2014-02-02
5330
Запоминающее устройство, о котором шла речь, называется оперативным запоминающем устройством (ОЗУ). Оно имеет высокое быстродействие и физически размещается рядом с процессором. Помимо этого имеется и внешнее (или долговременное) запоминающее устройство (ВЗУ). Оно имеет больший объем (при более низком быстродействии) и может хранить информацию достаточно долго, тогда как из оперативной памяти вся информация исчезает после выключения компьютера.
Технические средства реализации информационных процессов
Последовательность операций, которую должен выполнять компьютер, записанная в доступной для него форме, называется программой (программой на машинном языке). То обстоятельство, что компьютер работает по программе, составляет сущность программного принципа управления работой компьютера. Процесс разработки программ для компьютера называется программированием.
Современные компьютеры обеспечивают хранения информации, а также ее обработку в соответствии с алгоритмом решения задачи.
|
|
|
Информатика – наука, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, передачи и преобразования с использованием компьютерных технологий.
Тема: Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.
1. Предмет информатики. Основные задачи.
2. Понятие информации. Качество и количество информации.
3. Кодирование и квантование сигналов. Системы счисления.
4. Информационные технологии. Информационный ресурс.
Информатика – это наука о передаче и преобразовании информации, алгоритмических средствах ее обработки и техническом обеспечении этих процессов.
В связи с широким распространением персональных компьютеров не только как средства обработки информации, но также как оперативных средств коммуникации (электронная почта), возникают проблемы, связанные с обеспечением защиты информации от преднамеренных и случайных искажений и несанкционированного доступа, что представляет самостоятельную достаточно сложную задачу. Ее решение является одной из важнейших задач информатики.
В настоящее время с помощью компьютеров решаются самые разнообразные задачи. Это также эффективное средство для хранения информации и связи с внешним миром (например, посредством глобальной сети Интернет).
В самом общем виде компьютер представляет собой устройство (точнее, совокупность взаимосвязанных устройств), которое способно хранить информацию и выполнять определенный набор элементарных арифметических и логических операций, таких, как "сложить два числа", "перемножить два числа", "сравнить два числа" и т.п. Выполнив одну операцию, компьютер автоматически переходит к выполнению следующей операции и, таким образом, может выполнять длинные цепочки операций без вмешательства человека. Скорость выполнения операций компьютером очень высокая: до миллионов и миллиардов операций в секунду.
|
|
|
Программа на машинном языке является очень детальной, и форма ее представления неудобна для человека. Как правило, программы составляют на так называемых алгоритмических языках, более естественных и удобных для человека, а преобразование программы в машинную форму осуществляет сам компьютер с помощью специальных программ – трансляторов (компиляторов).
Прежде чем писать программу, нужно продумать последовательность действий, которая приведет к решению поставленной задачи, т.е. разработать алгоритм решения задачи. Алгоритм – это четкое описание последовательности действий, которые необходимо выполнить для решения задачи (подробнее рассматривается в последующих лекциях). Алгоритм, записанный на языке понятном компьютеру, например, каком-либо алгоритмическом языке, называется программой.
З составных части информатики
• Алгоритмические средства,
• Программные средства,
• Технические средства.
• Информация – это совокупность разнообразных данных, сведений, сообщений, знаний, умений и опыта, необходимых кому-либо.
• Данные – это результаты наблюдений над объектами и явлениями, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся.
• Информационный процесс – процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использование информации.
Качественные характеристики информации
• Понятность,
• Достоверность,
• Полнота,
• Ценность,
• Своевременность.
• Сообщение – форма представления каких-либо сведений в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т. д.
• 1 бит – количество информации, необходимой для того, чтобы различать два равновероятных события
Формула измерения количества информации (по Хартли)
• i = log2(N),
• где i – количество информации,
N – множество равновероятных сообщений.
• Кодирование / декодирование – операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.
• Битом называют наименьшую «порцию» памяти, необходимую для хранения одного из 2-х знаков: 0 или 1
• Байт = 8 битам
1 Килобайт(Кбайт)=1024 байт=210 байт
1 Мегабайт(Мбайт)=1024 Кбайт=220 байт
1 Гигабайт(Гбайт)=1024 Мбайт=230 байт
1 Терабайт(Тбайт)=1024 Гбайт=240 байт
1 Петабайт(Пбайт)=1024 Тбайт=250 байт
• Система счисления – математическая модель или знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью цифр.
• Основание позиционной системы счисления (q) – это число цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления.
• Дискретизация – процесс разбиения сигнала на отдельные составляющие, взятые в определенные тактовые моменты времени to, t1, t2,…tn через четко определенные тактовые интервалы времени.
• Квантование – замена отдельных составляющих исходного дискретного значения сигнала ближайшим уровнем квантования, сдвинутых друг относительно друга на промежуток, называемый шагом квантования.
• Кодирование квантования – перевод значения уровня квантования в конкретный двоичный код.
• Информационная технология – совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
• Информационные ресурсы – это идеи человечества и указания по реализации этих идей.
|
|
|
• Система – любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как совокупность разнородных объектов, объединенных для достижения определенного результата.
• Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке информации.
Информационные системы (по технической базе)
• Простейшие,
• На базе локальной сети,
• На базе глобальной сети.
Информационные системы (по назначению)
• Информационно-справочные или информационно-поисковые,
• Управляющие,
• Обучающие,
• Экспертные.
•
• 1. Аппаратная реализация компьютера.
• 2. Процессор.
• 3. Системная память (ОЗУ, ПЗУ, кэш).
• 4. Системные шины и контроллеры.
• 5. Внешняя память (НГМД, НЖМД, СD-ROM, стример, флеш -накопитель)
• 6. Устройства ввода данных (клавиатура, манипуляторы, сканер, цифровая камера).
• 7. Устройства вывода данных (монитор, принтер, плоттер).
• 8. Устройства ввода и вывода данных (звуковая карта, модем)
• Компьютер – универсальное многофункциональное электронное программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки, хранения и обмена информацией с внешними объектами.
• Основу компьютера составляет аппаратура (hardware), состоящая из электронных и электромеханических элементов и устройств.
• Принцип действия компьютера состоит в выполнении программ (software), заранее заданных и четко определенных последовательностей арифметических, логических и прочих операций.
Виды компьютеров
• Настольный,
• Портативный (ноутбук),
• Карманный (КПК).
•
Основными устройствами, входящими в состав компьютера, являются процессор, запоминающее устройство, устройства ввода и вывода (рис. 1). Процессор выполняет операции и координирует работу всех устройств. В его состав входит арифметико-логическое устройство и устройство управления. В запоминающем устройстве (или памяти) хранится программа и данные, обрабатываемые этой программой. Команды на выполнение отдельных операций и данные, над которыми операция должна быть выполнена, по очереди передаются в процессор. Результаты выполнения операций передаются обратно в память. Таким образом, память и процессор при выполнении программы постоянно обмениваются информацией.
|
|
|
Наиболее часто для длительного хранения информации используются жесткие диски (винчестеры), гибкие диски (дискеты), а также лазерные диски (CD-ROM) и флеш-карты.
•
Состав настольного компьютера
• Системный блок,
• Клавиатура,
• Монитор.
Состав системного блока
• Системная плата,
• НГМД,
• НЖМД,
• СD-ROM,
• Блок питания.
Оперативная память состоит из элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух устойчивых состояний (двоичных запоминающих элементов). Одному из двух возможных состояний ставится в соответствие 0, другому – 1. Некоторое количество двоичных элементов, соединенных для размещения одного значения (числа) называется ячейкой памяти. Более подробно структура памяти и способы представления информации будут рассмотрены в дальнейшем.
В качестве устройства ввода обычно используется клавиатура, а в качестве устройства вывода – экран дисплея или печатающее устройство (принтер).
Для решения на компьютере задача должна быть разбита на элементарные операции и каждая записана в виде отдельной команды. Цепочка таких команд и представляет собой программу.
• Центральный процессор или микропроцессор – это основной функциональный компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Системная память
• ОЗУ,
• ПЗУ,
• Кэш.
• Оперативная память (ОЗУ) – память с произвольным доступом – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных.
• Постоянная память (ПЗУ) – энергонезависимая память, используемая для хранения данных, не требующих изменений.
• Кэш-память, или сверхоперативная память, - очень быстрое ЗУ небольшого объема, используемое при обмене данными между процессором и оперативной памятью.
• Контроллер или адаптер – устройство для управления внешним устройством и связи его с центральным процессором.
• Системная шина – магистраль, обеспечивающая взаимодействие контроллеров с микропроцессором и оперативной памятью.
Внешняя память
• НЖМД (винчестер),
• НГМД,
• CD-ROM,
• Стример,
• Флеш-накопитель.
Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД)
• Гибкий диск или дискета – носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защищенной оболочке.
Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД)
• НЖМД (винчестер) – массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала.
Накопители на компакт-дисках
• Компакт – диск (CD-ROM) – постоянное запоминающее устройство, выполненное с использованием специальной оптической технологии.
Накопители на магнитной ленте (стримеры)
• Стример – устройство для резервного копирования больших объемов информации. В качестве носителя применяются кассеты с магнитной емкостью 12 Гбайт и больше.
Устройства ввода информации
• Клавиатура – устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатающей машинки и некоторые дополнительные клавиши: управляющую клавишу, функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.
• Курсор – светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак.
• Драйвер – программа, расширяющая возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся устройств.
•
Манипуляторы – специальные устройства управления курсором
Мышь,
• Джойстик,
• Трекбол,
• Тачпад (сенсорная панель),
• Дигитайзер.
• Джойстик – стержень-ручка, отклонение которого от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Применяется в компьютерных играх.
• Трекбол – устройство управления курсором. Небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть её корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает соответственно курсор.
• Тачпад (сенсорная панель) – прямоугольная панель, чувствительная к нажатию пальцами. Используется в ноутбуках для управления курсором, играет ту же роль, что и мышь.
• Дигитайзер – устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму.
• Сканер – устройство для ввода в компьютер документов: текстов, чертежей, графиков, рисунков, фотографий. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.
• Цифровые камеры (видеокамеры, фотоаппараты) позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом (компьютерном) формате.
Устройства вывода информации:
• Монитор (дисплей) – устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблицы, рисунка, чертежа и т. д.).
Виды мониторов:
• Монитор на электронно-лучевой трубке,
• Жидкокристаллический монитор.
Размер и разрешающая способность экрана
| 14 дюймов | 640х480 точек |
| 15 дюймов | 800х600 точек |
| 17 дюймов | 1024х768 точек |
| 19 дюймов | 1280х1024 точек |
• Видеокарта – электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой монитора.
• SVGA (Super Video Graphics Array) –супервидеографический массив
• Принтер – печатающее устройство, которое выводит из компьютера и преобразует закодированную информацию в форму удобную для чтения на бумаге.
Виды принтеров:
• Матричный,
• Лазерный,
• Струйный.
• Плоттер (графопостроитель) – устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера
•
Устройства ввода-вывода информации
• Звуковая карта,
• Модем.
• Звуковая карта – специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить и создавать его программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора или другого оборудования.
• МОДЕМ – устройство, обеспечивающее преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона (МОдуляцию), а также обратное преобразование (ДЕМодуляцию). Используется для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.
1) Понятие системного программного обеспечения
2) Операционная система
3) Системы программирования
4) Пакеты прикладных программ
5) Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, которые могут выполняться вычислительной системой.
Категории ПО:
• Системное ПО,
• Системы программирования,
• Пакеты прикладных программ.
• Системное программное обеспечение (System Software) – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и компьютерных сетей.
• Сервисное ПО или утилиты – вспомогательные программы, дополняющие и расширяющие возможности ОС
Сервисное ПО:
• Программы контроля, тестирования и диагностики,
• Программы-драйверы,
• Программы-упаковщики (архиваторы),
• Антивирусные программы,
• Программы оптимизации и контроля качества дисков,
• Программы форматирования и восстановления информации,
• Коммуникационные программы, организующие межкомпьютерный обмен,
• Программы для записи CD-ROM, CD-RW,
• Программы для управления ОЗУ.
Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратной частью компьютера, прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.
Функции ОС:
• Управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием,
• Управление выполнением программ,
• Организация хранения информации во внешней памяти,
• Взаимодействие пользователя с компьютером.
Управление работой периферийных устройств
• Драйвер устройства – программа ОС для управления периферийными устройствами: дисководами, монитором, клавиатурой, принтером, манипулятором «мышь» и др.
Виды драйверов
• Стандартные,
• Загружаемые.
• Стандартные (внутренние) драйверы – программы, которые находятся внутри BIOS (базовая система ввода-вывода) или её модуля расширения и служат для управления внешними устройствами, входящими в стандартный комплект поставки ПК.
• Загружаемые (внешние, устанавливаемые) драйверы – хранящиеся на диске и предназначенные для управления внешними устройствами, отличающимися от стандартных.
Управление выполнением программ
• Прерывания – это процедуры (небольшие программы), которые компьютер вызывает для выполнения определенной задачи.
Типы прерываний:
• Аппаратные,
• Логические,
• Программные.
•
