Шпаргалка по информатике. шпаргалка Инф. 1. История становления информатики, как науки, ее связь с другими науками
 Скачать 0.86 Mb.
|
| Способы передачи информации, способы восприятия информации. Деятельность человека всегда была связана с передачей информации. Древний способ передачи - письмо, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. Человечество придумало много устройств для быстрой передачи информации: телеграф, радио, телефон, телевизор. К числу устройств, передающих информацию с большой скоростью, относятся электронные вычислительные машины, хотя правильнее было бы сказать телекоммуникационные сети. В передаче участвуют две стороны: источник - тот, кто передает информацию, приемник - тот, кто ее получает. Очень часто при передаче информации возникают помехи. И тогда информация от источника к приемнику поступает в искаженном виде. Ошибки, возникающие при передаче информации, бывают 3-х видов: часть правильной информации заменяется на неправильную; к передаваемой информации добавляются лишние, посторонние сообщения; часть информации при передаче пропадает. Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. В процессе передачи информация может теряться, искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи по радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи (шумы) искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации, - криптология. На протяжении ХХ века сменялось множество способов обмена информацией. Если в XIX веке носителем информации была бумага, а средством передачи была почтовая служба, то в ХХ веке информация стала передаваться гораздо быстрее с помощью телеграфа, в голосовой форме обмениваться информацией можно по телефону, радио и телевидение призваны только для получения человеком информации. В наши дни есть огромное количество способов передачи информации, причем в любой форме. Телефонные линии до сих пор остаются самым удобным средством передачи информации, но теперь ими обслуживаются не только телефоны, но и самое большое достижение процесса информатизации – Internet, содержащий большую часть информации со всей планеты. Компьютер – это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения. Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные к глобальной информационной сети Internet, чтобы пользователь мог получить необходимую информацию в любом месте, в удобное для него время. Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления. Существует множество компаний и корпораций, специализирующихся на разработках программного обеспечения, операционных систем, усовершенствовании и разработке новых более совершенных компьютеров, приспособлений для ввода и вывода информации, аксессуаров для удобства обращения с компьютером и ускорения обработки информации. Что касается самой информации, то до сих пор одним из наиболее важных способов ее передачи между людьми служит документ. Информация, содержащаяся в документе, может быть предоставлена в различных формах, большая часть из которых отображается на различных носителях. Текст, графика, видео, аудио – все может быть передано, показано, распространено и обработано в виде цифрового файла документа. Есть виды весьма важных бумажных документов, у которых может не быть электронного двойника. это архивная информация. чертежи выпускаемых изделий, разработанные без применения средств автоматизации документы ваших партнеров по бизнесу. Перенос большей части производственного процесса, в котором появляются новые разработки, идеи, требующие разработки на специальных программах, которые в свою очередь тоже совершенствуются и занимают в компьютере все больше дискового пространства, ставит задачу – увеличение того самого дискового пространства, оперативной памяти, нового программного обеспечения. Это подталкивает компьютерные корпорации на все новые разработки, например, в области обмена большим количеством данных между компьютерами, не подключенными к сети. Во всех этих случаях идет одностороннее получение информации, то есть пользователь получает необходимую информацию, считывая ее с носителя. А можно ли обмениваться электронной информацией (текстовыми документами, чертежами, рисунками, аудио- и видеодокументами) в двустороннем порядке? Конечно, можно, если ваш компьютер подключен к глобальной сети Internet и имеет необходимое оборудование и программное обеспечение. Видеоконференции Internet – очень экономичная альтернатива традиционным фирменным системам, но для их проведения нужны каналы связи с более высокой пропускной способностью, нежели для телефонных переговоров в Internet, поэтому они привлекают внимание, прежде всего, пользователей из делового мира. В изделиях для совместной работы через Internet реализовано множество интерактивных технологий, которые позволяют организовать тесное взаимодействие и обмен информацией между членами импровизированных рабочих групп. Несколько пользователей могут совместно работать с одной прикладной программой, обсуждать возникающие идеи, дискутировать и обмениваться файлами. Но, несмотря на то – большая ли это корпорация или маленькая фирма, появилась новая проблема – проблема безопасности сети. За последние годы тысячи компаний обзавелись узлами Web, а их служащие получили доступ к электронной почте и программам просмотра Internet. В результате у любого постороннего лица с элементарными познаниями в области сетевых технологий и недобрыми намерениями появился способ для проникновения во внутренние системы и сетевые устройства компании: через канал связи Internet. Попав внутрь, «взломщик» найдет способ получить интересующую его информацию; разрушить, изменить или похитить данные. Даже самая широко используемая служба Internet, электронная почта, изначально уязвимы: любой человек, имеющий анализатор протоколов, доступ к маршрутизаторам и другим сетевым устройствам, участвующим в обработке электронной почты на пути ее следования из одной сети в другую через Internet, может прочитать, изменить и стереть информацию вашего сообщения, если не приняты специальные меры обеспечения безопасности. Изготовители сетевых средств защиты информации быстро откликнулись на потребности Internet, адаптировав существующие технологии аутентификации и шифрования для каналов связи Internet и разработав новые защитные продукты. | Информационные технологии и их место и роль в структуре финансово-экономических органов МВД России. Современный период развития органов внутренних дел характеризуется расширением использования современных информационных технологий в их деятельности. Цель их применения состоит в достижении более высокого качества, изменении содержания и характера труда сотрудников. Благодаря автоматизации целого ряда информационных процессов работники органов внутренних дел освобождаются от рутинных, трудоемких операций и могут основное время посвятить анализу актуальных проблем и выработке действенных мер их решения. В то же время, несмотря на положительные примеры использования современных информационных технологий в органах внутренних дел, практика показывает, что многие теоретические, методологические, организационные, правовые и технические вопросы еще требуют своего разрешения. Наиболее актуальными являются проблемы правового регулирования процессов информатизации и обеспечения информационной безопасности в правоохранительной сфере. Необходимо признать, что информатизация органов внутренних дел, насыщение их современными информационными технологиями в настоящее время не обеспечены законодательной базой в достаточной степени. Несмотря на принятие ряда ведомственных нормативных правовых актов, затрагивающих отдельные аспекты данной проблемы, детально проработанной нормативной правовой базы информатизации, которая отвечала бы современным условиям, до сих пор не создано. Настоящее состояние правового обеспечения информационной безопасности органов внутренних дел также характеризуется фрагментарностью, недостаточной согласованностью используемых правовых механизмов и противоречивостью правовых норм. Остро стоит проблема отставания ведомственной нормативной базы МВД России от норм общегосударственной системы обеспечения информационной безопасности, в частности, руководящих документов Гоетехкомис-сии России и Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации, Ситуация осложняется возникновением и стремительным развитием такого опасного явления, как информационное противоборство в правоохранительной сфере, которое до настоящего времени не нашло должного отражения в правовых актах. Не решены принципиальные для формирования единой нормативной правовой базы теоретические вопросы, относящиеся к раскрытию юридически значимого содержания таких базовых понятий, как «информатизация органов внутренних дел» и «информационная сфера органов внутренних дел». Во многом это связано с отсутствием системного правового взгляда на более общие понятия: «информационное право», «информационное противоборство в правоохранительной сфере», «современные информационные технологии», «правовой режим конфиденциальной информации», «информация как объект права», «право собственности на информацию». Следует отметить, что изучению вопросов отмеченных проблем уделялось определенное внимание. Об этом свидетельствует ряд принятых законодательных и иных, в том числе ведомственных, нормативных актов. | 6. Понятие финансово-экономической информациии ее обработки. С экономической информацией осуществляется много операций, которые по признаку однородности и целевых функций объединяются в ин. процедуры. Стадия сбора. Включает первоначальное восприятие и прием информации, возникающие в результате действия источников информации. Примером таких источников служат подразделения производственно-хозяйственной деятельности, а также деятельность директивных органов управления. При первоначальном сборе ставится задача уловить объективно информацию, и соотв. образом ее представить. Поэтому первоначальный сбор сопровождается представлением. Экономическая информация при первоначальном сборе прежде всего регистрируется. Прием регистрация данных. Он является разновидностью сбора информации. Эта процедура сопровождается обычно оформлением поступившей информации и определение ее дальнейшего использования. При сборе данных ставится гл. цель – получить точное, своевременное, достоверное и полное отображение явлений эк. жизни, директивных и иных заданий. Собранная или полученная информация включается в стадию преобразования. Информация изменяется в пространстве, времени, с формально содержательной стороны. В соответствии с этим выделяют три информационные процедуры: передача, хранение, обработка. Передаваемая информация изменяется в пространстве. Различают несколько вариантов процедуры в зависимости от вида передачи – физическое перемещение носителей и дистанционная передача данных по телеграфным каналам. При дистанционной передаче по каналам могут передаваться исходные данные задач, подлежащих автоматизированному решению и результаты решений. Такая разновидность информационной передачи называется двусторонней. Если передаются только исходные данные, то связь – односторонняя. Процедура хранения информации реализуется в нескольких вариантах, в зависимости от формы представления информации. Например, хранение в запоминающем устройстве ЭВМ, длительное архивное хранение. Процедура хранения информации обычно завершается поиском ее соответствующих единиц для дальнейшего использования. Поиск органически связан с хранением. В процессе хранения информация может утрачивать свою ценность под влиянием фактора времени или в силу возникших обстоятельств. Иногда это влечет за собой изъятие единиц информации, их уничтожение, но знач. чаще единицам присваивают новое значение – актуализация данных. Посредством ее значения определенных единиц поддерживаются на заданном уровне. Обработка информации необходима для изменения ее единиц по форме и значению и заключается в получении результативной информации. Достигается это посредством использования значительного числа арифметических и логических операций. Обработке подлежит не только информация, но и ее структурное преобразование и информационные отношения. Вычислительная обработка занимает ведущее место как по объему, так и по значимости в АСОД и АСУ. Стадия потребления информации включает получение готового продукта (выходной информации) и ее использование. Оно выходит за рамки компетенции АСОД. Выходная информация предназначена для принятия управленческих решений, их формирования, а также для директив вышестоящих органов управления. Поскольку потребление информации состоит и в новом включении информации в процедуру сбора и преобразования, то уместно говорить о кругообороте эк. информации. Это следующие процедуры: представление, кодирование, размножение, идентификация. Рассмотрение стадий информационных процедур может конкретизироваться в процессе реализации разных управленческих работ на предприятии. Например, в бухгалтерской работе выделяют первичный учет и непосредственный учетный процесс, включающий стадии обработки данных и потребления информации. В АХД можно выделить формирование информации для эк. анализа и аналитические расчеты и далее выработку управленческих решений. Терминам «специальный математический аппарат» объединяется ряд математических разделов прикладного содержания. К ним относятся математические методы, пригодные для рационального решения задач на ЭВМ и эк-мат. модели, ориентированные на решение экономических задач. Мат. методы в экономике: математическое программирование, математическая логика, теория игр, теория множеств и др. Эк-мат модели составляют особый класс моделей. Распространено определение понятия модели как условного отображения некоторого объекта. Специфика класса заключается в том, что эти модели представляют экономические объекты абстрактно, а не в физическом образе. Они связаны с математикой, мат. выражениями, использованием соответствующих информационных языков для отображения объектов народного хозяйства. Иногда мат моделями называют все модели независимо от возможности расчета числовых величин. Но известен другой подход – когда математическими считаются лишь модели, содержащие формальные отношения. В этом случае модели для расчета конкретных числовых величин относятся к числовым моделям. По технике реализации модели бывают ручные и машинные. Применение ЭВМ значительно расширило границы использования моделей, так как часть моделей не поддается вообще ручной реализации. С позиции связей моделей с определенными уровнями и звеньями народного хозяйства подразделяются: на макро, и микроэкономические. |
| 7. История развития средств вычислительной техники. Поколения ЭВМ. Классификация ЭВМ. Попытки автоматизировать вычислительные процессы предпринимались на всех этапах развития человеческой цивилизации. VI в. до н. э. - Пифагор ввел понятие числа как основу всего сущего на земле. V в. до н. э. - остров Саламин - первый прибор для счета «абак». IV в. до н. э. - Аристотель разработал дидуктивную логику. III в. до н. э. - Диофант Александрийский написал «Арифметику» в 13 книгах. IX в. - Аль-Хорезми обобщил достижение арабской математики и ввел понятие алгебры. XV в. - Леонардо да Винчи разработал проект счетной машины для выполнения действий над 12- разрядными числами. XVI в. - изобретены русские счеты с 10-чной системой счисления. XVII в. - Англия - логарифмические линнейки. 1642 г. - Паскаль разработал модель вычислительной машины для выполнения арифметических действий (построена в 1845 г. и имела название «Паскалево колесо»). 1801-1804 гг. - Жаккар использовал перфокарты для управления ткацким станком. 1820 г. - Карл Томас изобрел арифмометр. 1823 г. - Чарлз Бэбидж разработал проект вычислительной машины из 3 частей (программно управляемая машина): - склад (хранение чисел) - фабрика (выполнение операций над числами) - устройство управления с помощью перфокарт 1826 г. - введено понятие о полупроводниках. 1834 г. - впервые использован термин кибернетика для обозначения макета управления государством. XIX в. 30-40 гг. - Морзе изобрел систему кодирования информации. 1864 г. - Максвелл - теория электромагнитного поля. 1885 г. - Берроуз разработал машину, печатающую исходные данные и результат. 1886 г. - Холлерн (США) изобрел табулятор на перфокартах (начало существования фирмы IBM). 1928 г. - теория фон Неймана. 1929 г. - Волков изобрел цветное телевидение. 1931 г. - использование в вычислительных машинах двоичной системы счисления. 1940 г. - Нейман создает первый компьютер «MANIAC». 1945 г .- Нейман изобрел машину где числа и программы хранились в памяти. 1946 г. - первая ЭВМ в США (сложение за 0,2 с.). 1948 г. - изобретение транзистора. 1951 г. - изобретена в СССР МЭСМ. 1952-1953 гг. - изобретена в СССР БЭСМ. 1952 г. - Англия - Даммер выдвинул идею интегральных схем. 1953 г. - операторный метод программирования. Разработаны и изготовлены ЭВМ «УРАЛ», «МИНСК», «КИЕВ». 1957 г. - разработаны языки «Фортран» и «Алгол». 1960 г. - язики «Кобол», «Лого». 1970 г. - язык «Паскаль». 1971 г. - выпущен первый микропроцессор (США). 1976 г. - изготовлен синтезатор речи для ЭВМ. 1981 г. - первый персональный компьютер фирмы IBM, проект ЭВМ пятого поколения в Японии. 1981-87 г. - IBM PC XT; PC AT. 1993 г. - первый процессор класса Pentium. Классификация и развитие вычислительной техники. ЭВМ - это электронное устройство, способное автоматически принимать перерабатывать, хранить, накапливать, обновлять и выдавать информацию. Первой электронной вычислительной машиной принято считать машину ENIAC (США, 1946 г.) Первой вычислительной машиной в СССР была МЭСМ, построенная под руководством академика Лебедева в 1951 г. Первой серийно выпускавшейся ЭВМ в США стала IBM – 701(1951 г.), в СССР ЭВМ БЭСМ – 1 (1952 г.) Развитие вычислительной техники обычно принято привязывать к изменению элементной базы, на которой она строится, в связи с этим можно выделить несколько поколений ЭВМ: 1. Поколение начало 50-х годов. Элементная база – электронные лампы. Техника этого поколения характеризовалась низкой надежностью, большими габаритами, высоким энергопотреблением, программированием в кодах. 2. Поколение конец 50-х начало 60-х. Элементная база – полупроводники. Повысилась надежность работы, уменьшилось энергопотребление были разработаны первые алгоритмические языки. 3. Поколение 60-е первая половина 70-х годов. Элементная база первые интегральные микросхемы, многослойный печатный монтаж. Резкое уменьшение габаритов вычислительной техники, дальнейшее повышение надежности, быстродействия. ЭВМ применяются в промышленных масштабах, организован доступ с удаленных терминалов. 4. Поколение конец 70-х начало 80-х годов. Элементная база – микропроцессоры, большие и сверх большие интегральные микросхемы. Дальнейшее уменьшение размеров, повышение быстродействия ЭВМ их надежности. Начало выпуска персональных компьютеров. 5. Поколение наши дни. Ведутся исследования в области оптоэлектроники и построению на ее базе ЭВМ, разрабатываются новые поколения интеллектуальных систем, развивается концепция сетевых вычислений. По своим параметрам вычислительную технику принято разделять на: ¨ СуперЭВМ: производительность – 1000-100000 MIPS, оперативная память – 2000-10000 Мб, разрядность 128 бит. ¨ Большие ЭВМ: производительность – 2000-10000 MIPS, оперативная память – 256-10000 Мб, разрядность 32-64 бит. ¨ Мини ЭВМ: производительность – 1-100 MIPS, оперативная память – 16-512 Мб, разрядность 16-64 бит. ¨ Микро ЭВМ: производительность – 1-100 MIPS, оперативная память – 4-256 Мб, разрядность 16-64 бит. MIPS – миллион операций в секунду над числами с фиксированной запятой. В начале 80-х годов начался период массового использования ПК. Главная их особенность - ориентация на постоянное обучение пользователя и надежную защиту ПК от ошибочных действий. ПК - называется диалоговая система индивидуального пользования, реализуемая на базе микропроцессорных средств, малогабаритных внешних запоминающих устройств и устройств регистрации данных, обеспечивающая доступ ко всем ресурсам ЭВМ посредством развитой системы программирования на базе языков высокого уровня. Согласно спецификации PC99 персональные компьютеры разделены на пять подвидов. 1. Потребительские - процессор 300 МГц, ОЗУ 32 Мб. 2. Деловые ПК, бизнес ПК - процессор 300 МГц один или несколько, ОЗУ 32-64 Мб. 3. Развлекательные - процессор 300 МГц один или несколько, ОЗУ 64 Мб. 4. Рабочие станции - процессор 400-450 МГц один или несколько, ОЗУ 128 Мб контроль ошибок. 5. Мобильные ПК - процессор 233 МГц, ОЗУ 32 Мб. | 8. Архитектура, структура, элементная база ЭВМ. С середины 60-х годов очень сильно изменился подход к созданию вычислительных машин. Вместо разработки аппаратуры и средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из синтеза аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на главный план выдвинулась концепция взаимодействия. Так возникло новое понятие -- архитектура ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности вычислительной машины при решении соответствующих типов задач. Архитектура ЭВМ охватывает значительный круг проблем, связанных с созданием комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих большое количество определяющих факторов. Среди этих факторов основными являются: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство в эксплуатации, а одним из основных компонентов архитектуры считаются аппаратные средства. Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от структуры ВС. Структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и описывает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а только наиболее необходимые, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства. Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно - математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Современную архитектуру компьютера определяют следующие принципы: Принцип программного управления. Принцип программы, сохраняемой в памяти. Принцип произвольного доступа к памяти.. На основании этих принципов можно утверждать, что современный компьютер - техническое устройство, которое после ввода в память начальных данных в виде цифровых кодов и программы их обработки, выраженной тоже цифровыми кодами, способно автоматически осуществить вычислительный процесс, заданный программой, и выдать готовые результаты решения задачи в форме, пригодной для восприятия человеком. Реальная структура компьютера значительно сложнее, чем рассмотренная выше (ее можно назвать логической структурой). В современных компьютерах, в частности персональных, все чаще происходит отход от традиционной архитектуры фон Неймана, обусловленный стремлением разработчиков и пользователей к повышению качества и производительности компьютеров. Качество ЭВМ характеризуется многими показателями. Это и набор команд, которые компьютер способный понимать, и скорость работы (быстродействие) центрального процессора, количество периферийных устройств ввода-вывода, присоединяемых к компьютеру одновременно и т.д. Главным показателем является быстродействие - количество операций, какую процессор способен выполнить за единицу времени. На практике пользователя больше интересует производительность компьютера - показатель его эффективного быстродействия, то есть способности не просто быстро функционировать, а быстро решать конкретные поставленные задачи. Как результат, все эти и прочие факторы способствуют принципиальному и конструктивному усовершенствованию элементной базы компьютеров, то есть созданию новых, более быстрых, надежных и удобных в работе процессоров, запоминающих устройств, устройств ввода-вывода и т.д. Тем не менее, следует учитывать, что скорость работы элементов невозможно увеличивать беспредельно (существуют современные технологические ограничения и ограничения, обусловленные физическими законами). Поэтому разработчики компьютерной техники ищут решения этой проблемы усовершенствованием архитектуры ЭВМ. Так, появились компьютеры с многопроцессорной архитектурой, в которой несколько процессоров работают одновременно, а это означает, что производительность такого компьютера равняется сумме производительностей процессоров. В мощных компьютерах, предназначенных для сложных инженерных расчетов и систем автоматизированного проектирования (САПР), часто устанавливают два или четыре процессора. В сверхмощных ЭВМ (такие машины могут, например, моделировать ядерные реакции в режиме реального времени, прогнозировать погоду в глобальном масштабе) количество процессоров достигает нескольких десятков. Скорость работы компьютера существенным образом зависит от быстродействия оперативной памяти. Поэтому, постоянно ведутся поиски элементов для оперативной памяти, затрачивающих меньше времени на операции чтения-записи. Но вместе с быстродействием возрастает стоимость элементов памяти, поэтому наращивание быстродействующей оперативной памяти нужной емкости не всегда приемлемо экономически. В истории развития вычислительной техники принято выделять поколения ЭВМ. Переход от одного поколения к другому связан со сменой элементной базы на которой построен компьютер. Выделяют следующие четыре поколения ЭВМ: первое поколение: 1946-1957 годы; элементная база – электронные вакуумные лампы; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – до 100 байт; быстродействие — до 10000 операций в секунду; второе поколение: 1958-1964 годы; элементная база – транзисторы; ОЗУ — до 1000 байт; быстродействие — до 1 млн. операций в секунду; третье поколение: 1965-1975 годы; элементная база – малые интегральные схемы; ОЗУ — до 10 Кбайт; быстродействие – до 10 млн. операций в секунду; четвертое поколение: 1976 год; элементная база — большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы; ОЗУ — от 100 Кбайт и выше; быстродействие — свыше 10 млн. операций в секунду. Следует заметить, что граница между третьим и четвертым поколениями ЭВМ по признаку элементной базы достаточно условна: произошло, скорее количественное изменение параметров элементной базы. Кроме того, единица измерения быстродействия компьютера "операции в секунду" устарела. Она не достаточно правильно отражает быстродействие. Для компьютеров первых поколений под "операцией" часто понимали сложение двух целых чисел определенной длины. Операция умножения выполнялась в десятки раз медленнее, чем сложение. Поэтому для современных компьютеров чаще используется характеристика — тактовая частота. Тактовая частота – это количество импульсов в секунду (герц), генерируемых тактовым генератором компьютера. Тактовая частота — более мелкая единица измерения, чем операции в секунду. Фирмы — производители компьютеров стремятся к тому, чтобы уменьшить количество тактов, необходимых для выполнения базовых операций, и, тем самым, повысить быстродействие компьютеров. | 9. Принцип программного управления ЭВМ. Название «электронная вычислительная машина» соответствует изначальной области применения ЭВМ — выполнению научно-технических расчетов. Однако для современных ЭВМ больше соответствует определение программно управляемая искусственная (инженерная) система, предназначенная для восприятия, хранения, обработки и передачи информации. Такое определение подчеркивает, что в основу ЭВМ положен принцип программного управления. Один из способов его реализации был предложен в 1945 г. американским математиком Дж. фон Нейманом, и с тех пор неймановский принцип программного управления используется в качестве основного принципа построения ЭВМ. Этот принцип состоит в следующем: - информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы (элементы) информации — слова; - разнотипные слова информации различаются по способу использования, но не способами кодирования; - слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек, которые называются адресами слов; - алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов — команд, которые определяют наименование операции и слова информации, участвующие в операции. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой; - выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой. Первой выполняется команда, заданная пусковым адресом программы. Обычно это адрес первой команды программы. Адрес следующей команды однозначно определяется в процессе выполнения текущей команды и может быть либо адресом следующей по порядку команды, либо адресом любой другой команды. Процесс вычислений продолжается до тех пор, пока не будет выполнена команда, предписывающая прекращение вычислений. Неймановский принцип программного управления не лишен недостатков. Во-первых, представление информации в двоичной форме (нетрадиционной для человека) существенно затрудняет «общение» человека с машиной. ЭВМ с развитой системой интерпретации обеспечивают восприятие алгоритмов, записанных на языках высокого уровня — в виде знаков операций, наименований величин и данных, представляемых в естественной форме, причем указанные возможности реализуются за счет введения в ЭВМ нетрадиционных средств адресации и операций над информацией. Во-вторых, неймановский принцип предполагает, что коды слов информации не зависят от типа информации. Это приводит к тому, что программист сам обязан следить за тем, чтобы для обработки информации определенного типа, например целых или действительных чисел, использовались соответствующие операции, чтобы был запрограммирован перевод чисел из одной формы представления в другую и пр. Если эти правила не соблюдаются, то в программе появляются ошибки, а результат может получиться непредсказуемым. В-третьих, память неймановской машины сугубо линейна, так как идентифицируется последовательностью адресов, например от 0 до М. И какой бы ни была структура данных, т. е. из каких бы элементов (скаляров, векторов, матриц) ни состояли данные и как бы они ни были взаимосвязаны, программист должен эти данные спроецировать на линейную цепочку адресов О, 1, ..., М. Затем при составлении программы ему приходится определять способ выделения адресов, соответствующих отдельным структурным элементам данных. Процедуры размещения информации в. памяти и выделения элементов информации оказываются весьма сложными. |
| 10. Арифметические и логические основы построения ЭВМ. В настоящее время в обыденной жизни для кодирования числовой информации используется десятичная система счисления с основанием 10, в которой используется 10 элементов обозначения: числа 0,1,2,…8,9. В первом (младшем) разряде указывается число единиц, во втором – десятков, в третьем – сотен и т. д.; иными словами, в каждом следующем разряде вес разрядного коэффициента увеличивается в 10 раз. В цифровых устройствах обработки информации используется двоичная система счисления с основанием 2, в которой используется два элемента обозначения: 0 и 1. Например, двоичное число 101011 эквивалентно десятичному числу 43: В цифровых устройствах используются специальные термины для обозначения различных по объёму единиц информации: бит, байт, килобайт, мегабайт и т. д. Бит или двоичный разряд определяет значение одного какого-либо знака в двоичном числе. Например, двоичное число 101 имеет три бита или три разряда. Крайний справа разряд, с наименьшим весом, называется младшим, а крайний слева, с наибольшим весом, – старшим. Байт определяет 8-разрядную единицу информацию, 1байт=23 бит, например, 10110011 или 01010111 и т. д., Для представления многоразрядных чисел в двоичной системе счисления требуется большое число двоичных разрядов. Запись облегчается, если использовать шестнадцатеричную систему счисления. Основанием шестнадцатеричной системы счисления является число 16=, в которой используется 16 элементов обозначения: числа от 0 до 9 и буквы А,B,C,D,E,F. Для перевода двоичного числа в шестнадцатеричное достаточно двоичное число разделить на четырёх – битовые группы: целую часть справа налево, дробную – слева направо от запятой. Крайние группы могут быть неполными. Каждая двоичная группа представляется соответствующим шестнадцатеричным символом (таблица 1). Например, двоичное число 0101110000111001 в шестнадцатеричной системе выражается числом 5С39. Пользователю наиболее удобна десятичная система счисления. Поэтому многие цифровые устройства, работая с двоичными числами, осуществляют приём и выдачу пользователю десятичных чисел. При этом применяется двоично – десятичный код. Двоично – десятичный код образуется заменой каждой десятичной цифры числа четырёхразрядным двоичным представлением этой цифры в двоичном коде . Например, число 15 представляется как 00010101 BCD (Binary Coded Decimal). При этом в каждом байте располагаются две десятичные цифры. Заметим, что двоично–десятичный код при таком преобразовании не является двоичным числом, эквивалентным десятичному числу. |