Билет № 1 (стр. 3 )

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, кото­рые процессор может передавать и обрабатывать одновре­менно. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники и в настоящее вре­мя составляет 64 бита.

Схема магистрально-модульного устройства компьютера:

Процессор		Оперативная память

шина данных (8,16,32,64 бита)

шина адреса (16,20,24,32,36 битов) Магистраль

шина управления

Устройства	Долговременная	Устройства	Сетевые
ввода:	память:	вывода:	устройства

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес переда­ется по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти, то есть количество ячеек оперативной памяти, ко­торые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуе­мых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 21 , где I — разрядность шины адреса.

Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресу­емых ячеек памяти равно:

N = 236 =

Шина управления. По шине управления передаются сиг­налы, определяющие характер обмена информацией по ма­гистрали. Сигналы управления указывают, какую опера­цию — считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией Между устройствами и так далее.

Билет № 12

3. Гипертекст. Технология WWW (World Wide Web — Всемирной паутины).

Гипертекст. Для отображения в «плоском» тексте смыс­ловых связей между основными разделами или понятиями можно использовать гипертекст. Гипертекст позволяет структурировать документ путем выделения в нем слов-ссы­лок (гиперссылок). При активизации гиперссылки (напри­мер, с помощью щелчка мышью) происходит переход на фрагмент текста, заданный в ссылке.

Гиперссылка состоит из двух частей: указателя ссылки и адресной части ссылки. Указатель ссылки — это объект (фрагмент текста или рисунок), который визуально выделя­ется в документе (обычно синим цветом и подчеркиванием). Адресная часть гиперссылки представляет собой название закладки в документе, на который указывает ссылка. За­кладка — это элемент документа, которому присвоено уни­кальное имя.

В качестве указателей ссылок и закладок могут исполь­зоваться не только фрагменты текста, но и графические изображения, поэтому такие структуры иногда называют ги­пермедиа.

Всемирная паутина. Всемирная паутина — это вольный перевод английского словосочетания World Wide Web, кото­рое часто обозначается как WWW или Web. Бурное разви­тие сети Интернет, которое происходило на протяжении 90-х годов, в первую очередь обусловлено появлением новой технологии WWW.

Технология WWW позволяет создавать гиперссылки, ко­торые реализуют переходы не только внутри исходного до­кумента, но и на любой другой документ, находящийся на данном компьютере и, что самое главное, на любой доку­мент любого компьютера, подключенного в данный момент к Интернету.

Серверы Интернета, реализующие WWW технологию, на­зываются Web-серверами, а документы, реализованные по технологии WWW, называются Web-страницами. Таким об­разом, Всемирная паутина — это десятки миллионов Web-серверов Интернета, содержащих Web-страницы, в ко­торых используется технология гипертекста.

Создание Web-страниц осуществляется с помощью языка разметки гипертекста (Hyper Text Markup Language — HTML).

Web-страницы могут быть мультимедийными, то есть со­держать ссылки на различные мультимедийные объекты-графические изображения, анимацию, звук и видео.

Интерактивные Web-страницы содержат формы, которые может заполнять посетитель.

Динамический HTML использует объектную модель доку­мента, то есть рассматривает документ как совокупность объектов, свойства которых можно изменять. Это позволяет создавать динамические Web-страницы, то есть страницы, которые могут меняться уже после загрузки в браузер. На­пример, текст может менять цвет, когда к нему подводится курсор, заголовок — перемещаться и так далее.

Тематически связанные Web-страницы обычно бывают представлены в форме Web-сайта, то есть целостной систе­мы документов, связанных между собой в единое целое с по­мощью гиперссылок.

Универсальный указатель ресурсов. Найти Web-страни­цу в Интернете можно с помощью универсального указате­ля ресурсов (адреса Web-страницы). Универсальный указа­тель ресурсов (URL — Universal Resource Locator) включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и собственно имя файла:

protocol://domain_name/path/file_name

Протокол доступа к документу определяет способ переда­чи информации. Для доступа к Web-страницам использует­ся протокол передачи гипертекста HTTP (Hyper Text Trans­fer Protocol). При записи протокола после его имени следует двоеточие и два прямых слэша: http://

Запишем URL-адрес титульной страницы Web-сайта «Ин­форматика и информационные технологии». Страница рас­положена на сервере schools. *****, в каталоге info2000 в файле index. htm. Следовательно, универсальный указатель ресурсов принимает вид

http://schools. *****/info2000/index. htm и состоит из трех частей:

http:// — протокол доступа;

schools. ***** — доменное имя сервера;

/info2000/index. htm — путь к файлу и имя файла Web-страницы.

Билет № 13

3. Позиционные и непозиционные системы счисления. Запись чисел в позиционных системах счисления.

Для записи информации о количестве объектов использу­ется числа. Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые называются системами счисления. Алфавит системы счисления состоит из символов, кото­рые называются цифрами. Например, в десятичной системе числа записываются с помощью десяти всем хорошо извест­ных цифр: 0, 1, 2 и так далее.

Система счисления — это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами.

Все системы счисления делятся на две большие группы: позиционные и непозиционные. В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в чис­ле, а в непозиционных — не зависит.

Самой распространенной из непозиционных систем счис­ления является римская. В качестве цифр в римской систе­ме используются: I (1), V (5), X (10), L (50), С (100), D (500), М (1000). Значение цифры не зависит от ее положения в числе. Например, в числе XXX (30) цифра X встречается трижды и в каждом случае обозначает одну и ту же величи­ну — число 10, три раза по 10 в сумме дают 30.

В позиционных системах счисления количественное зна­чение цифры зависит от ее позиции в числе. Наиболее рас­пространенными в настоящее время позиционными система­ми счисления являются десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Каждая позиционная система имеет определенный алфавит цифр и основание.

В позиционных системах счисления основание системы равно количеству цифр (знаков в ее алфавите) и определяет, во сколько раз различаются значения цифр соседних разря­дов числа.

Десятичная система счисления имеет алфавит цифр, ко­торый состоит из десяти всем известных, так называемых арабских, цифр, и основание равное 10, двоичная — две цифры и основание 2, восьмеричная — восемь цифр и осно­вание 8, шестнадцатеричная — шестнадцать цифр (в каче­стве цифр используются и буквы латинского алфавита) и

основание 16.

Позиционные системы счисления:

Система счисления	Основание	Алфавит
Десятичная	10	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
Двоичная	2	0,1
Восьмеричная	8	0,1,2,3,4,5,6,7
Шестнадцатиричная	16	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10(А),11(В),12(С),13(D),14(Е),15(F)

Наиболее распространенной позиционной системой счис­ления является десятичная система. Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается триж­ды, причем самая правая обозначает пять единиц, вторая справа — пять десятков и, наконец, третья справа — пять сотен.

Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших разрядов к старшим. Например, в десятичной системе цифра в крайней справа позиции обозначает количество единиц, цифра, сме­щенная на одну позицию влево, обозначает десятки, еще ле­вее — сотни, затем тысячи и так далее.

Число 555 записано в привычной для нас свернутой фор­ме. Мы настолько привыкли к такой форме записи, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различ­ные степени числа 10.

В развернутой форме записи числа такое умножение про­изводится в явной форме. Так, в развернутой форме запись числа 555 в десятичной системе будет выглядеть следую­щим образом:

55510 = 5 • 102 + 5 • 101 + 5 • 10°.

Число в позиционной системе счисления записывается в виде суммы степеней основания (в данном случае 10), в ка­честве коэффициентов при которых выступают цифры дан­ного числа.

Для записи десятичных дробей используются отрицатель­ные значения степеней основания. Например, число 555,55 в развернутой форме будет записано следующим образом:

555,5510 = 5 • 102 + 5 • 101 + 5 • 10° + 5 • 10-1 + 5 • 10-2

В общем случае в десятичной системе запись числа A10, которое содержит я целых разрядов числа и т дробных раз­рядов, производится следующим образом:

А10=аn-1·10 n-1+а n-2·10 n-2+…. +а0·100+ а -1·10 –1+ … +а - m·10-m

Коэффициенты at в этой записи являются цифрами деся­тичного числа, которое в свернутой форме записывается сле­дующим образом:

А10=аn-1 а n-2……. а0, а –1……. а –m

Из вышеприведенных формул видно, что умножение или деление десятичного числа на 10 (величину основания) при­водит к перемещению запятой, отделяющей целую часть от дробной на один разряд вправо или влево. Пример:

555,5510 • 10 = 5555,510

555,5510 : 10 = 55,55510

В двоичной системе основание равно 2, а алфавит состоит из двух цифр (0 и 1). Следовательно, числа в двоичной сис­теме в развернутой форме записываются в виде суммы сте­пеней основания 2 с коэффициентами, в качестве которых выступают цифры 0 или 1.

Приведём пример развёрнутой записи двоичного числа:

А2 = 1 • 22 + 0 • 21 + 1 • 2° + 0 • 2-1 + 1 • 2-2,

В свёрнутой форме это число выглядит так:

А2 = 101,012.

В общем случае в двоичной системе запись числа А2, кото­рое содержит п целых разрядов числа и т дробных разря­дов, производится следующим образом:

А2 = an-1 • 2n-1 + аn-2 • 2n-2 + ... + а0 • 2° + а -1 • 2 -1 + ... + а - m• 2-т.

Коэффициенты а; в этой записи являются цифрами (0 или 1) двоичного числа, которое в свернутой форме запи­сывается следующим образом:

А2 = an-1 аn-2….. а0, а –1…. а –m

Из вышеприведенных формул видно, что умножение или деление двоичного числа на 2 (величину основания) приво­дит к перемещению запятой, отделяющей целую часть от дробной на один разряд вправо или влево. Пример:

101,012 • 2 = 1010,12

101,012 : 2 = 10,1012

Возможно использование множества позиционных систем счисления, основание которых равно или больше 2. В систе­мах счисления с основанием q (q - ичная система счисления) числа в развернутой форме записываются в виде суммы ряда степеней основания q с коэффициентами, в качестве кото­рых выступают цифры 0, 1, q-1.

В развёрнутой форме число в системе счисления с основа­нием q (q - ичная система счисления) записывается следую­щим образом:

A q = аn-1• qn -1 + аn-2 • qn-2 +... + а0 • q° +a-1 • q-1 + ...+ а-m • q-m.

Коэффициенты at в этой записи являются цифрами числа, записанного в q - ичной системе счисления.

Так, в восьмеричной системе основание равно восьми (q = 8), тогда записанное в свернутой форме восьмеричное число А8 = 673,28 в развернутой форме будет иметь вид:

А8 = 6 • 82 + 7 • 81 + 3 • 8° + 2 • 8-1.

В шестнадцатеричной системе основание равно шестнад­цати (q = 16), тогда записанное в свернутой форме шестнадцатеричное число А16 = 8A, F16 в развернутой форме будет иметь вид:

А16 = 8 • 161 + А • 16° + F • 16-1.

Если выразить шестнадцатеричные цифры через их деся­тичные значения (А = 10, F = 15), то запись числа примет вид:

А16 = 8 • 161 + 10 • 16° + 15 • 16-1.

Билет № 14

3. Двоичное кодирование числовой информации.

Представление числовой информации в компьютере.

Представление чисел в формате с фиксированной запя­той. Целые числа в компьютере хранятся в памяти в форма­те с фиксированной запятой. В этом случае каждому разря­ду ячейки памяти соответствует всегда один и тот же разряд числа, а запятая находится справа после младшего разряда, то есть вне разрядной сетки.

Для хранения целых неотрицательных чисел отводится одна ячейка памяти (8 битов). Например, число А2 = будет храниться в ячейке памяти следующим образом:

Максимальное значение целого неотрицательного числа. Достигается в случае, когда во всех ячейках хранятся единицы. Для n-разрядного представления оно будет равно:

2n - 1.

Определим диапазон чисел, которые могут хранится в оперативной памяти в формате целого неотрицательного числа. Минимальное число соответствует 8 нулям, храня­щимся в 8 ячейках памяти, и равно нулю. Максимальное число соответствует 8 единицам, хранящимся в 8 ячейках памяти и равно:

А = 1 • 27 +1 • 26 +1 • 25 + 1 • 24 + 1 • 23 + 1 • 22 + 1• 21+1• 2° = 1• 28-1 = 25510.

Диапазон изменения целых неотрицательных чисел чи­сел — от 0 до 255.

Для хранения целых чисел со знаком отводится две ячейки памяти (16 битов), причем старший (левый) разряд отводится под знак числа (если число положительное, то в знаковый разряд записывается 0, если число отрицательное — 1).

Представление в компьютере положительных чисел с ис­пользованием формата «знак—величина» называется пря­мым кодом числа. Например, число 200210 = будет представлено в 16-разрядном представлении следую­щим образом:

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

0

Максимальное положительное число (с учетом выделения одного разряда под знак) для целых чисел со знаком в n-разрядном представлении равно

А = 2n-1 - 1.

Для представления отрицательных чисел используется до­полнительный код. Дополнительный код позволяет заменить арифметическую операцию вычитания операцией сложения, что существенно упрощает работу процессора и увеличивает его быстродействие. Дополнительный код отрицательного числа А, хранящегося в п ячейках, равен 2n - |A|

Для получения дополнительного кода отрицательного числа можно использовать довольно простой алгоритм:

1.  Модуль числа записать в прямом коде в п двоичных разрядах;

2.  Получить обратный код числа, для этого значения всех битов инвертировать (все единицы заменить на нули и все нули заменить на единицы);

3. К полученному обратному коду прибавить единицу.

Запишем дополнительный код отрицательного числа -2002 для 16-разрядного компьютерного представления:

Прямой код	|-200210|
Обратный код	Инвертирование
	Прибавление единицы	+
Дополнительный код

Достоинствами представления чисел в формате с фиксиро­ванной запятой являются простота и наглядность представ­ления чисел, а также простота алгоритмов реализации арифметических операций (вычитание благодаря использо­ванию дополнительного кода для представления отрица­тельных чисел сводится к сложению).

Недостатком представления чисел в формате с фиксиро­ванной запятой является конечный диапазон представле­ния величин, недостаточный для решения математиче­ских, физических, экономических и других задач, в которых используются как очень малые, так и очень боль­шие числа.

Представление чисел в формате с плавающей запятой.

Вещественные числа хранятся и обрабатываются в компью­тере в формате с плавающей запятой. В этом случае поло­жение запятой в записи числа может изменяться. Формат чисел с плавающей запятой базируется на экспоненциаль­ной форме записи, в которой может быть представлено лю­бой число. Так число А может быть представлено в виде:

А = т • qn

где

т — мантисса числа,

q— основание системы счисления,

п — порядок числа.

Для однозначности представления чисел с плавающей за­пятой используется нормализованная форма, при которой мантисса отвечает условию:

1/n < |т| < 1.

Это означает, что мантисса должна быть правильной дро­бью и иметь после запятой цифру, отличную от нуля.

Преобразуем десятичное число 555,55, записанное в есте­ственной форме, в экспоненциальную форму с нормализо­ванной мантиссой.

555,55 = 0,55555 • 103.

Нормализованная мантисса т = 0,55555, порядок п = 3.

Число в форме с плавающей запятой занимает в памяти компьютера четыре (число обычной точности) или восемь (число двойной точности) байтов. При записи числа с пла­вающей запятой выделяются разряды для хранения знака мантиссы, знака порядка, порядка и мантиссы:

 

Диапазон изменения чисел определяется количеством разрядов, отведенных

1

для хранения порядка числа, а точ­ность (количество значащих цифр)

1

определяется количест­вом разрядов, отведенных для хранения мантиссы.

1

Максимальное значение порядка числа в приведённом выше примере

1

составляет = 12710, и, следователь­но, максимальное значение числа:

2127 = 1, • 1038. Точность вычислений

1

1

определяется количеством разря­дов, отведенных для хранения мантиссы чисел. Максималь­ное значение положительной мантиссы равно:

1

223 -1 223 = 2(10 • 2,3) 100023 = 10(3·2,3) 107. Таким образом, максимальное значение чисел обычной точности с учетом возможной

1

точности вычислений соста­вит 1,701411 • 1038 (количество значащих цифр

1

1

десятичного числа в данном случае ограничено 7 разрядами).

Билет № 15

3. Двоичное кодирование текстовой информации. Различные кодировки кириллицы.

Традиционно для кодирования одного символа использует­ся

количество информации, равное 1 байту, то есть I= 1 байт = 8 битов.

Если рассматривать символы как возможные события, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать:

N = 21 = 28 = 256.

Такое количество символов вполне достаточно для пред­ставления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки, графические символы и так далее.

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от до . Таким образом, человек различает символы по их начертанию, а компьютер — по их коду.

При вводе в компьютер текстовой информации происхо­дит ее двоичное кодирование, изображение символа преоб­разуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код символа). Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает одну ячейку.

В процессе вывода символа на экран компьютера произво­дится обратный процесс — декодирование, то есть преобра­зование кода символа в его изображение.

Важно, что присваивание символу конкретного кода — это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таб­лице. Первые 33 кода (с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и так далее).