Графические процессоры предназначены для обработки графической и. Компьютерная графика
 Скачать 411.84 Kb.
|
|
Павел Репетило  СПИСОК КУРСОВ ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ДОКУМЕНТАЦИЯ КОНТАКТЫ РУССКИЙ (RU) This Course Информатика (ЕН 0.2)
Лекция 1. Аппаратные и программные средства компьютера Попытка: 1 Понятие информатики, информации. Способы представления информации. Информатика, что это? Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях. Предмет информатики как науки составляют:
Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя. Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования. В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятие информации. Информация Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы. Для того чтобы по нять, как самая раз но об раз ная ин фор ма ция пред став ле на в ком пью те ре, «за гля нем» внутрь ма шин ной па мя ти. Ее удоб но пред ста вить в виде листа в клет ку. В каж дой такой «клет ке» хра нит ся толь ко одно из двух зна че ний: 0 или 1.  Две цифры удоб ны для элек трон но го хра не ния дан ных, по сколь ку они тре бу ют толь ко двух со сто я ний элек трон ной схемы — «вклю че но» (это со от вет ству ет цифре 1) и «вы клю че но» (это со от вет ству ет цифре 0). Каж дая «клет ка» па мя ти ком пью те ра на зы ва ет ся битом. Цифры 0 и 1, хра ня щи е ся в «клет ках» па мя ти ком пью те ра, на зы ва ют зна че ни я ми битов. С по мо щью по сле до ва тель но сти битов можно пред ста вить самую раз ную ин фор ма цию. Такое пред став ле ние ин фор ма ции на зы ва ет ся дво ич ным или циф ро вым ко ди ро ва ни ем. Пре иму ще ством циф ро вых дан ных яв ля ет ся то, что их от но си тель но про сто ко пи ро вать и из ме нять. Их можно хра нить и пе ре да вать с ис поль зо ва ни ем одних и тех же ме то дов, неза ви си мо от типа дан ных. Спо со бы циф ро во го ко ди ро ва ния тек стов, зву ков (го ло са, му зы ка), изоб ра же ний (фо то гра фии, ил лю стра ции) и по сле до ва тель но стей изоб ра же ний (кино и видео), а также трех мер ных объ ек тов были при ду ма ны в 80-х годах про шло го века. Из вест но мно же ство спо со бов за пи си чисел. Мы поль зу ем ся де ся тич ной по зи ци он ной си сте мой счис ле ния. Де ся тич ной она на зы ва ет ся по то му, что в этой си сте ме счис ле ния де сять еди ниц од но го раз ря да со став ля ют одну еди ни цу сле ду ю ще го стар ше го раз ря да. Число 10 на зы ва ет ся ос но ва ни ем де ся тич ной си сте мы счис ле ния. Для за пи си чисел в де ся тич ной си сте ме счис ле ния ис поль зу ют ся де сять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. По зи ци он ной эта си сте ма счис ле ния на зы ва ет ся по то му, что одна и та же цифра по лу ча ет раз лич ные ко ли че ствен ные зна че ния в за ви си мо сти от места, или по зи ции, ко то рую она за ни ма ет в за пи си числа. На при мер, в за пи си числа 555 цифра 5, сто я щая на пер вом месте спра ва, обо зна ча ет 5 еди ниц, на вто ром – 5 де сят ков, на тре тьем – 5 сотен. Рас смот рим чис ло вой ряд: 1, 10, 100, 1000, 10 000, 100 000 ... Этот ряд на чи на ет ся с еди ни цы. Каж дое сле ду ю щее число пер во го ряда по лу ча ет ся путем умно же ния преды ду ще го числа на 10. Любое целое число можно пред ста вить в виде суммы раз ряд ных сла га е мых – еди ниц, де сят ков, сотен, тысяч и так далее, за пи сан ных в пер вом ряду. При этом каж дый член этого ряда может либо не вхо дить в сумму, либо вхо дить в нее от 1 до 9 раз. При мер: 2507 = 2 • 1000 + 5• 100 + 0 • 10 + 7• 1. Числа 2, 5, 0, 7, на ко то рые умно жа ют ся члены пер во го ряда, со став ля ют ис ход ное число 2507. Перевод десятичных чисел в двоичный код и обратно Мы рас смот рим наи бо лее про стой спо соб пе ре во да из де ся тич ной си сте мы в дво ич ную. Этот спо соб ос но ван на за пи си остат ков от де ле ния ис ход но го числа и по лу ча е мых част ных на 2, про дол жа е мо го до тех пор, пока оче ред ное част ное не ока жет ся рав ным 0. При мер:
В первую ячей ку верх ней стро ки за пи са но ис ход ное число, а в каж дую сле ду ю щую – ре зуль тат це ло чис лен но го де ле ния преды ду ще го числа на 2. В ячей ках ниж ней стро ки за пи са ны остат ки от де ле ния сто я щих в верх ней стро ке чисел на 2. Дво ич ный код ис ход но го де ся тич но го числа по лу ча ет ся при по сле до ва тель ной за пи си всех остат ков, на чи ная с по след не го: 250710 = 1001110010112 Пер вые 20 чле нов на ту раль но го ряда в дво ич ной си сте ме счис ле ния за пи сы ва ют ся так: 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000,1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111, 10000, 10001, 10010, 10011, 10100  Пе ре вод в де ся тич ную си сте му из дво ич ной осу ществ ля ет ся очень про сто. Вспом ним, что: 2507 = 2 • 1000 + 5• 100 + 0 • 10 + 7• 1. То есть, каж дый раз ряд со от вет ству ет ка ко му-то вы ра же нию: 1, 10, 100, 1000 и т. д. В дво ич ной си сте ме, ана ло гич но, каж дый раз ряд со от вет ству ет вы ра же ни ям: 1, 2, 4, 8, 16,… Рас смот рим сле ду ю щий при мер:  .Пе ре во дить целые числа из де ся тич ной си сте мы счис ле ния в дво ич ную си сте му счис ле ния и об рат но можно с по мо щью при ло же ния Каль ку ля тор. Системы счисления Мы уже по зна ко ми лись с двумя си сте ма ми счис ле ния: дво ич ной и де ся тич ной. Од на ко, как неслож но до га дать ся, су ще ству ют и дру гие си сте мы счис ле ния, ос но ва ни я ми ко то рых яв ля ют ся числа 3, 4, 5, … Во об ще же, ос но ва ни ем си сте мы счис ле ния может быть любое целое число, боль шее 1. Од на ко наи боль шее рас про стра не ние по лу чи ли си сте мы счис ле ния, ос но ва ния ко то рых яв ля ют ся сте пе ня ми 2 (дво ич ная, чет ве рич ная, вось ме рич ная, шест на дца те рич ная), а также тро ич ная. Может воз ник нуть во прос: как может су ще ство вать шест на дца те рич ная си сте ма счис ле ния, если цифр всего 10? Ответ на этот во прос очень прост: числа 10, 11, 12, 13, 14 и 15 за пи сы ва ют в виде букв A, B, C, D, E, F.  Во об ще, как неслож но за ме тить, для за пи си чисел в любой си сте ме нужно столь ко же цифр, какое ос но ва ние у этой си сте мы. На при мер, в дво ич ной си сте ме мы ис поль зу ем две цифры 0 и 1, в тро ич ной ис поль зу ют ся три цифры 0, 1 и 2. В при выч ной нам де ся тич ной си сте ме счис ле ния ис поль зу ет ся 10 цифр: от 0 до 9. Как же пе ре во дить числа из одной си сте мы счис ле ния в дру гую? Ал го ритм до ста точ но прост. Необ хо ди мо де лить с остат ком число в пер вой си сте ме счис ле ния на ос но ва ние вто рой си сте мы счис ле ния. По лу чен ные остат ки, за пи сан ные в об рат ном по ряд ке, и об ра зу ют новое число. Если пе ре вод чисел из одной си сте мы в дру гую на пря мую за труд ни те лен, то можно пе ре ве сти сна ча ла в де ся тич ную си сте му счис ле ния, а из де ся тич ной в нуж ную. Да вай те рас смот рим при мер, ко то рый разо бран двумя спо со ба ми. За да ча. Пе ре ве сти число  в тро ич ную си сте му счис ле ния.Спо соб 1. Пе ре ве дём число сна ча ла в де ся тич ную си сте му счис ле ния по уже из вест но му ал го рит му: Те перь пе ре ве дём число 15 из де ся тич ной си сте мы в тро ич ную также по из вест но му ал го рит му: 15 делим на 3:
За пи сы ва ем по лу чен ные остат ки в об рат ном по ряд ке:  .По лу ча ем:   Спо соб 2. Пе ре ве дём число на пря мую в тро ич ную си сте му.Для этого по де лим его на число 3, толь ко тоже в дво ич ной си сте ме:  .По лу ча ем:
Те перь пе ре ве дём по лу чен ные остат ки в де ся тич ную си сте му: 0=0, 10=2, 1=1. По лу ча ем:  . То есть, тот же ответ, что и в пер вом спо со бе  Представление информации в памяти компьютера Как мы уже вы яс ни ли, ин фор ма ция в па мя ти ком пью те ра хра нит ся в виде по сле до ва тель но стей 0 и 1. При дво ич ном ко ди ро ва нии тек сто вой ин фор ма ции чаще всего каж до му сим во лу ста вит ся в со от вет ствие уни каль ная це поч ка из 8 нулей и еди ниц, на зы ва е мая бай том. Всего су ще ству ет 256 раз ных це по чек из 8 нулей и еди ниц. Это поз во ля ет за ко ди ро вать 256 раз ных сим во лов. На при мер, про пис ные и строч ные буквы рус ско го и ла тин ско го ал фа ви тов, цифры, знаки пре пи на ния, дру гие сим во лы. Со от вет ствие сим во лов и кодов за да ет ся с по мо щью спе ци аль ной ко до вой таб ли цы  Единицы измерения информации Вам из вест ны еди ни цы из ме ре ния длины. Это мил ли мет ры, сан ти мет ры, метры и ки ло мет ры. Масса из ме ря ет ся в грам мах, ки ло грам мах, цент не рах и тон нах. Углы из ме ря ют ся в гра ду сах. Время – в се кун дах, ми ну тах и часах. Пред став лен ная в циф ро вом виде ин фор ма ция тоже может быть из ме ре на. Еди ни ца ми из ме ре ния ин фор ма ции яв ля ют ся биты (0 или 1) и байты (1 байт = 8 битов). На при мер, со об ще ние «ИН ФОР МА ТИ КА» со сто ит из 11 сим во лов, каж дый из ко то рых ко ди ру ет ся це поч кой из 8 нулей и еди ниц. Сле до ва тель но, это со об ще ние имеет ин фор ма ци он ный объем 88 битов, или 11 бай тов. Более круп ны ми еди ни ца ми из ме ре ния ин фор ма ции яв ля ют ся ки ло бай ты, ме га бай ты и ги га бай ты: 1 Кб (один ки ло байт) = 1024 байт; 1 Мб (один ме га байт) = 1024 Кб; 1 Гб (один ги га байт) = 1024 Мб. Тек сто вые до ку мен ты и таб ли цы обыч но имеют неболь шой объём. Зна чи тель но боль ший ин фор ма ци он ный объем имеют гра фи че ские файлы. Объем ком пью тер ных ин фор ма ци он ных но си те лей также из ме ря ет ся в ме га бай тах и ги га бай тах. Биты, байты, килобайты... Во прос: «Как из ме рить ин фор ма цию?» очень непро стой. Ответ на него за ви сит от того, что по ни мать под ин фор ма ци ей. Но по сколь ку опре де лять ин фор ма цию можно по-раз но му, то и спо со бы из ме ре ния тоже могут быть раз ны ми. Для че ло ве ка ин фор ма ция – это зна ния че ло ве ка. Рас смот рим во прос с этой точки зре ния. По лу че ние новой ин фор ма ции при во дит к рас ши ре нию зна ний. Если неко то рое со об ще ние при во дит к умень ше нию неопре де лен но сти на ше го зна ния, то можно го во рить, что такое со об ще ние со дер жит ин фор ма цию. От сю да сле ду ет вывод, что со об ще ние ин фор ма тив но (т. е. со дер жит нену ле вую ин фор ма цию), если оно по пол ня ет зна ния че ло ве ка. На при мер, про гноз по го ды на зав тра – ин фор ма тив ное со об ще ние, а со об ще ние о вче раш ней по го де неин фор ма тив но, т. к. нам это уже из вест но. Нетруд но по нять, что ин фор ма тив ность од но го и того же со об ще ния может быть раз ной для раз ных людей. На при мер: «2x2=4» ин фор ма тив но для пер во класс ни ка, изу ча ю ще го таб ли цу умно же ния, и неин фор ма тив но для стар ше класс ни ка (в боль шин стве слу ча ев, ко неч но). Но, для того чтобы со об ще ние было ин фор ма тив но, оно долж но еще быть по нят но. Быть по нят ным, зна чит быть ло ги че ски свя зан ным с преды ду щи ми зна ни я ми че ло ве ка. По лу че ние вся ких зна ний долж но идти от про сто го к слож но му. И тогда каж дое новое со об ще ние будет в то же время по нят ным, а зна чит, будет нести ин фор ма цию для че ло ве ка. Стро гое опре де ле ние еди ни цы ин фор ма ции – бита: Со об ще ние, умень ша ю щее неопре де лен ность зна ний в два раза, несет 1 бит ин фор ма ции. На при мер, после сдачи за че та или вы пол не ния кон троль ной ра бо ты уче ник му ча ет ся неопре де лен но стью, он не знает, какую оцен ку по лу чил. На ко нец, учи тель объ яв ля ет ре зуль та ты, и он по лу ча е те одно из двух ин фор ма ци он ных со об ще ний: «зачет» или «неза чет», а после кон троль ной ра бо ты одно из че ты рех ин фор ма ци он ных со об ще ний: «2», «3», «4» или «5». Ин фор ма ци он ное со об ще ние об оцен ке за зачет при во дит к умень ше нию неопре де лен но сти зна ния в два раза, так как по лу че но одно из двух воз мож ных ин фор ма ци он ных со об ще ний. Ин фор ма ци он ное со об ще ние об оцен ке за кон троль ную ра бо ту при во дит к умень ше нию неопре де лен но сти зна ния в че ты ре раза, так как по лу че но одно из че ты рех воз мож ных ин фор ма ци он ных со об ще ний. Ин те рес но, что сама еди ни ца из ме ре ния ин фор ма ции «бит» по лу чи ла свое на зва ние от ан глий ско го со че та ния «binarydigit» – «дво ич ная цифра». Ско рость пе ре да чи дан ных из ме ря ет ся, обыч но, в таких ве ли чи нах, как ки ло би ты или ки ло бай ты в се кун ду. Один ки ло бит равен 1024 битам.Начало формы Конец формы Начало формы |