Краткий курс лекций

Информация и её свойства. Единицы измерения информации.

Информация (лат. Informatio – разъяснение, осведомление, изложение) – обмен сведениями между людьми, живой и неживой природой, устройствами.

Сообщение – форма предоставления информации в виде речи, изображения, цифр, данных, графиков, т.е. зарегистрированные сигналы.

Данные – зафиксированные наблюдения (сведения). Данные не используются, а только хранятся.

Единица измерения данных (информации) – наименьшей единицей измерения данных является 1 бит. (“0” или “1”; “да” или “нет”) 1 байт = 8 бит – необходимо для кодирования 1 символа.

Технические средства. Аналоговые и цифровые вычислительные машины.

По виду обработки информации ВМ делятся на:

• Аналоговые (непрерывного действия) – машины, оперирующие информацией, предоставляемой в виде непрерывных изменений некоторых физ. величин, при этом в количестве физических переменных используются: сила тока Эл. Цепи, угол поворота вала, вектор скорости, вектор направления движения тела. АВМ позволяет с помощью одного физ. процесса моделировать различные другие процессы.

• Цифровые (дискретного действия) – оперируют информацией, предоставляемой в виде цифровых кодов, т.е. в дискретном виде – дискретные.

По принципу действия основных узлов АВМ и ЦВМ разделяют на механические (арифмометр), электронные и смешанные (оптоэлектронные, гидромеханические).

Технические средства. Основные характеристики ЭВМ.

ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации заданной в цифровом виде. ЭВМ применяют везде.

Характеристики ЭВМ:

• Быстродействие (производительность) – среднее число простых операций (“+”, “-”) в секунду.

• Скорость оперативной памяти

• Количество отказов в ед. времени.

• Стоимость

Технические средства. Классификация ЭВМ.

• Супер ЭВМ

• Большие ЭВМ

• Малые ЭВМ

• Микро ЭВМ (ПК)

Сравнительные параметры классов ЭВМ:

Параметр	Супер ЭВМ	Большие ЭВМ	Малые ЭВМ	Микро ЭВМ
Производительность (1 млн. операций в сек.)	1000-10тыс.	10-1000	1-1000	1-1000
2Ёмкость операций (Мб)	2000-10000	64-10000	5-512	4-256
Ёмкость внешних запоминающих устройств (Гб)	500-5000	50-1000	2-100	0.5-100
Разрядность (Бит)	64-128	32-64	16-64	16-64

Технические средства. Классификация Микро ЭВМ (ПЭВМ). Сертификационный стандарт PC-99.

Сертификационный стандарт PC-99 регламентирует принципы классификации ПК и оговаривает минимальные требования к следующим категориям компьютеров: массовый ПК, деловой ПК, портативный ПК (наличие средств в комп. связи), рабочая станция (повышенные требования к устройствам хранения данных), развлекательный ПК (повышенные требования к средствам воспроизведения графики и звука).

Мультимедиа – сочетание в одном документе графических, текстовых и музыкальных средств.

Технические средства. Принцип действия ЭВМ. Обобщенная структура ЭВМ.

Все ЭВМ имеют структуру, предложенную Фон Нейманом. При этом все ЭВМ состоят из 2-х основных частей: Линейно адресуемой памяти слова (слово 2 байта), которая хранит команды и из процессоров, выполняющих эти команды.

Обобщенная структура ЭВМ:

Основная часть ЭВМ, обрабатывающая информацию – центральный процессор.

АЛУ – Арифметическо-логическое устройство – выполняет арифметические и логические операции.

ЦУУ – Центральное Устройство Управления – предназначено для автоматического управления хода арифметического процесса, обеспечивает необходимое взаимодействие всех устройств ЭВМ.

Память ЭВМ состоит из:

ОЗУ – предназначается для непосредственного оперативного обмена с процессором, память можно представить в виде ячеек в каждой из которых хранится какая-то информация.

Внешняя память – гибкий магнитный диск, жесткий диск, магнитная лента и т.д.

Технические средства. Принцип программного управления.

Выполняемая в процессоре программа, состоящая из последовательности команд, хранящихся в ОЗУ

Процессор работает с программой, написанной в машинных кодах, когда программа состоит из отдельных команд. Каждая из этих команд имеет свой адрес. Очерёдность выбора из памяти команд, определяется содержимым регистра счётчика команды. Команды выбираются из ОЗУ по текущему адресу команды и передаются в регистр команд, расположенных в устройстве управления.

Каждая машинная команда содержит код операции («+», «-», «*»), выполняемой над операндами и операнды, над которыми эта операция выполняется. Операнды задаются либо данными либо адресом данных а ОЗУ, результаты операций записываются либо в память, либо в специальный регистр по адресу А1.

При нормальном завершении операции содержимое счётчика адреса команд увеличивается на 1. При ошибочном завершении операции из устройства выдаётся сигнал о прекращении операции.

Характеристики процессора.

• Быстродействие (кол-во операций в секунду)

• Адресность машины (1, 2, 3)

• Разрядность – параллельная обработка битов информации (8, 16, 32,…)

• Набор машинных операций, зашитых в ПЗУ.

Память.

• Регистровая

• Буферная (кэш; до 256 Кб)

• Оперативная

• Внешнее ЗУ.

Характеристики памяти.

1. Время доступа к памяти

2. Объём памяти

Технические средства. Взаимодействие внешних и центральных устройств. Структурная схема ПЭВМ.

Соединение различных устройств ВМ в единый комплекс и передача данных между ними осуществляется с помощью устройств, называемых интерфейсами.

Интерфейс состоит из:

• Линии связи (шины, кабель)

• Сигналов для обмена информации

• Алгоритмов взаимодействия

• Совместимых электронных схем

Структурная схема ПЭВМ:

Центральный блок состоит из трех частей:

1. МП - микропроцессор - программируемое устройство обработки данных на основе одной или нескольких интегральных схем, состоит из:

• АЛУ – арифметико-логическое устройство(вып. Арифметические и логические операции)

• БР – блок регистров(функция сверх ОЗУ)

• СВУ – система внутреннего управления(координирует взаимодействие устройств МП)

• СУОШ – система управления общей шиной(обеспечивает синхронизацию обмена информацией между устройствами ПЭВМ )

1. Внутренняя память строится на полупроводниковых элементах и подразделяется на ОЗУ и ПЗУ(ПЗУ служит для хранения программ, констант и таблиц, содержит ОС, управление программы запуска и выполнение базовых операций, содержимое ПЗУ заносится при изготовлении и не меняется пользователем. ОЗУ является основной памятью МП)

2. Блок контроллеров, интерфейс, общая шина, сетевые адаптеры (представляет собой специализированные МП, выполняющие функции по передаче и контролю данных в ПЭВМ)

Внешние устройства:

• КН – кассетный накопитель на магнитной ленте

• НТМД – накопитель на твердых магнитных дисках

• НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках

• Д – дисплей

• ГПЛ – графический планшет

• ГП – графический построитель

• ПУ – печатающее устройство

• ЛД – лазерный диск

• ЗГ – задающий генератор

Интерфейсная общая шина состоит из:

• Шина управления

• Шина адресов

• Шина данных

Отличительная особенность ПЭВМ:

Широкий набор периферийных устройств.

Вычислительные комплексы:

С целью повышения надежности и производительности вычислительных средств несколько ЭВМ связываются в вычислительный комплекс. Принцип построения многопроцессорного вычислительного комплекса, содержащего несколько процессоров с общей оперативной памятью и ВУ, подключение через каналы ввода-вывода.

Все блоки объединяются в единый вычислительный комплекс с помощью средств коммутации, которые обеспечивают доступ каждого процессора к любому модулю ОП и КВВ, а также возможность передачи данных между каналами.

Совокупность технических средств и программного обеспечения, предназначенных для информационного обслуживания пользователей и технических объектов, настроенная на решение задач в конкретной области применения называется вычислительной системой.

Технические средства. Основные характеристики компьютерных сетей. Иерархия компьютерных сетей.

• Производительность (суммарная пр-ть ГВМ)

• Среднее время доставки сообщения

• Оперативные возможности сети

Сети бывают: Глобальные, региональные и локальные

Программное обеспечение (ПО). Операционные системы. Назначение и характеристики ОС.

Операционная система (ОС) – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие устройств ПК между собой, а также возможность взаимодействия человека с ПК.

ОС	Класс ЭВМ	Режим работы	Примечание
ОС Ес MVS	Ес ЭВМ IBM/370	Основной – мультипрограммируемой ракетной обработки. Режим разделения времени, реального времени
СВМ Ес VB/370	Ес ЭВМ IBM/370	Режим разделения времени для виртуальных машин с различными ОС	Подсистемы диалоговой отладки обеспечивают возможность создания прграмм для среды ОС Ес
Unix	ЭВМ разных классов	Режим разделения времени.	Универсальная система с ориентацией на широкий круг пользователей и разработку программ
Мос-Вп	СМ ЭВМ Vax	Режим реального времени, разделения времени и пакетной обработки.	Ориентирована на решение задач управления и создание автоматических рабочих мест.
MS-DOS PC-DOS	ПЭВМ	Интерактивный, с возможностью параллельного Выполнения задач.	Система одного пользователя
ОС/2	ПС	Мультипрограммная обработка.	До нескольких десятков одновременно решённых задач
Windows	ПЭВМ	Интерактивный режим с возможностью параллельного выполнения задач.

Режимы ОС:

• Интерактивный – диалоговый; мультимедийная обработка параллельного чередования 2 и более задач.

• Пакетный режим – пакет заданий по приоритетам.

• Режим реального времени – обеспечивает взаимодействие вычислительной системы с внешними процессами со скоростью протекания этих процессов.

• Режим разделения времени – время центрального процессора представляется различным задачам последовательными квантами.

• Мультипрограммная пакетная обработка – задание поступает с нескольких внешних устройств одновременно, планирование выполнения осуществляется соответственно с классами и приоритетами.

Программное обеспечение (ПО). Пакеты прикладных программ (ППП).

1. Проблемно ориентированные ППП.

2. ППП автоматизированного проектирования (Работа конструкторов, чертежи).

• ППП общего назначения.

• Настольные системы управления базами данных (СУБД). Организация хранения локальных баз данных на ПЭВМ, либо на файл-сервере и сетевой доступ к ним.

• Серверы баз данных – вид ПО для создания и исполнения при работе в сети интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер

• Генераторы (серверы отчётов)

• Текстовые процессоры

• Табличный процессор

• Средства презентационной графики

• Интегрированные пакеты – набор некоторых программных продуктов на 1 ВМ.

• ППП мультимедиа: аудио, видео.

• Системы искусственного интеллекта – реализует отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами СИИ являются: база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем, логические выводы (например – Система анализа и распознавания речи).

• Методы ориентирования ППП обеспечивают статистический и другие методы задач.

• Программы управления проектами.

• Офисное ППП – служит для организации управления деятельностью офиса.

• Органайзеры.

• Переводчики, распознавание текста, орфография.

• Коммуникационные ППП – связь с удалёнными абонентами.

• Настольные издательские системы.

Программное обеспечение (ПО). Этапы обработки программ под управлением ОС.

• Трансляция.

• Компоновка.

• Выполнение.

Язык Object Pascal. Классификация типов данных. Целые типы.