Билет № 1 (стр. 4 )

Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соот­ветствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.

Коды с 128 по 255 являются национальными, то есть в разных национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы. К сожалению, в настоя­щее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ-8, СР1251, СР866, Мас и ISO), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.

В настоящее время широкое распространение получил но­вый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, и потому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N = 216 =различных символов.

Каждая кодировка задается своей собственной кодовой таблицей. Как видно из следующей таблицы, одному и тому же двоичному коду в различных кодировках поставлены в соответствие различные символы:

Например, последовательность числовых кодов 221, 194, 204 в кодировке СР1251 образует слово «ЭВМ», тогда как в других кодировках это будет бессмысленный набор симво­лов. Пользователь не должен заботиться о перекодировках текстовых документов, так как это делают специальные программы-конверторы, встроенные в приложения.

Билет № 16

3. Двоичное кодирование графической информации. Растр. Пиксель. Глубина цвета.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация. Пространственную диск­ретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдель­ные маленькие фрагменты (точки), причем каждому элемен­ту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Качество кодирования изображения зависит от двух пара­метров. Во-первых, оно тем выше, чем меньше размер точ­ки, и, соответственно, чем большее количество точек состав­ляет изображение.

Во-вторых, чем большее количество цветов, то есть боль­шее количество возможных состояний точки изображения, используется, тем более качественно кодируется изображе­ние (каждая точка несет большее количество информации). Совокупность используемых в наборе цветов образует па­литру цветов.

Формирование растрового изображения. Графическая информация на экране монитора представляется в виде рас­трового изображения, которое формируется из определенно­го количества строк, каждая из которых, в свою очередь, со­держит определённое количество точек (пикселей).

Качество изображения определяется разрешающей спо­собностью монитора, то есть количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, то есть чем больше количество строк растра и точек в стро­ке, тем выше качество изображения. В современных персо­нальных компьютерах обычно используются три основных разрешающих способности экрана: 800 х 600, 1024 х 768 и 1280 х 1024 точки.

Цветные изображения формируются в соответствии с дво­ичными кодами цветов точек, хранящимися в видеопамяти. Цветные изображения могут иметь различную глубину цве­та, которая задается используемым количеством битов для кодирования цвета точки. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита на точку.

Формирование растрового изображения:

1

1 2   Видеопамять
№ точки	Двоичный код цвета точки
1
2
......	600
800
....
480

Глубина цвета. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, ото­бражаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле:

N = 21.

где / — глубина цвета, N — количество отображаемых цве­тов:

Глубина цвета (І)	Количество отображаемых цветов (N)
8	28 = 256
16 (High Color)	216 = 65 536
24 (True Color)	224=
32 (True Color)	232 = 4

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB-моделью, по первым буквам английских названий цветов (Red, Green,

Blue).

Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Например, при глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов выделяется по 8 битов, то есть для каждого из цветов возможны N = 28 = 256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами (от ми­нимальной — , до максимальной — ).

Формирование цветов при глубине цвета 24 бита:

Название цвета	Интенсивность
Красный	Зеленый	Синий
Черный
Красный
Зеленый
Синий
Голубой
Желтый
Белый

Графический режим. Графический режим вывода изобра­жения на экран монитора определяется разрешающей спо­собностью монитора и глубиной цвета. Для того чтобы на эк­ране монитора формировалось изображение, информация о каждой его точке (код цвета точки) должна храниться в ви­деопамяти компьютера. Рассчитаем необходимый объем ви­деопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита на точку.

Всего точек на экране: 800 • 600 =

Необходимый объем видеопамяти:

24 бита • 480000 =битов = 1 байтов = 1406,25 Кб = 1,37 Мб.

Билет № 17

3. Двоичное кодирование звуковой информации. Глубина кодирования и частота дискретизации.

Временная дискретизация звука. Звук представляет со­бой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непре­рывный звуковой сигнал должен быть превращен в последо­вательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие вре­менные участки, для каждого такого участка устанавливает­ся определенная величина амплитуды.

Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени A(t) заменяется на дискретную последо­вательность уровней громкости. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступе­нек».

Каждой «ступеньке» присваивается значение уровня громкости звука, его код (1, 2, 3 и так далее). Уровни гром­кости звука можно рассматривать как набор возможных со­стояний, соответственно, чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем бо­льшее количество информации будет нести значение каждо­го уровня и тем более качественным будет звучание.

Временная дискретизация звука:

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную «глубину» кодирования звука. Количество различных уров­ней сигнала или состояний при данном кодировании можно рассчитать по формуле:

N = 21 = 216 =

Таким образом, современные звуковые карты могут обес­печить кодированиеуровней сигнала. Каждому зна­чению амплитуды звукового сигнала присваивается 16-бит­ный код.

При двоичном кодировании непрерывного звукового сиг­нала он заменяется последовательностью дискретных уров­ней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, то есть час­тоты дискретизации. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретиза­ции), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Количество измерений в секунду может лежать в диапазо­не от 8000 до, то есть частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц — качеству звучания аудио-CD. Следу­ет также учитывать, что возможны как моно-, так и сте­рео-режимы.

Можно оценить информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука (16 битов, 48 кГц). Для этого количество битов на одну выборку необходимо умножить на количество выборок в 1 секунду и умножить на 2:

16 бит •• 2 = 1 битов = байтов = 187,5 Кб.

Билет № 18

3. Алгоритмическая структура «выбор».

Алгоритмическая структура «выбор» применяется для ре­ализации ветвлений со многими вариантами серий команд. В структуру выбора входят несколько условий, проверка ко­торых осуществляется в строгой последовательности их за­писи в команде выбора. При выполнении одного из условий выполняется соответствующая последовательность команд.

На языке программирования Turbo Pascal инструкция вы­бора начинается с ключевого слова Case, после кото­рого записывается выражение (переменная, арифметическое выражение и так далее). После ключевых слов Case записы­ваются условия сравнения заданного выражения с опре­делёнными значениями, при истинности одного из которых начинает выполняться серия команд. Заканчивается инст­рукция ключевыми словом End;

Блок-схема

 

Case <выражение> of

Значение 1: оператор1;

Значение 2: оператор2;

Значение 3: оператор3;

Значение 4: оператор4;

…………

Значение n: оператор n

Else оператор;

End;

Билет № 20

3. Этапы развития вычислительной техники. Основные

технические характеристики современного

персонального компьютера.

Первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) ENIAC была создана в конце 1945 года в США. В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ — малая электронная счетная машина. Конст­руктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев.

Серийное производство ЭВМ началось в 50-х годах XX века.

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения, связанные со сменой элементной базы. Кроме того, машины разных поколений различаются логической архитектурой и программным обеспечением, быстродейст­вием, оперативной памятью, способом ввода и вывода ин­формации и так далее.

Первое поколение ЭВМ — ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения до­ходила до 20 тысяч операций в секунду. Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты. По­скольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объ­емов данных. Это были довольно громоздкие сооружения, со­державшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт. Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд, поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

В 1949 году в США был создан первый полупроводнико­вый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистора. В 60-х годах транзисторы стали эле­ментной базой для ЭВМ второго поколения. Переход на по­лупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энерго­емкими. Быстродействие большинства машин достигло де­сятков и сотен тысяч операций в секунду. Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого по­коления. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы (это связано с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации). Во времена второго поколения активно стали развиваться язы­ки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, глав­ным образом среди людей с высшим образованием.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе — интегральных схемах: на маленькой пластине из по­лупроводникового материала площадью менее 1 см2 монти­ровались сложные электронные схемы. Их назвали ин­тегральными схемами (ИС). Первые ИС содержали в себе десятки, затем сотни элементов (транзисторов, сопротивле­ний и др.). Когда степень интеграции (количество элемен­тов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами — БИС; затем появились сверх­большие интегральные схемы — СБИС. ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску сис­темы машин IBM-360. В Советском Союзе в 70-х годах на­чался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ). Переход к третьему поколению связан с существенными из­менениями архитектуры ЭВМ. Появилась возможность вы­полнять одновременно несколько программ на одной маши­не. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов опе­раций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств — магнитные диски. Широко использовались новые типы устройств вво­да/вывода: дисплеи, графопостроители. В этот период суще­ственно расширились области применения ЭВМ. Стали со­здаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ). В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ.

Очередное революционное событие в электронике прои­зошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объяви­ла о создании микропроцессора. Микропроцессор — это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера — процессора. Перво­начально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты. Со­единив микропроцессор с устройствами ввода/вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ. МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколе­ния. Существенным отличием микроЭВМ от своих предше­ственников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна. Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры (ПК). Первый ПК появился на свет в 1976 году в США. С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее конст­рукторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональ­ные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. Именно ПК сделали компью­терную грамотность массовым явлением. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные техноло­гии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей человеческой деятельности.

Другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения, — это суперЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду. Из оте­чественных машин к этой серии относится многопроцессор­ный вычислительный комплекс «Эльбрус».

Ниже приведена таблица, позволяющая провести сравни­тельный анализ ЭВМ разных поколений:

Поколения ЭВМ	Характеристики
	I	II	III	IV
Годы применения				1977-
Элементная база	Электрон­ные лампы (тыс. шт)	Полупроводни­ковые транзисто­ры (1 т = 40 л)	Интегральные схемы (1 ИС = 1000 т)	БИС, СБИС (1 БИС = 1000 ИС)
Размеры	Зал (200 м2)	Комната	Шкаф	Стол
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Сотни	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродейст­вие (операций в секунду)	До104	До106	До107	Более 107
Объем оперативной памяти	До 64 Кб	До 512 Кб	До 16 Мб	Более 16 Мб
Классификация ЭВМ поколения	—	Малые, сред­ние, большие, специальные	Большие, средние, мини - и микроЭВМ	СуперЭВМ, ПК, специальные, общие
Типичные мо­дели поколения	ENIAC, БЭСМ	IBM 7090, БЭСМ-6	VAX, EC ЭВМ, СМ ЭВМ	IBM PC/XT/AT
Носитель ин­формации	Перфокар­та, перфо­лента	Магнитная лента	Диск	Гибкий, жесткий, лазерный диски

ЭВМ пятого поколения — это машины недалекого будуще­го. Основным их качеством должен быть высокий интеллекту­альный уровень. В них будет возможным ввод с голоса, голо­совое общение, машинное «зрение», машинное «осязание».