Информатика (3 курс) методичка (560350), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом их устройство получается значительно более простым. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме - все необходимые преобразования могут выполнить программы, работающие на компьютере.

Единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Напомним, что восемь последовательных битов составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256 = 2⁸).

Более крупной единицей информации является килобайт (сокращенно обозначаемый Кбайт), равный 1024 байтам (1024=2¹⁰).

Еще более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов мега-, гига-, тера-.

1 Мбайт =1024 Кбайт

1 Гбайт = 1024 Мбайт

1 Тбайт= 1024 Гбайт

Во многих случаях целесообразно использовать не восьмиразрядное кодирование, а 16-разрядное, 24-разрядное, 32-разрядное и более. Группа из 16 взаимосвязанных бит (двух взаимосвязанных байтов) в информатике называется словом. Соответственно, группы из четырех взаимосвязанных байтов (32 разряда) называются удвоенным словом, а группы из восьми байтов (64 разряда) – учетверенным словом.

Программы для компьютеров. Программы для первых компьютеров приходилось писать на машинном языке, т.е. в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это было очень тяжелой, малопроизводительной и кропотливой работой, в ходе которой можно было весьма легко ошибиться. Для облегчения процесса программирования в начале 50-х годов были разработаны системы, позволяющие писать программы не на машинном языке, а с использованием мнемонических обозначений машинных команд, имен точек программы и т.д. Такой язык для написания программ называется автокодом, или языком ассемблера. Программы на ассемблере очень просто переводятся в машинные команды, это делается с помощью специальной программы, которая также называется ассемблером. Ассемблер и сейчас часто используется при программировании в тех случаях, когда требуется достичь максимального быстродействия и минимального размера программ либо наиболее полно учесть в программе особенности компьютера.

Однако написание программ на языке ассемблера все же весьма трудоемко. Для этого программист должен очень хорошо знать систему команд соответствующего компьютера, а в ходе работы ему приходится бороться не столько со сложностями решаемой задачи, сколько с переводом необходимых в задаче действий в машинные команды. Поэтому и после появления ассемблеров многие исследователи продолжали попытки облегчить процесс программирования, "научив" компьютеры понимать более удобные для человека языки составления программ. Такие языки стали называть языками программирования высокого уровня, а языки ассемблера и другие машинно-ориентированные языки – языками низкого уровня. Программы на языках высокого уровня либо преобразуются в программы, состоящие из машинных команд (это делается с помощью специальных программ, называемых трансляторами или компиляторами) либо интерпретируются с помощью программ-интерпретаторов.

Языки высокого уровня позволили значительно упростить процесс написания программ, так как они ориентированы на удобство описания решаемых с их помощью задач, а не на особенности какого-то конкретного компьютера. Разумеется, для каждой программы на языке высокого уровня искусный программист может написать на языке ассемблера более компактную и быстродействующую программу для выполнения тех же функций, однако эта работа является весьма трудоемкой, поэтому она имеет смысл только в особых случаях.

Первый коммерчески используемый язык программирования высокого уровня Фортран был разработан в 1958 г. в фирме IBM под руководством Джона Бэкуса. Этот язык был предназначен, прежде всего, для научных вычислений, и он (в усовершенствованном варианте) до сих пор широко используется в данной области. Для других применений было разработано множество различных языков высокого уровня, но широкое распространение получили лишь немногие из них, в частности Си и Си++, Паскаль, Бейсик, Лого, Форт, Лисп, Пролог и др.

1.8. Общая характеристика процессов сбора, обработки, хранения и передачи информации

Решение задач на компьютере включает следующие важнейшие, процедуры, которые могут быть сгруппированы по функционально- временным стадиям (рис. 1.11):

• сбор информации из внешних или внутренних источников и преобразование;

• передача информации;

• обработка входной информации на ЭВМ и представление ее в удобном виде;

• хранение информации;

• вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему.

Рис. 1.11. Основные этапы технологического процесса в информационных системах

Как правило, информация подвергается всем процедурам преобразования, но в ряде случаев некоторые процедуры могут отсутствовать. Последовательность их выполнения также бывает различной, но при этом некоторые процедуры могут повторяться. Состав процедур преобразования и особенности их выполнения во многом зависят от объекта, для которого осуществляется автоматизированная обработка информации.

Сбор и преобразование информации. Система сбора информации может представлять собой сложный программно-аппаратный комплекс. Как правило, современные системы сбора информации не только обеспечивают кодирование информации и ее ввод в ЭВМ, но и выполняют предварительную (первичную) обработку этой информации. Сбор информации - это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов.

Сигнал можно определить как средство перенесения информации в пространстве и времени. В качестве носителя сигнала могут выступать звук, свет, электрический ток, магнитное поле и т.п. Подобно живым организмам, воспринимающим сигналы из внешней среды с помощью специальных органов (обоняния, осязания, слуха, зрения), технические системы для приема сигналов из окружающего мира оснащаются специальными устройствами. Вне зависимости от носителя информации (сигнала) типичный процесс обработки сигнала может быть охарактеризован следующими шагами. На первом шаге исходный (первичный) сигнал с помощью специального устройства (датчика) преобразуется в эквивалентный ему электрический сигнал (электрический ток). На втором шаге вторичный (электрический) сигнал в некоторый выделенный момент времени оцифровывается специальным устройством – аналого-цифровым преобразователем (АЦП). АЦП значению электрического сигнала ставит в соответствие некоторое число из конечного множества таких чисел. Таким образом, датчик и АЦП, связанные вместе, составляют цифровой измерительный прибор. Если этот прибор оснастить некоторым устройством для хранения измеренной величины – регистром, то на следующем шаге по команде от ЭВМ можно ввести это число в машину и подвергать затем любой необходимой обработке.

Конечно, не все технические средства сбора информации работают по описанной схеме. Так, клавиатура, предназначенная для ввода алфавитно-цифровой информации от человека, не имеет в своем составе АЦП. Здесь первичный сигнал – нажатие клавиши – непосредственно преобразуется в соответствующий нажатой клавише цифровой код. Но в любом случае, будь то цифровой измерительный прибор, клавиатура или иное устройство ввода информации в ЭВМ, в конечном счете, поступающая в ЭВМ нформация представлена в виде цифрового кода - двоичного числа.

Сбор и регистрация информации происходят по-разному в различных экономических объектах. Наиболее сложна эта процедура в автоматизированных управленческих процессах промышленных предприятий, фирм и т.п., где производятся сбор и регистрация первичной учетной информации, отражающей производственно-хозяйственную деятельность объекта.

Сбор информации, как правило, сопровождается ее регистрацией, т.е. фиксацией информации на материальном носителе (документе или машинном носителе). Запись в первичные документы в основном осуществляется вручную, поэтому процедуры сбора и регистрации остаются пока наиболее трудоемкими. В условиях автоматизации управления предприятием особое внимание придается использованию технических средств сбора и регистрации информации, совмещающих операции количественного измерения, регистрации, накоплению и передаче информации по каналам связи в ЭВМ с целью формирования первичного документа.

Передача информации. Передача информации осуществляется различными способами: с помощью курьера, пересылка по почте, доставка транспортными средствами, дистанционная передача по каналам связи. Дистанционная передача по каналам связи сокращает время передачи данных Для ее осуществления необходимы специальные технические средства.

Взаимодействие между территориально удаленными объектами (Осуществляется за счет обмена данными. Доставка данных производится по заданному адресу с использованием сетей передачи данных. В современных условиях большое распространение получила распределенная обработка информации, при этом сети передачи данных превращаются в информационно-вычислительные сети (ИВС). Важнейшим звеном ИВС является канал передачи данных, структурная схема которого представлена на рис. 1.12.

Рис 1.12. Структурная схема канала передачи данных: УПД - устройство подготовки данных; НКС - непрерывный канал связи; ДКС - дискретный канал связи; УПДс – устройство повышения достоверности

Непрерывный канал связи (НКС) совместно с функционирующими на его концах модемами образует дискретный канал связи (ДКС). В свою очередь, ДКС и устройства повышения достоверности (УПДс) образуют канал передачи данных.

В НКС элементы данных передаются в виде физических сигналов, которые описываются непрерывными функциями времени. Большинство НКС оказываются не пригодными для передачи сигналов, отображающих данные, без предварительного их согласования. Для такого преобразования предусматривают специальные устройства – модемы. Модем представляет собой совокупность модулятора и демодулятора. С помощью модулятора информационный сигнал воздействует на некоторый параметр сигнала-переносчика, благодаря чему спектр сигнала смещается в Область частот, для которых наблюдается наименьшее затухание в выбранном НКС. Обратную операцию, переход от модулированного сигнала (сигнала-переносчика) к модулирующему (информационному сигналу), осуществляет демодулятор. Понятие ДКС позволяет, отвлекаясь от физической природы процессов, происходящих в НКС, представлять совокупность НКС и модемов на его концах как некоторый "черный ящик", на вход которого подается последовательность кодовых символов - входное сообщение. Это входное сообщение может представлять собой некоторый текст на русском языке, а может быть, и последовательность нулей и единиц. В первом случае говорят, что входной алфавит ДКС – это обычный алфавит русского языка, во втором – двоичный алфавит (или двоичный код). Аналогичным образом можно описать и примеры для выходного алфавита. В простейшем случае алфавиты на входе и выходе ДКС совпадают.

УПДс может представлять собой специальную аппаратуру, предназначенную для повышения достоверности передачи данных, а может, особенно в современных информационно-вычислительных сетях, Представлять собой специальную программу и ЭВМ, на которой она выполняется, может являться как элементом канала связи, так и элементом системы обработки информации. В качестве простейшего способа повышения достоверности передачи информации может использоваться контроль на четность. Суть этого способа заключается в следующем. На входе в канал связи УПД производит подсчет числа единиц в двоичной кодовой последовательности – входном сообщении. Если число единиц оказывается нечетным, в хвост передаваемого сообщения добавляется 1, а если нет, то 0. На принимающем конце канала связи УПД производят аналогичный подсчет, и если контрольная сумма (число единиц в принятой кодовой последовательности) оказывается нечетной, то делается вывод о том, что при передаче произошло искажение информации, в противном случае принятая информация признается правильной (неискаженной). В описанном способе используется один добавочный контрольный разряд. Это позволяет обнаруживать ошибку передачи в случае искажения одного-единственного разряда в сообщении. В тех случаях, когда вероятность искажения информации при передаче велика, требуются более изощренные методы.

Обработка и хранение информации. Организация технологии обработки информации на отдельных ее этапах имеет свои особенности, что дает основание для выделения внемашинной и внутримашинной технологии. Внемашинная технология объединяет операции сбора и регистрации данных, запись данных на машинные носители с контролем. Внутримашинная технология связана с организацией вычислительного процесса в ЭВМ, организацией данных в памяти и их структуризацией.

Внутримашинная технология решения задач на ЭВМ, как правило, реализует следующие типовые процессы преобразования информации: формирование новых баз данных; упорядочение данных; выборка некоторых частей записи, слияние и разделение данных; внесение изменений в данные; выполнение арифметических действий над реквизитами в пределах записей; над записями. Решение каждой отдельной задачи или комплекса задач требует выполнения следующих операций: загрузка программы машинного решения задачи; ввод исходных данных; логический и арифметический контроль введенной информации; исправление ошибочных данных; компоновка входных массивов и сортировка введенной информации; вычисления по заданному алгоритму; получение выходной информации; редактирование выходных форм; вывод информации на экран и машинные носители; печать таблиц с выходными данными. Выбор того или иного варианта технологии определяется прежде всего объемно-временными особенностями решаемых задач, периодичностью, срочностью, требованиями к быстроте связи пользователя с ЭВМ, так и режимных возможностей технических средств – в первую очередь ЭВМ.

Интерактивный режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационно-вычислительной системой, может носить характер запроса (как правило, регламентированного) или диалога с ЭВМ.

Характеристики

Список файлов книги