Понятие информации, ее функции, свойства

Размещено на http://allbest.ru

сибирская государственная геодезическая академия

институт кадастра и Природопользования

Ефимова О.К.

Курс лекций по информатике

Понятие информации, ее функции, свойства

новосибирск 2013г.

Информация

Слово «информация» происходит от латинского слова information,что в переводе означает разъяснение, изложение, осведомленность.

Информация - это сведения, неизвестные до их получения, являющиеся объектом хранения и обработки.

Информация бывает:

по месту возникновения: входная, выходная, внутренняя, внешняя;

по стабильности: постоянная, переменная, смешанная - условно - постоянная;

по форме представления: текстовая, числовая, символьная, графическая, табличная; музыкальная, комбинированная;

по способу восприятия: визуальная, звуковая (аудиальная), слуховая (тактильная) обонятельная, вкусовая;

по общественному значению: массовая - обыденная, общественно - политическая, эстетическая;

по областям применения: бытовая, производственная, научная, техническая, управленческая;

по стадии обработки: первичная, вторичная, промежуточная, результативная.

Наибольший объем информации человек получает при помощи органов зрения.

Функции информации:

1. познавательная - получение новой информации;

2. коммуникативная - общение людей;

3. управленческая - формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию, включая обработку (информационные системы).

Основные свойства информации

Объективность - не зависит от чьего - либо мнения;

Достоверность - отражает истинное положение дел;

Полнота - достаточна для понимания и принятия решения;

Актуальность - существенна и важная в настоящий момент;

Ценность (полезность, значимость) - обеспечивает решение поставленной задачи, нужна для того, чтобы принимать правильные решения;

Понятность (ясность) - выражена на языке, доступном получателю;

Защищенность - невозможность несанкционированного доступа к информации;

Кроме этого информация обладает еще следующими свойствами:

Атрибутивные свойства (атрибут неотъемлемая часть чего - либо), Важнейшими из них являются: дискретность (информация состоит из отдельных частей0 знаков) и непрерывность (возможность накапливать информацию);

Динамические свойства связаны с изменением информации во времени:

- копирование - размножение информации;

- передача от источника к потребителю;

- перевод с одного языка на другой;

- перенос на другой носитель;

- старение (физическое - носителя, моральное - ценное).

Практические свойства - информационный объем и плотность

Способы передачи информации

Компьютерные сети

Под компьютерной сетью понимают систему распределенных на территории аппаратных, программных средств и информационных ресурсов(средств ввода/вывода, хранения и обработки информации)связанных между собой каналами передачи данных. При этом обеспечивается совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски. накопители CD -ROM ,модемы, принтеры ит.д.)

По территориальному признаку сети делятся на: локальные, региональные, глобальные.

Локальные сети(LAN - Local Area Network) - группа компьютеров, связанных каналами передачи информации и находящихся в пределах территории, ограниченной небольшими размерами: комнаты, здания, предприятия, расположенных на небольшой территории, протяженность 2,5 км(сети предприятий, фирм).

Цель их - совместное использование ресурсов компьютерной техники: памяти, принтеров, сканеров процессоров и т.д.

Региональные сети (MAN -Metropolitan Area Network) - объединяют абонентов расположенных на значительном расстоянии друг от друга, охватывают город, район, область, небольшую республику.

Глобальные сети (WAN -Wide Area Network) - совокупность локальных сетей и компьютеров, расположенных на больших расстояниях и соединенных в единую систему, Компьютеры абонентов - называют терминалами. Взаимодействие между абонентами осуществляется на базе телефонных линий связи, радиосвязи, используя модемы и систем спутниковой связи. Глобальная сеть - это множество сетей, объединенных понятием Internet. Интернет (англ. Internet, от Interconnected Network) - объединенные сети - глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Для хранения файлов, предназначенных для общего доступа пользователей сети, используется файл-сервер. Сетевой протокол Интернета - это набор соглашений о взаимодействиях в компьютерной сети. Систему протоколов интернет называют стеком протоколов TCP/IP.

TCP (Transmision Control Protocol) обеспечивает разбиение файлов на IP - пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения. Компьютер, подключенный к Интернет, обязательно имеет IP-адрес. IP - уникальный адрес компьютера в сети. Для каждого компьютера устанавливается два адреса: цифровой IP (Internet Work Protocol - межсетевой протокол ) и доменный адрес. IP - содержит полную информацию необходимую для идентификации ПК, а доменный для восприятия.

Домен - это часть адреса, определяющая адрес компьютера пользователя в сети. Географические домены: Россия - ru, коммерческие организации - com и т.д.

Электронная почта (один из серверов Internet)

Электронная почта (e-mail - electronic mail) позволяет передавать сообщения и приложенные файлы и выполняет функции обычной почты. Она обеспечивает передачу сообщений из одного пункта в другой. Электронное письмо приходит сразу же после его отправления и хранится в почтовом ящике до получения адресатом. Главным преимуществом является независимость от времени. Кроме текста письмо может содержать графические и звуковые, видеофайлы, а также двоичные файлы программы. Обязательно указывается электронный адрес абонента, для которого предназначено письмо, тема письма, и имя хост - компьютера. Адрес отправителя добавляется автоматически.

Схема:< имя пользователя > @ < имя почтового сервера> СГГА @ ngs.ru

Задан адрес электронной почты в сети Интернет: user_name@mtu-net.ru. Каково имя домена верхнего уровня? Правильный ответ: ru

WORD -WIDE -WEB (Всемирная информационная паутина)

WWW - служба Интернета, предназначенная для доступа к электронным документам особого рода, которые называются Web-документами или,упрощенно, Web-страницами.

Web-страница - это документ, в котором хранится информация сервера. Для передачи в сети web-страниц используется протокол http ; Web-страницы просматривают с помощью специальных программ, называемых браузерами;

Две основные особенности отличают WWW использование гипертекста и возможности клиентов взаимодействовать с другими приложениями Internet.

Гипертекст - текст, содержащий в себе связи с другими текстами, графической, видео - или звуковой информацией или структурированный текст, в котором могут осуществляться переходы по выделенным меткам.

Все серверы WWW используют специальный язык HTML (Hypertext Markup Language -язык разметки web-страниц) - документы представляют собой текстовые файлы, в которые встроены специальные программы. В режиме текста используется программа - Lynx , а в режиме графики - Mosaic.Программы просмотра документов на серверах WWW называются браузеры наиболее известен Internet Explorer. Файлы, написанные на HTML можно создавать в программе Блокнот для хранения на диске с расширением HTM.

Поисковые серверы - это специально созданные узлы WWW,которые свободны к доступу и основная функция которых состоит в поиске информации среди различных информационных ресурсов.

Серверы Интернет, содержащие файловые архивы, позволяют "скачивать" необходимые файлы.

Система WAIS - поиск документов по ключевым словам

Служба Gopher

Эта служба Internet выполняет функции, аналогичные WWW. Вся информация на сервере Gopher хранится в виде дерева. Начальный каталог Gopher является вершиной этого дерева, а остальные каталоги и файлы представляют элементы меню. Строка меню представляет собой подменю, либо файл. Gopher поддерживает разные типы файлов - текстовые, звуковые, программные и т.д.

Телеконференции Usenet

Система Usenet была разработана для размещения новостей между ПК по всему миру. Серверы Usenet имеют средства для разделения телеконференций по темам.

Телеконференции - дискуссионные группы, входящие в состав Usenet.Из числа основных рубрик следует выделить:

- сomp -темы, связанные с компьютерами;

- news -новости и информация Usenet;

- sci -темы из области научных исследований и т.д.

При участии в какой либо конференции любой абонент может направлять свое сообщение по интересующей его теме.

Передача файлов с помощью протокола FTP

FTP - компьютер, на котором содержатся файлы, предназначенные для открытого доступа.

Электронные доски объявлений (BBS). Независимо от Internet существуют маленькие диалоговые службы, предоставляющие доступ к (BBS).Это компьютеры, к которым можно с помощью модемов подсоединить телефонную сеть. BBS содержат файлы, которые можно переписывать,позволяют проводить дискуссии, участвовать в различных играх и имеют свою электронную почту. Самой крупной и известной системой электронных досок является система CompuServe.

Поисковые системы наиболее известные: Google -

Rambler - состоит из поисковых программ работа и база данных;

Яndex - высокоскоростной поиск текстов с учетом морфологии русского языка;

Апорт - поиск документов в Российской части Интернета, на русскоязычных серверах СНГ.

Негативные аспекты информационных технологий

1. Ошибки в программном обеспечении, сбой и отказ аппаратуры, заражение электронными вирусами.

2. Нарушение гражданских прав и свобод человека ( чтение электронной почты, прослушивание, ведение досье).

3. Нарушение авторского права и право собственности на программный продукт (пиратские копии).

4. Источник социальной напряженности (сокращение штатов).

5. Опасность профанации в искусстве.

6. Для ученых и руководителей, при длительном использовании ЭВМ атрофируются опыт и интуиция относительно важных своих функций.

Информатика, ее структура

Термин «информатика» (франц.informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает « информационная автоматика».

Широко распространен также англоязычный вариант этого термина -«Computer scince», что означает «компьютерная наука».

Информатика - комплексная научно - техническая дисциплина, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации, информационных процессов, разработкой на этой основе информационной техники и технологии, а также решения научных и инженерных проблем, создания, внедрения и эффективного использования компьютерной техники, технологии во всех сферах общественной практики.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Основные направления:

1. разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

2. теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приемом преобразованием и хранение информации;

3. методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.)

4. системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать;

5. методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

6. средства телекоммуникации, в том числе глобальные компьютерные сети, объединяющие все человечество в единое информационное сообщество;

7. разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Представление информации в цифровых автоматах

Системы счисления

Система счисления - это способ записи чисел с помощью некоторого алфавита символов, называемых цифрами.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

Непозиционная - система, в которой символы обозначающие то или иное кол - во, не меняют своего значения в зависимости от местоположения (позиции) в изображении числа.

Так, в римской системе счисления в числе XXXII ( тридцать два ) вес цифры X в любой позиции равен десяти. Эта система не эффективна .Запись громоздкая.

В позиционной системе счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения(позиции) в последовательности цифр изображающей это число. Например число 3515; разложим на разряды

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

Характеристика систем счисления

Вид	Алфавит	Основание	На калькуляторе
двоичная	0,1	2	BIN I
восьмеричная	0,1,2,3,4,5,6,7	8	OCT G
десятичная	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9	10	DEG +
шестнадцатеричная	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, А,B.C,D,E,F	16	HEX G

Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием n можно представить виде полинома

Х = а_n кⁿ + а _n-1 к^n-1 +……+а₁ к¹+ а ₀ к⁰ ;

где х - число;

к - основание системы счисления;

а_n, а _n-1…….. а₁ а ₀ - последовательность цифр;

Расширенная запись числа - это сумма произведения коэффициентов на основание системы счисления в степени позиции цифры в числе.

Например : 418_{10 ,}где 10 - основание системы счисления

Алгоритм перевода

Алгоритм - точный порядок, правил, команд, указаний, действий определяющий процесс, ведущий от исходных данных к исходному результату.

Распишем разряды. Разряды подписываются от младшего к старшему справа налево; младший разряд 0, любое число в степени 0=1, а в степени 1 = этому числу.

418 = 4 *10² + 1* 10¹+ 8*10⁰ = 400 +10+8

210

Электронные блоки компьютера могут обрабатывать информацию только в цифровом виде. ПК используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами:

- для реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток - нет тока, намагничен и т.п.), а не с десятью, как десятичной;

- представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;

- возможно применение булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;

- двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток - быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел, особенно для человека из - за громоздкости и непривычной записи.

В ПК используются восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Числа в этих системах, читаются почти также легко как в десятичной, требуют соответственно в три (восьмеричная) и четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе (ведь числа 8 и16 соответственно третья и четвертая степень числа 2).

Перевод чисел из десятичной в двоичную систему счисления и наоборот выполняет ПК.

Перевод чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием к

Алгоритм перевода

1.Число делится на к остаток записывается;

2.Частное вновь делится к остаток записывается;

3. Процедура повторяется, пока частное не станет меньше к или равно нулю;

4 Остатки выписываются справа налево, в порядке их получения.

Например: число 46₁₀ перевести в систему счисления с основанием к =2

Размещено на http://allbest.ru

Записываем число справа налево 101110₂ = 46₁₀

Проверим: по полиному распишем разряды

101110

543210 х = 1*2⁵ + 0*2⁴+ 1*2³+1*2² +1*2¹ + 0*2⁰ =32+8+4+2=46₁₀

Например: число 68₁₀ перевести в систему счисления с основанием к =8

Размещено на http://allbest.ru

Записываем число справа налево 104₈

Например: число 46₁₀ перевести в систему счисления с основанием к =16

Записываем число справа налево 214

14 по алфавиту шестнадцатеричной системы счисления буква Е значит получаем число 2Е₁₆.

Проверим по полиному:

2Е х =2*16¹+ 14*16⁰= 32+14 = 46₁₀

10

Единицы измерения количества информации

Информацию перед использованием (обработкой, хранением, передачей) необходимо закодировать, и кодируется она с помощью последовательностей сигналов всего двух видов ( т.е соответствует физическому состоянию носителя):

· намагничено или не намагничено;

· включено или выключено;

· низкое или высокое напряжение,

· при этом одно состояние принято обозначать цифрой 0(да), другое цифрой1 (нет).

· Такое кодирование называется двоичными, а цифры 0,1 - битами.

Бит (анг.binary digit - двоичная цифра)- наименьшая единица количества информации(0 или 1).

Байт - наименьшая единица обработки и передачи информации - это последовательность, составленная из восьми битов.

Если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт (byte) соответственно 2⁸ =256

Количество символов (букв, цифр, знаков препинания и т.д.), используемых для предоставления информации называется длиной кода, а количество бит в сообщении называется информационным объемом. Скорость передачи измеряется количеством передаваемых бит в секунду.

Наряду с байтами используются более крупные единицы:

1Килобайт = 1024 байта (2¹⁰байта)

1 Мегабайт = 1024 Кбайта (2²⁰байта)

1 Гигабайт = 1024 Мбайта (2³⁰байта)

1Терабайт = 1024 Гбайта (2⁴⁰байта)

1Петобайт = 1024 Тбайта (2⁵⁰байта)

1 Экзабайт = 1024 Пбайта (2⁶⁰байта)

Представление данных в памяти ЭВМ

информация алгоритм компьютер

Любые данные могут быть представлены в виде двоичных слов (последовательность символов алфавита). Способ представления данных в ЭВМ называется форматом данных. Данными - называют факты, сведения представленные в закодированном виде, занесенные на те или иные носители и допускающие обработку на ЭВМ (носитель материальный - бумага, жесткий диск HDD,оптические диски CD,DVD, кассетные на магнитной ленте - стриммеры, дискета, flash -память;

Носитель - физический процесс - звуковые, радиоволны, электромагнитные волны, электрический ток).

Форматы данных:

1. Числовые форматы

а) форматы с фиксированной запятой (точкой):

- целые числа;

- вещественные числа< 1;

Целые числа преобразуются для хранения в ПК просто: они переводятся в двоичную систему счисления, а вещественные, чтобы представить в виде конечного набора двоичных цифр: приходится ограничиваться определенной точностью и младшие разряды просто игнорировать.

б) форматы с плавающей запятой (точкой):

- целые числа;

- вещественные числа;

2.Текстовые форматы

При вводе документов, текстов, вводимые символы (буквы, цифры, знаки) кодируются комбинациями из восьми нулей или восьми единиц, и наоборот при выводе их для чтения человека на монитор или принтер по коду строится изображение. Среди наборов символов наибольшее распространение получили знаки кода ASCII American Standard Coding for Information Interchange -американский стандартный код обмена информаций -это восьмиразрядный код 256 = 2 ⁸символов. В ней находится национальные алфавиты и специальные символы

Фрагмент кодировки ASCII

Универсальная система кодирования UNICODE - система шестнадцатиразрядного кодирования символов, Она позволяет закодировать 2¹⁶ = 65536 различных символов, в том числе практически все алфавиты языков нашей планеты.

Русские таблицы КОИ-8 (код обмена информацией восьмизначный), кодировка WINDOWS 1251, ISO, модифицированная альтернативная кодировка ГОСТ.

Расчет объема текстовой информации сводится к вычислению произведения количества символов в тексте на число разрядов двоичного кода, необходимого для кодирования одного символа.

3.Графические форматы

Различают три вида компьютерной графики: растровую, векторную, фрактальную.

Основным элементом растрового изображения является точка или пиксель. Каждый пиксель имеет свой цвет и свое место (координаты). Для кодирования любое изображение разбивается на точки и цвет каждой точки кодируется. Например черно -белую картинку можно закодировать, используя два бита: 11 - белый,10 - светло -серый, 01 - темно -серый, 00 -черный. Качество графического изображения зависит от количества точек (пикселей)на единице площади. Этот параметр называется разрешением и измеряется в точках на дюйм -dpi. Система кодирования цветной графической информации называетсяRGB(Red,Green,Blue)и обеспечивает 16,5 млн. различных оттенков и цветов( 2²⁴).

Графические форматы:BMP(*.bmp) - используется любым приложением WINDOWS,

TIFF(*.tif). - поддерживает большое количество программ,

GIF.(*gif) - для передачи информации в интернете, JPG(*.jpg) -предназначен для обмена между разными системами.

Векторное изображение - (точки, линии, геометрические фигуры). Векторные форматы применяются в автоматизированных системах проектирования, которые отображают на экране мониторов чертежи сложных трехмерных объектов.

Векторные форматы:

«Spagetti», текстовой ASCII, цепочно - узловой, DXF (AUTOCAD).

Фрактальная графика основана на математических вычисления. Элементом является формула.

4.Файл(file) последовательность байтов имеющих собственное имя:

а) двоичные файлы программы

б) текстовые txt,.doc.

Основные блоки ПК и их назначение

Понятие архитектуры и структуры

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные. Структура компьютера -- это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов

Компьютер - это многофункциональное электронное устройство для работы с информацией. Достоинствами ПК являются:

малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

"дружественность" операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).

Структура персонального компьютера

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК (IBM PC) (рис.1).



Рис. 1.Структурная схема персонального компьютера

Микропроцессор (МП) (Central Processing Unit (CPU) - центральный процессор, предназначенный для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения.

Основные характеристики - тактовая частота (количество тактовых импульсов в секунду) и разрядность процессора (число одновременно обрабатываемых битов). Производительность работы компьютера (быстрота выполнения операций) зависит от тактовой частоты процессора.

Функции процессора:

- обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

- программное управление работой устройств компьютера.

В состав микропроцессора входят:

устройство управления (УУ) -- формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;

арифметико - логическое устройство (АЛУ) -- предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);

· микропроцессорная память (МПП) -- служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры процессора - устройство обладающее наибольшей скоростью обмена информацией;

· интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс (interface) -- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода

(I/O -- Input/Output port) -- аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

· кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

· кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

· кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

· шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

· Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

между микропроцессором и основной памятью;

между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Контроллер(адаптер) -устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему - контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Видеосистема ПК состоит из трех компонентов:

- Монитор - устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.);

- Видеоадаптер - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графика) и управляет работой дисплея, содержит видеопамять, регистры ввода, вывода и модуль BIOS(система настройки конфигурации ПК). Видеоадаптер посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

- Программное обеспечение (драйверы видеосистемы - Software) совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

Запоминающие устройства ПК

Регистровая КЭШ-память - высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающего генератора 40 МГц и более. Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), в переводе с английского означает "тайник".

В КЭШ-памяти хранятся данные, которые МП получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в КЭШ-память.

Основная память содержит оперативное(ОЗУ) (RAM- Random Access Memory -- память с произвольным доступом) и постоянное(ПЗУ) (ROM - - Read-Only Memory) запоминающие устройства. Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины.

Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ -- энергозависимая посиять: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти.

Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа DIP (Dual In-line Package -- двухрядное расположение выводов) или в виде модулей памяти типа SIP (Single In-line Package -- однорядное расположение выводов), или, что чаще, SIMM (Single In line Memory Module -- модуль памяти с одноразрядным расположением выводов). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта, с контролем и без контроля четности хранимых битов; могут иметь 30- ("короткие") и 72- ("длинные") контактные разъемы, соответствующие разъемам на материнской плате компьютера. На материнскую плату можно установить несколько (четыре и более) модулей SIMM.

Видеопамять(VRAM) - разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержание доступно сразу двум устройствам - процессору и дисплею, Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти. В состав видеоконтроллера входит электрическая схема, управляющая выводом изображения на экран.

Постоянное запоминающее устройство также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS - Base Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию, запись информации в ПЗУ выполняется вне ЭВМ в лабораторных условиях. Модули и кассеты ПЗУ имеют емкость, как правило, не превышающую нескольких сот килобайт. ПЗУ -- энергонезависимое запоминающее устройство.

Примечание. В последние годы в некоторых ПК стали использоваться полупо стоянные, перепрограммируемые запоминающие устройства -- FLASH-na- мять. Модули или карты FLASH-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы и имеют следующие параметры: емкость от 32 Кбайт до 4 Мбайт, время доступа по считыванию 0,06 икс, время записи одного байта примерно 10 мкс; FLASH-память энергонезависимое запоминающее устройство.

Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации. Перепрограммирование FLASH-памяти может выполняться непосредственно с дискеты или с клавиатуры ПК при наличии специального контроллера либо с внешнего программатора, подключаемого к ПК.

FLASH-память может быть полезной как для создания весьма быстродействующих, компактных, альтернативных НЖМД запоминающих устройств -- "твердотельных дисков", так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя "прямо с дискеты" обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации ПК.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 1 до 32 Мбайт. Емкость ОЗУ на один-два порядка превышает емкость ПЗУ: ПЗУ занимает 128 (реже 256) Кбайт, остальной объем -- это ОЗУ.

Примечание. Оперативная память может строиться на микросхемах динамического (Dinamic Random Access Memory -- DRAM) или статического (Static Random Access Memory -- SRAM) типа. Статический тип памяти обладает существенно более высоким быстродействием, но значительно дороже динамического. Для регистровой памяти (МПП и КЭШ-память) используются SRAM, а ОЗУ основной памяти строится на базе DRAM-микросхем.

Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

Носитель -- материальный объект, способный хранить информацию.

Один из возможных вариантов классификации ВЗУ приведен на рис.2

В зависимости от типа носителя все ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители. Накопители на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ - стриммеры). В ПК используются только стриммеры.

Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство.

Рис. 2 Классификация ВЗУ

Накопители на дисках более разнообразны:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на флоппи-дисках или на дискетах; FDD(Floppy Disk Drive) емкость 1,44Мб;

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер"; HDD (Hard Disk Drive);

• накопители на сменных жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли;

• накопители на флоптических дисках ;

• накопители сверхвысокой плотности записи, иначе, VHD-накопители;

• накопители на лазерно - оптических дисках - компакт - дисках CD (запись и считывание информации с помощью лазерного луча):

· (Compact Disk ROM); CD - ROM, DVD- ROM (информация только читается); CD- R (CD Recordable),(DVD- R,DVD+R(читать и записывать информацию можно один раз);CD- RW, DVD -RW, DVD+RW -(читать и многократно записывать)

DVD - цифровой диск, для хранения видеофильмов

· накопители на магнитооптических дисках для записи и считывания информации используют магнитный слой, который может размагничиваться при t>150; типа СС WORM (Continuous Composite Write Once Read Many -- однократная запись -- многократное чтение);

· накопители на магнитооптических дисках (НМОД) и др.

· карта памяти;

· флэш - память;

Основные характеристики накопителей и носителей:

· информационная емкость;

· скорость обмена информацией;

· надежность хранения информации;

· стоимость

Хранение информации на внешних носителях отличается от хранения информации в оперативной памяти тем, что на внешних носителях информация может храниться после отключения питания компьютера.

Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер. Это внутри машинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания -- аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.

Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 - 80% всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:

внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

диалоговые средства пользователя;

устройства ввода информации;

устройства вывода информации;

средства связи и телекоммуникации.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплей)устройство для отображения вводимой и

выводимой из ПК информации текстовой или графической) - электронные ЭЛТ), жидкокристаллические с плоским экраном;

Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода -- это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства речевого вывода -- это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Периферийные устройства ввода и вывода информации

К устройствам ввода информации относятся:

· клавиатура - важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

· графические планшеты (дигитайзеры) -- для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (мыши) при перемещении мыши автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

· Сканер - это устройство ввода в ЭВМ информации непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию.

Сканеры являются важнейшим звеном электронных систем обработки документов и необходимым элементом любого "электронного стола". Записывая результаты своей деятельности в файлы и вводя информацию с бумажных документов в ПК с помощью сканера с системой автоматического распознавания образов, можно сделать реальный шаг к созданию систем безбумажного делопроизводства.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Сканеры бывают черно-белые и цветные. Конструктивно сканеры бывают ручные и настольные. Настольные, в свою очередь, делятся на планшетные, роликовые и проекционные.

Ручные сканеры конструктивно самые простые: они вручную перемещаются по изображению. С их помощью за один проход вводится лишь небольшое количество строчек изображения (их захват обычно не превышает 105 мм). У ручных сканеров имеется индикатор, предупреждающий оператора о превышении допустимой скорости сканирования. Эти сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость. Скорость сканирования 5-50 мм/с (зависит от разрешающей способности).

Планшетные сканеры самые распространенные; в них сканирующая головка перемещается относительно оригинала автоматически; они позволяют сканировать и листовые, и сброшюрованные (книги) документы. Скорость сканированя 2 - 10 с на страницу (формат А4).

Роликовые сканеры наиболее автоматизированы; в них оригинал автоматически перемещается относительно сканирующей головки, часто имеется автоматическая подача документов, но сканируемые документы только листовые.

Проекционные сканеры внешне напоминают фотоувеличитель, но внизу лежит сканируемый документ, а наверху находится сканирующая головка. Сканер оптическим образом сканирует информационный документ и вводит полученную информацию в виде файла в память компьютера. Файл, создаваемый сканером в памяти машины, называется битовой картой

Сканер подключается к параллельному порту ПК. Для работы со сканером ПК должен иметь специальный драйвер, желательно драйвер, соответствующий стандарту TWAIN. В последнем случае возможна работа с большим числом TWAIN-совместимых сканеров и обработка файлов поддерживающими стандарт TWAIN программами, например распространенными графическими редакторами Corel Draw, Max Mate, Picture Publisher, Adobe Photo Shop, Photo Finish. Большинство драйверов ориентированы на работу с локальным компьютерным интерфейсом SCSI.

· манипуляторы (устройства указания): джойстик -- рычаг, отклонение которого от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора; часто применяется в компьютерных играх; трекбол-шар в оправе, встроенный в верхнюю часть корпуса; пользователь рукой вращает шарик и перемещает курсор по экрану. В отличие от мыши трекбол не требует свободного пространства около ПК, его можно встроить в ПК; мышь, световое перо и др.:-- для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;

сенсорные экраны -- для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

цифровая камера;

web-камера;

микрофон.

К устройствам вывода информации относятся:

монитор;

звуковые колонки;

Принтеры (печатающие устройства) -- это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т.п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций. Принтеры разнятся между собой по различным признакам:

- цветность (черно-белые и цветные);

- способ формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);

- принцип действия (матричные, термические, струйные, лазерные);

- способы печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные, параллельные);

- ширина каретки (с широкой (375 - 450 мм) и узкой (250 мм) кареткой);

- длина печатной строки (80 и 132 - 136 символов);

- набор символов (вплоть до полного набора символов ASCII);

- скорость печати;

- разрешающая способность, наиболее употребительной единицей измерения является dpi (dots per inch) -- количество точек на дюйм.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная.

- графопостроители (плоттеры} -- для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скорость вычерчивания -- 100 - 1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное изображение и передача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров, но они самые дорогие. Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы). Сетевой адаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор (модем).

Модем - это техническое устройство, преобразующее цифровые сигналы компьютера в аналоговый телефонный сигнал и обратно. Модем выполняет следующие функции:

при передачи - преобразование широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы (амплитудно-,частотно- или фазомодулированные);

при приеме - фильтрацию принятого сигнала от помех и детектирование,т.е. обратное преобразование узкополосного аналогового сигнала в цифровой.

Скорость передачи данных - это количество бит информации, передаваемой через модем в единицу времени

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе средствам мультимедиа.

Средства мультимедиа (multimedia -- многосредовость) -- это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); высококачественные видео-(video-) и звуковые (sound-) платы, платы видеозахвата (videograbber), снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами.

Аудиоадаптер (Sound Blaster) или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Но, пожалуй, еще с большим основанием к средствам мультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

Стоимость компактных дисков (CD) при их массовом тиражировании невысокая, а учитывая их большую емкость (650 Мбайт, а новых типов - - 1 Гбайт и выше), высокие надежность и долговечность, стоимость хранения информации на CD для пользователя оказывается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. Это уже привело к тому, что большинство программных средств самого разного назначения поставляется на CD. На компакт-дисках за рубежом организуются обширные базы данных, целые библиотеки; на CD представлены словари, справочники, энциклопедии; обучающие и развивающие программы по общеобразовательным и специальным предметам.

CD широко используются, например, при изучении иностранных языков, правил дорожного движения, бухгалтерского учета, законодательства вообще и налогового законодательства в частности. И все это сопровождается текстами и рисунками, речевой информацией и мультипликацией, музыкой и видео. В чисто бытовом аспекте CD можно использовать для хранения аудио- и видеозаписей, т.е. использовать вместо плейерных аудиокассет и видеокассет. Следует упомянуть, конечно, и о большом количестве программ компьютерных игр, хранимых на CD.

Таким образом, CD-ROM открывает доступ к огромным объемам разнообразной и по функциональному назначению, и по среде воспроизведения информации, записанной на компакт-дисках.

Дополнительные схемы. К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.