, записанная на языке программирования. Логическое выражение состоит из логических операндов, связанных логическими операциями и круглыми скобками. Результатом вычисления логического выражения является булева величина (Истина или Ложь). Например, при х = -5 будет истинно следующее высказывание: «Число х является отрицательным числом». А соответственно будет истинно следующее логическое выражение «х < 0».

Логические операции

Высказывания – это предложения, про которые можно утверждать, что они истинны или ложны. Каждое высказывание либо истинно либо ложно, ни одно высказывание не может быть одновременно истинным и ложным.

Сложные высказывания строятся из простых с помощью логических связок-операций, которые выражаются словами «не», «и», «или». Этим словам соответствуют основные логические (булевы) функции: НЕ- инверсия (not – отрицание), И – конъюнкция (and – логическое умножение), ИЛИ – дизъюнкция (or – логическое сложение). Значение каждой логической функции описывается таблицей истинности. Таблица истинности представляет собой таблицу, устанавливающую соответствие между возможными значениями наборов переменных и значениями функции.

Логическое сложение А +В, или дизъюнкция А OR B, или А\/B

Дизъюнкция двух слагаемых ложна тогда и только тогда, когда ложны оба слагаемых. Таблица истинности у логического сложения следующая:

А

В

А OR В

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

А OR В - это высказывание «пять больше четырех и заяц хищное животное», это высказывание истинное, так как истинно высказывание «пять больше четырех».

Логическое умножение А*В, или конъюнкция А AND B или А&B

Конъюнкция двух сомножителей истина тогда и только тогда, когда истины оба сомножителя. Таблица истинности у этой функции следующая:

А

В

А AND В

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

А AND В – это высказывание «пять больше четырех и заяц хищное животное», это высказывание ложное, так как ложно высказывание «заяц хищное животное».

Отрицание NOT A или A

Отрицание лжи есть истина, отрицание истины есть ложь. Таблица истинности у отрицания следующая:

А

NOT A

0

1

1

0

NOT A – это высказывание «пять не больше четырех».

Функция следования АВ, или импликация

Для функции импликации из лжи следует все что угодно, а из истины только истина.

А

В

АВ

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

Выражение для импликации в виде АВ = А+В полностью соответствует таблице истинности.

Сводная таблица истинности

A

B

Not A

A and B

A or B

T

T

F

T

T

T

F

F

F

T

F

F

T

F

F

F

T

T

F

T

Правила записи и вычисления логических выражений

Операции отношения имеют самый низкий приоритет. Поэтому если операндами логической операции являются отношения, то их следует заключать в круглые скобки. Например, математическому неравенству 1 <= x <= 50 соответствует следующее логическое выражение: (x >= 1) And (x <= 50). Простые высказывания являются аргументами. Составленные из этих простых высказываний сложные, являются функциями этих аргументов.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое математическая логика?
  2.  Каким образом математическая логика связана с теорией проектирования ЭВМ?
  3.  Какие значения может принимать логическая функция?
  4.  Из чего состоят сложные высказывания?
  5.  Назвать логические функции.
  6.  Что такое таблица истинности? Описать сводную таблицу истинности.
  7.  Сформулировать правила записи и вычисления логических выражений.

Упражнения

Задание 1

Выбрать правильный ответ, отметив его. Обосновать ответ.

  1.  Выражение истинно:
    1.  все дети плаксы;
    2.  луна – спутник Земли;
    3.  зимой всегда очень холодно;
    4.  все медведи умеют кататься на роликах.

  1.  Выражение A AND B истинно
  2.  2 – хорошая оценка и пингвин не птица;
  3.  2 – нехорошая оценка и пингвин  птица.
  4.  2 – хорошая оценка и пингвин  птица;
  5.  2 – нехорошая оценка и пингвин не птица;

  1.  A OR B
  2.  собаки всегда кусаются и температуры 00С не бывает;
  3.  собаки всегда кусаются и температура 00С  бывает;
  4.  собаки никогда не кусаются и температуры 00С не бывает;
  5.  собаки никогда не кусаются и температура 00С  бывает/

  1.  NOT A
  2.  8 – четное число;
  3.  8 – нечетное число.

Задание 2

Выбрать правильно заполненную таблицу истинности:

Q

R

NOT(Q AND R)

Q

R

NOT(Q AND R)

Q

R

NOT(Q AND R)

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

Задание 3

Определить значение, которое принимает логическая функция  NOT P OR (Q AND R) при заданных значениях переменных P=0, Q=1, R=0.

  1.  1;
  2.  0.

Задание 4

Определить значение, которое принимает логическая функция:

NOT (100  AND  101  OR  001)

  1.  0001;
  2.  1110;
  3.  1100;
  4.  0011.

Решение:

Задание 5

Символом F обозначено одно из указанных ниже логических выражений от трех аргументов: X, Y, Z. Дан фрагмент таблицы истинности выражения F:

X

Y

Z

F

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

Какое выражение соответствует F?

  1.  F = ¬X /\ ¬Y /\ ¬Z

  1.  F = X /\ Y /\ Z

  1.  F = X \/ Y \/ Z

  1.  F = ¬X \/ ¬Y \/ ¬Z

Задание 6

Для какого из указанных значений X истинно высказывание ¬ ((X>2) → (X>3))?

  1.  1
    1.  2
    2.  3
    3.  4

Решение:

Задание 7

Высказывания можно обозначить именами, в том числе именами из одной буквы. Обозначим буквами высказывания:

А - пять больше четырёх;

Б – заяц – хищное животное;

В – земля – третья планета от солнца;

Г – Билл Гейтс – основатель фирмы IBM;

Д – некоторые птицы не умеют летать;

Е – все люди умеют кататься на велосипеде.

Обозначая истину как 1, а ложь как 0, заполните таблицу;

Высказывание

А

Б

В

Г

Д

Е

Значение высказывания

Задание 8

Соединить стрелками предложения, которые являются высказываниями и предложения, которые не являются высказываниями.

Высказывания

зима

идет дождь

бит – наименьшая единица информации

красить забор

писать письмо

отрицание истины есть ложь

Не высказывания

Задание 9

Заполните таблицу истинности:

P

Q

R

NOT P

Q OR R

NOT P AND (Q OR R)

P AND NOT(Q OR R)

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

Задание 10

Сформулируйте определение.

Математическая логика - это

Высказывания - это

Основные логические (булевы) функции - это

Задание 11

Вставить пропущенные слова.

  1.  В математической логике будут использоваться только логические переменные, которые принимают________________________________________________________
    1.  Логическое выражение состоит из _______________________, связанных ___________________________________ и ____________________________________.
    2.  Дизъюнкция двух слагаемых ложна тогда и только тогда, когда __________________ оба слагаемых.
    3.  ______________________ двух сомножителей истина тогда и только тогда, когда истины оба сомножителя.

Задание 12

Выполнить вручную поразрядные операции и запишите ответ.

а)

1000111

б)

1000111

OR

0011011

AND

0011011

Задание 13

Навыки работы с клавиатурой.

  1.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  2.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

д)

МИИМИ

ДОМ

ТЬЬТЬ

КОТ

ВОДА  ВЫРЫЛА  РОВ

ИМИИМ

ВИД

ЬТЬЬТ

ТОМ

ПАПА  ВЫРЫЛ  ПОДВАЛ

МИММИ

МИР

ТЬТТЬ

ТОРТ

ПАРА  ЛЫЖ  ПОПАЛА  В  РОВ

ИИМИМ

МИФ

ЬЬТЬТ

КОНЬ

ВДОВА  ПРОДАВАЛА  ФАРФОР

ММИМИ

ГРОМ

ТТЬТЬ

ЛАРЬ

В ТЕАТР  ОН  ЕДЕТ  В  ПАРИКЕ

МИМИИ

ВИЛЫ

ТЬТЬЬ

ТОПЬ

ФЕНОЛОГ  ПОЛОЖИЛ  ЛОЖКУ  НА  ПОЛКУ

ИМИММ

КАМИН

ЬТЬТТ

МАТЬ

ВЕЖЛИВЫЙ  ПАПОРОТНИК  МИЛО  ФЫРКАЛ

МИМИМ

ЛИМОН

ТЬТЬТ

ФИНТ

В ДЕРЕВНЕ  ДЕД  ПОЛГОДА ПЕРЕКАПЫВАЛ  КАНАВЫ

ИИМИМ

ФИАКР

ЬЬТЬТ

ВИНТ

ДЖЕНТЛЬМЕН  ФОРМИРОВАЛ  ВАГОНОПРОВОЖАТОГО

ММИМИ

МАНЕЖ

ТТЬТЬ

ГЛАДЬ


Тема 5

Дополнительная литература:

Устройство ЭВМ: структура, характеристика частей

Содержание

Структурная  схема  ЭВМ

  •  Процессор
  •  Память
  •  Устройства ввода-вывода
  •  Архитектура  процессора
  •  Работа процессора с ОП
  •  Тактовая  частота
  •  Как ускоряют работу процессора

Структурная  схема  ЭВМ

Аппаратное обеспечение компьютера - это набор устройств для обработки информации.  Ниже представлена структурная схема электронной вычислительной машины:

Процессор

Процессор – устройство, обеспечивающее преобразование информации и управления другими устройствами компьютера.

Процессор размещается на маленькой (около 2 см) кремневой пластине, в которой содержится несколько миллионов электронных компонентов. Процессор содержит в себе два устройства: устройство управления и арифметико-логическое устройство.

Устройство управления (на схеме УУ) – устройство, которое управляет всеми частями компьютера по программам из постоянной памяти.

Устройство управления читает команды, написанные в программах постоянной памяти, и управляет компьютером, выполняя их. Оно связано со всеми устройствами системой проводов.

Арифметико-логическое устройство (на схеме АЛУ) – устройство, которое производит арифметические (+, - , х , / ) и логические операции ( < , > , = ).

Характеристика  процессора

Производительность процессора -  это количество элементарных операций выполненных за одну секунду.

В компьютере важную функцию взаимодействия и обмена  информацией между всеми устройствами компьютера выполняет системная шина. Чем больше разрядность шины, тем больше бит информации передается одновременно.

Разрядность шины определяет количество бит передаваемых одновременно от одного устройства к другому, а значит ее производительность.

Память

Память – устройство  для хранения информации. В компьютере содержится три вида памяти: оперативная, внешняя и постоянная.

Оперативная память (на схеме ОП) – память, которая хранит информацию только в тот момент, пока пользователь вводит информацию. При  выключении компьютера вся информация из ОП стирается. В компьютере ОП монтируется в виде интегральных схем.

Внешняя память (на схеме ВП) -  память, которая используется для длительного хранения информации (магнитные ленты, магнитные диски, лазерные диски, жесткие  диски, флэш. )

Постоянная память (на схеме ПП) – память, в которой хранятся программы, по которым работает УУ. Пользователь не имеет  доступ к ПП.

Характеристика  памяти

Объем памяти -  максимальное количество хранения в ней информации.

Быстродействие памяти - время необходимое для считывания или записи информации.

Устройства ввода-вывода

Устройства ввода вводят информацию в оперативную память ЭВМ, а устройства вывода - выводят информацию из ОП.

Архитектура  процессора

Процессор  состоит  из  ячеек, в  которых  обрабатываются  данные.  Эти ячейки  называют  регистрами.

Виды регистров по их строению

  1.  8 -  разрядные:  в  них  помещается  8  битов;
  2.  16 -  разрядные: в  них  помещается  16  битов;;
  3.  32 -  разрядные: в  них  помещается  32  битов;
  4.  и так  далее.

Виды регистров по их назначению

  1.  Регистры общего назначения, используются  для  операций  с  данными.
    1.  Адресные регистры -  служат для  хранения  в  них  адресов,  но  которым процессор  находит  данные  в  памяти.
      1.  Специальные регистры  служат  для  самопроверок  процессора.

Работа процессора с ОП

Используя адреса из адресных регистров, по адресной шине процессор запрашивает данные из памяти. Данные по шине данных поступают в регистры общего назначения процессора. После обработки информации процессор отправляет данные по шине данных в оперативную память по определённому адресу, который запоминает в адресных регистрах.

При выполнении простой операции, например сумма двух чисел, процессор выполняет следующие действия:

В программный счетчик (обозначим СК) устанавливается адрес команды, которую будут выполнять. Этот адрес передается в оперативную память (ОП) и помечается некоторая ячейка.

Устройство управления процессора передает в ОП сигнал чтения, происходит снятие копии помеченной ячейки, и эта копия поступает в регистр команд АЛУ.

Команда из регистра команд передается в дешифратор и там расшифровывается.

В расшифрованном виде она поступает в сумматор.

При этом сумматор запрашивает из ОП данные, и они поступают в регистр данных.

Сумматор выполняет команду.

Результат отправляет в аккумулятор (АЛУ).

Из аккумулятора он сбрасывается в ОП по адресу, указанному в расшифрованной команде.

Итак, процессор выполняет 4 такта, что бы сложить (умножить) два числа:

1такт. Читать СК (1.)

2 такт. Читать команду (2-5)

3 такт. СК увеличить на 2

4 такт. Выполнить команду.( 6-8 )

Тактовая  частота

Время исполнения команд компьютером измеряется в тактах. Тактовая частота – это количество команд, которые процессор может выполнить за одну секунду. Чем больше тактовая частота процессора, тем быстрее он работает. Она измеряется в мегагерцах (МГц ).

1 МГц =  1000000  тактов /  секунду.

Как ускоряют работу процессора

Повышение тактовой частоты.

Повышение  разрядности  процессора  (от  8 - разрядных  к  64 -  разрядных  и  выше).

Внутреннее  умножение  частоты: т. е. внешние операции (например, обмен с оперативной памятью) процессор выполняет с одной тактовой частотой, а внутренние операции (обмен между регистрами) – с другой, более высокой.

Кэширование памяти: т. к. операции  внутри  процессора  выполняются  быстрее, чем в работе с ОП,  поэтому чтобы процессор  обращался к ОП, внутри него создают относительно небольшой участок памяти (на 256 – 512 Кбайт), называемая КЭШ памятью.

Конвейерная обработка данных: когда результаты работы одной команды «сходит с конвейера», другая команда уже выполняется, а третья - готовится к выполнению.

Команда 1

Команда 2

Команда 3

Момент времени

Контрольные вопросы

  1.  Что представляет собой аппаратное обеспечение компьютера?
  2.  Что такое процессор и из чего он состоит?
  3.  Чем характеризуется процессор?
  4.  Дайте определение памяти и ее характеристики.
  5.  Какие виды регистров существуют?
  6.  Как ускоряют работу процессора?

Упражнения

Задание 1

Выбрать правильный ответ, отметив его. Обосновать ответ.

  1.  Обеспечение компьютера, состоящее из различных устройств:
  2.  программное;
  3.  пользовательское;
  4.  системное;
  5.  аппаратное.
  6.  Устройство вывода информации для зрительного восприятия:
  7.  принтер;
  8.  дисплей;
  9.  мышь;
  10.  клавиатура.
  11.  Сменный носитель информации:
  12.  мышь;
  13.  дисплей;
  14.  дискета;
  15.  клавиатура.
  16.  Какие из перечисленных ниже устройств компьютера относятся к устройствам ввода?
  17.  монитор;
  18.  клавиатура;
  19.  мышь;
  20.  принтер.
    1.  АЛУ – это…
  21.  арифметико-логическое устройство;
  22.  арифметико-логическое управление;
  23.  аналитическо-лексионное устройство.
    1.  Процессор – устройство:
  24.  которое управляет всеми частями компьютера по программам из постоянной памяти;
  25.  которое производит арифметические и логические операции;
  26.  обеспечивающее преобразование информации и управления другими устройствами компьютера.
    1.  Оперативная память  – это память…
      1.  которая хранит информацию только в тот момент, пока пользователь вводит информацию;
      2.  в которой хранятся программы, по которым работает УУ;
      3.  которая используется для длительного хранения информации.
    2.  Магнитные ленты, магнитные диски, лазерные диски, жесткие  диски, флэш  относятся к:
  27.  оперативной памяти;
  28.  постоянной памяти;
  29.  внешней памяти.
    1.  ……регистры служат  для  самопроверок  процессора
    2.  адресные;
    3.  общего назначения;
    4.  специальные.
    5.  1 МГц =  
  30.  10000  тактов/сек;
  31.  1000 000  тактов/сек;
  32.  1000 000 000 тактов/сек;

Задание 2

Сформулировать определение.

Процессор – это

Производительность процессора  - это

Быстродействие памяти – это

Задание 3

Вставить пропущенные слова.

Процессор состоит из  _________________, в которых обрабатываются данные.

Объем памяти  - _________________ количество хранения в ней __________________.

Тактовая частота – это количество команд, которые ______________ может выполнить за ________________.

Задание 4

Кроссворд «Устройство ЭВМ»

  1.  Совокупность устройств, управляющих работой компьютера, оперативной памятью и арифметическо-логическим устройством.
    1.  Устройство ручного ввода информации.
    2.  Электронная схема, предназначенная для подключения дополнительных устройств компьютера.
    3.  Состояние компьютера, при котором он не выдает результатов и не реагирует на запросы.
    4.  Оперативная память процессора.
    5.  Устройство, выполняющее инструкции и управляющее потоками информации в процессе ее обработки.
    6.  Функциональная часть компьютера, предназначенная для приема, хранения и выдачи информации.
    7.  Элемент ручного управления, срабатывающий от нажатия.
    8.  Соединение, предназначенное для передачи данных и обмена информацией между двумя или несколькими блоками компьютера.

Задание 4

Отгадать ребусы.

  ___________________________

 __________________________________

   __________________________________

Задание 5

Навыки работы с клавиатурой

  1.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  2.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

д)

ШЩЩШ

ЩИТ

ЦУУЦУ

КАШНЕ

ЛУГ  ЦИРК  ФУНТ  КУЩИ  ШТУКА

ШЩШЩ

ШАРЖ

УЦУУЦ

ШОФЕР

ГРУНТ  ФАРТУК  ПРИЦЕП  ЦИРКУЛЬ  ЖУРАВЛЬ

ЩШЩЩШ

ВЕЩЬ

ЦУЦЦУ

ЛОЩИНА

ШЩШШЩ

ШАПКА

УУЦУЦ

ПРИЩЕПКА

ШЩШЩЩ

ШПАГА

ЦЦУЦУ

ЩШЩШШ

МЕШОК

ЦУЦУУ


Тема 6

Дополнительная литература:

Устройство ЭВМ: типы и свойства устройств внешней памяти

Содержание

Устройства хранения информации

  •  Структура диска
  •  Физические и логические диски
  •  Имена дисков

Устройства хранения информации

Мы знаем, что оперативная память хранит информацию только при включенном компьютере. Поэтому для длительного хранения информации её сохраняют на внешние носители (внешнюю память), к которым относятся дискеты, жесткие и лазерные диски, магнитные ленты, флэш-память и другие устройства. Все они используются для переноса данных с одного ЭВМ на другой и для распространения программного обеспечения.

Гибкий диск (дискета) – устройство для хранения небольших объемов информации, представляющих собой гибкий пластиковый диск, покрытый специальным магнитным материалом и запечатанные в пластиковую защитную оболочку.

Жесткий диск (винчестер) – устройство представляющее собой малогабаритный пакет из нескольких жестких магнитных дисков, вращающихся с высокой скоростью на одной оси и размещенных в герметическом корпусе вместе с головками записи-чтения.

Для накопителей на жестких магнитных дисках время доступа лежит в диапазоне 5-100 мс, скорость чтения-записи 0,5-1 Мбайт/с.

Оптические диски - стандартная емкость наиболее распространенных оптических дисков категории CD ROM (компакт-диск, предназначенный только для чтения) порядка 800 Мбайт. Такие характеристики дисков, как надежность и долговечность хранения информации, делают оптические характеристики вне конкуренции. Для накопителей на оптических дисках время доступа лежит в диапазоне 30-100 мс, скорость чтения-записи порядка нескольких Мбайт/с.

Лазерный диск – устройство

Магнитная лента – устройство

Флэш-память – устройство

Структура диска

У всех данных хранящихся на диске должен быть адрес. Каждый файл на  диске имеет свой адрес. Если нужна какая-то информация, компьютер находит на диске нужный файл по его адресу, а потом байт за байтом считывает из него данные в оперативную память, пока не дойдёт до конца файла.

Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают дорожки с двух сторон, а дорожки – на сектора. Разбиение диска на дорожки и сектора называют форматированием диска. Его выполняют служебные программы. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради. После форматирования информация исчезает, поэтому заранее необходимо пересохранить.

Внимание! Диск форматируют не для того, чтобы удалить информацию, а для того, чтобы произвести разбиение диска на дорожки и сектора.

Адрес файла состоит из его имени, номера дорожки  и номера сектора, с которого начинается запись файла.

Самая первая дорожка диска (нулевая) хранит таблицу размещения файлов (FAT- таблица), в которой компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда нам нужен какой-то файл, компьютер, по его имени находит в этой таблице номер дорожки и номер сектора, после чего магнитная  головка переводится в нужное положение, файл считывается и направляется в ОП для дальнейшей работы. Эта таблица для надежности дублируется. У нее есть копия, и при любых повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу.

Физические и логические диски

Иногда для различных целей жесткий диск разбивают на несколько разделов при помощи специальных программ. Каждый такой раздел можно рассматривать как один отдельный жесткий логический диск. Обычный жесткий диск – это устройство физическое, его можно потрогать. Логический диск – потрогать нельзя, так как он не существует, это просто один из разделов физического диска. Каждый логический диск имеет свою систему адресации.

Имена дисков

А:\> и В:\>  -- имена гибких дисков.

С:\>  - имя жёсткого диска.

C:\>, D:\>, E:\>, F:\>……имена логических дисков.

Контрольные вопросы

  1.  Понятие дискеты и ее характеристики.
    1.  Что представляет собой жесткий диск?
      1.  Что такое оптические диски и в чем их преимущество?
      2.  Определите структуру жесткого диска.
      3.  Чем отличаются физические от логических дисков?

Упражнения

Задание 1

1. Выбрать правильный ответ и отметить его. Обоснуйте ответ.

  1.  Укажите устройство, которое использует в своей работе лазерный луч

НЖМД;

НГМД;

ОЗУ;

ПЗУ;

CD-ROM .

  1.  Укажите накопитель без съемных носителей:

НЖМД

НГМД

CD-ROM

  1.  Укажите устройство, состоящее из одной или нескольких микросхем, постоянно хранящих программы для управления компьютером:

НЖМД;

НГМД;

ОЗУ;

ПЗУ.

  1.  Укажите устройство, все элементы которого помещены в металлический герметический корпус:

НЖМД;

НГМД;

CD-ROM.

  1.  Укажите энергозависимую память:

НЖМД;

НГМД;

ОЗУ;

ПЗУ.

Задание 2

  1.  Сформулировать определение.

К  внешней памяти относятся:

Форматирование диска - это

Адрес файла состоит

Логический диск – это

Задание 3

Вставить пропущенные слова.

  1.  Гибкий диск (дискета) – устройство для хранения ________________________, представляющих собой________________________________________________________
  2.  Для накопителей на оптических дисках время доступа лежит в диапазоне _____________________________, скорость чтения-записи порядка нескольких Мбайт/с.  
  3.  Диск форматируют того, чтобы произвести разбиение диска на ____________________________________________.

Задание 4

Разгадать ребус.

Задание 5

Кроссворд «Устройство ЭВМ»

Вопросы по вертикали:

1. Системная плата

2. Жесткий…

3. Устройство охлаждения

4. Как называется одним словом монитор, системный блок, клавиатура, мышь

9. Устройство передачи графической информации в печатном виде

10. Оперативная…

11. Устройство ввода гибких дисков

13. Устройство выхода в Интернет

15. Центральное устройство ЭВМ

Вопросы по горизонтали:

3. Устройство воспроизведения звука

4. … содержит большое количество кнопок

5. Графический процессор

6. Главная часть системного блока.

7. Бывает полевая, ручная и компьютерная

8. Отверстие для подключения различных устройств

10. Шлейф, а по другому…

12. Устройство сканирования информации

13. Устройство отображения информации

14. Их множество на клавиатуре

16. Звуковая…

17. Устройство ввода звуковой информации.

Задание 3

Навыки работы с клавиатурой

  1.  Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
  2.  Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)

б)

в)

г)

д)

БЮЮБЮ

ТЮК

ЧССЧС

ЧАН

ФОКУСНИК  ПОКАЗЫВАЛ  ФОКУСЫ

БЮББЮ

БАЛ

СЧССЧ

СЫР

СКРОМНОСТЬ  УКРАШАЕТ  ЧЕЛОВЕКА

ББЮБЮ

ТРЮК

ЧСЧЧС

НОС

ЮНОША  СОБРАЛ  БОЛЬШУЮ  КОЛЛЕКЦИЮ  КАКТУСОВ

ЮБЮББ

КЛЮВ

ССЧСЧ

ДОЧЬ

ТЯЖЕЛЫЕ  ВОЛНЫ  МЕРНО  И  РОВНО  РАСКАЧИВАЛИ  ПАРУСНИК

БЮБЮБ

БУРАН

ЧЧСЧС

ЧАСЫ

ББЮБ

БУФЕТ

ЧСЧСС

КЛЮВ

ЮБЮБЮ

ПЛЮЩ

СЧСЧЧ

БУСЫ

БЮБЮЮ

ФЛЮГЕР

ЧСЧСЧ

БОРЕЦ

БЮЮБЮБ

БАРОМЕТР

ССЧСЧ

ПЛЕЧО

ЮБЮБЮЮБ

БУШЕВАТЬ

ЧЧСЧС

КУСТЫ

PAGE  4


Языки информатики

Примеры:

  •  русский
  •  английский
  •  китайский и др.

Языки двоичных кодов

Языки программирования

Командные языки ОС

Языки представления знаний и др.

Другие языки: яз. математики; яз. музыки; яз. химии;

яз. дорожных знаков и пр.

Язык – система символьного представления информации

Естественные языки

Формальные языки

Обработка

Без применения технических средств

(«в уме»)

С применением технических средств (в т.ч. на компьютере)

Виды обработки:

  •  математические вычисления
  •  логические рассуждения
  •  поиск
  •  структурирование
  •  кодирование

Правила обработки:

  •  алгоритмы

Органы

чувств – биологические каналы человека

Технические каналы связи: телефон, радио и д.р.

Характеристики:

скорость передачи, пропускная способность, защита от шума

Передача

Источник

Канал

Приемник

Хранение

Носители информации (память)

нутренняя память

Внешняя память

Хранилище информации

Характеристики:

объем информации, надежность хранения, время доступа

Кибернетический

подход

Информация – содержание символьной последовательности

Количество информации – объемная мера текста (символьной последовательности)

Декларативные знания

l=ik

l-кол-во информации в символьном сообщении;

i-информационный вес символа

k-число символов в сообщении

EMBED Equation.3   EMBED Equation.3  

N-мощность алфавита

i=1 бит

если N=2

Процедурные знания

Количество информации – мера увеличения знаний

EMBED Equation.3  

i-кол-во информации в сообщении о событии;

p-вероятность события

i=1 бит

если p=1/2

Единицы информации: бит, байт, Кбайт, Мбайт, . . .

Содержательный подход  с т.з. человека

Информация –

знания

ИНФОРМАЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ (ТРИ СОСТАВЛЯЮЩИЕ)

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

ЭВМ

Системный блок

Устройства

Ввода - вывода

память

процессор

ОП

ВП

ПП

УУ

АЛУ

дисковод

клавиатура

мышь

сканер

принтер

монитор

ПАМЯТЬ

Адресные регистры

Шина данных

Регистры общего назначения

Адресная  шина

ПРОЦЕССОР

ПРОЦЕССОР

Оперативная память

Кэш-память


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61937. Оркестрова інтермедія написана Миколою Римським-Корсаковим 15.75 KB
  Ласкавинки посилаємо Працювати починаємо Перевірка готовності до уроку Любі діти сьогодні на уроці вам нічого не знадобиться тож відкладіть усе зайве сядьте рівнесенько і налаштуйтесь на плідну працю Повідомлення теми і мети уроку Вступне слово вчителя...
61938. Русская классическая музыка 17.12 KB
  Она ему так понравилась что он ее использовал в своем более крупном произведении который называется Концерт может кто-то скажет что такое концерт ответы детей Это произведение в котором солист и оркестр как бы соревнуются между собой.
61939. Методические особенности использования музыки на уроках физкультуры в школе 14.77 KB
  Лучше всего этим требованиям отвечают учебные задания выполняемые учащимися во время разминки во вводной части урока во время совершенствования ранее изученных упражнений и специальных двигательных навыков в основной части а также во время выполнения...
61940. Формирование общественного мнения отделением информации и общественных связей Управления внутренних дел по Владимирской области 412 KB
  Основная цель дипломной работы заключается в комплексном социологическом исследовании связей с общественностью органов внутренних дел как функции управления, а также выработке научно-практических рекомендаций, направленных на повышение эффективности деятельности пресс-службы органов внутренних дел Владимирской области посредствам формирования развитой системы социальных коммуникации.
61941. На пороге Экологической катастрофы 31.88 KB
  Цели: расширить представление детей о взаимосвязях в природе, о способах сохранения и оказания помощи природе; ознакомить с фактами уничтожения природы в России; способствовать формированию положительной нравственной оценки таких качеств личности, как экологическая культура, экологическая грамотность...
61945. Наречие в предложении. Синтаксическая роль наречия 17.03 KB
  Задачи: научиться отличать в предложении наречия от кратких причастий; научиться отличать в предложении наречия от существительных с предлогами и других существительных в косвенных падежах; синтаксическая роль местоименных наречий в предложении.