Основы информатики и вычислительной техники (стр. 5 )

1 килобайт (1 К) = 1024 байт

1 мегабайт (1 М) = 1024 К

1 гигабайт (1 Г) = 1024 М

Задача. Преобразовать следующее число:

a) 2 756 000 байт б) 365 480 байт

Задача. Сколько байт в следующем числе:

а) 53 К 164 байт б) 3 М 21К 45 байт

Задача. Текст занимает 168 строк по 80 символов в строке.

а) Сколько потребуется памяти для занесения этого текста в компьютер?

б) Сколько файлов с этим текстом поместится на дискете размером 3,5 дюйма (размер

дискеты 3,5 дюйма равен 1,44М)?

36. АЛГОРИТМ

Алгоритмом называется точный порядок действий, определяющий процесс перехода от данных к результату, т. е. алгоритм это описание информационного процесса. Термин “алгоритм” - транскрипция имени великого узбекского математика Мухаммеда аль-Хорезми, который еще в IX веке разработал правила выполнения четырех действий математики.

Алгоритм должен обладать следующими свойствами:

1) Определенность ( ясный и точный порядок действий )

2) Массовость ( возможность использования различных данных)

3) Результативность ( направленность на получение результата )

Алгоритмы могут быть математического и нематематического содержания.

Пример алгоритма нематематического содержания:

Порядок действий по приготовлению чая.

Данные: вода, заварка, сахар.

Результат: стакан чая.

Порядок действий:

1) Нагреть воду до кипения.

2) Насыпать заварку.

3) Подождать, пока заварится чай.

4) Насыпать сахар по вкусу.

5) Размешать сахар.

Пример алгоритма математического содержания:

Деление обыкновенных дробей

Данные: а, b, с, d

Результат: частное от деления

Порядок действий:

1) а´d

2) b´c

3) Результат 1-го действия поделить на результат 2-го.

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМА

1) Словесный ( как описано выше )

2) Математические формулы

3) Блок-схема

4) Алгоритмический языки ( программа )

ЯЗЫК БЛОК-СХЕМ

1) направление вычислений

(если вниз или вправо, то

стрелка не указывается)

 

конец

начало

2)

начало и конец алгоритма

 

3) выполнение операции,

конкретного действия

нет

да

4) выбор направления

движения

5) ввод данных или

вывод информации

 

Задача: С помощью языка блок-схем записать алгоритм вычисления:

Решение:

начало

ТИПЫ АЛГОРИТМОВ

1) Линейный.

2) Разветвляющийся.

3) Циклический.

Линейным называется такой алгоритм, в котором вычисления выполняются в последовательности их записи (если на блок-схеме, то сверху вниз).

Приведенный выше алгоритм - линейный. Разветвляющийся и циклический рассматриваются в главах 11,14.

37. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Система счисления - изображение чисел в определенных символах и правила выполнения действий над ними. Системы счисления подразделяются на:

- позиционные . Величина числа определяется значениями цифр, входящих в него, и позициями этих цифр.

Пример. Десятичная система:

135= 1*102 +3*101 +5*100

Здесь показатели степени соответствуют позициям цифр в числе.

- непозиционные. Позиции символов числа не входят в определение его величины.

Пример. Римская система счисления:

10 сс римская

 

1 I

5 V

10 X

50 L

100 C

500 D

1000 M

MCMLXXXVII = 1000+()+50+30+7=198710

Общепринятая система счисления называется десятичной ,т. к. при определении числа значения цифр умножаются на 10 в степени “позиция цифры” и для записи числа используются 10 цифр.

1987= 1*103 +9*102 + 8*101 + 7*100

основание системы

Система счисления, в которой основание равно 2, называется двоичной. В ней для записи чисел используются две цифры : 0 и 1.

10 сс	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
2 сс	0	1	10	11	100	101	110	111	1000	1001

ПЕРЕВОД ИЗ ДЕСЯТИЧНОЙ С. С. В ДВОИЧНУЮ

Для перевода из десятичной системы счисления в двоичную нужно делить число на 2 до тех пор, пока в частном не останется число 1 . Затем записывают последнее частное и все остатки в обратном порядке.

 

15010 =

ПЕРЕВОД ИЗ ДВОИЧНОЙ С. С. В ДЕСЯТИЧНУЮ.

Для перевода из двоичной с. с. в десятичную нужно записать это число в канонической форме, т. е. используя основание системы.

101102 = 1*24+0*23+1*22+1*21+0*20 = 2210

СЛОЖЕНИЕ И ВЫЧИТАНИЕ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ

При сложении и вычитании двоичных чисел используются следующие правила (таблица сложения и таблица вычитания):

0 + 0 = = 0

0 + 1 = = 0

1 + 1 == 1

10 - 1 = 1

-

+

Примеры: 10

11

УМНОЖЕНИЕ И ДЕЛЕНИЕ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ

При умножении и делении двоичных чисел используется кроме таблиц сложения и вычитания еще и таблица умножения.

0 * 0 = 0

0 * 1 = 0

1 * 1 = 1

Примеры:

*

*101=110010

1010

1010

 

110010

2) 1011010 11

101

11

:11=11110

11

11

11

0

Для упрощения процесса деления нужно помнить, что в частном можно “брать” только по 1 или 0 .

Задачи

1. Перевести из десятичной системы счисления в двоичную:

а) 145

б) 981

2. Перевести из двоичной системы счисления в десятичную:

а) 101110

б)

3. Выполнить действия над двоичными числами:

а) 100011+111

1110011+100111

б)

0111

в) 110011*101

1110011*111

г) 110011:11

1001011:11

38. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ

Компьютер – это комплекс технических средств, предназначенных для автоматического сбора, обработки, хранения и передачи информации.

Началом развития истории компьютерной техники принято считать 1642 год, когда Блез Паскаль изобрел машину для сложения чисел. Но это был еще не компьютер, а арифмометр. В 1673 году Готфрид Лейбниц сконструировал арифмометр, выполняющий 4 действия.

С ХIХ века арифмометры получили очень широкое применение, например, при расчете таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала специальная профессия - счетчик для выполнения на арифмометре строгой последовательности действий ( предок программистов ).

В середине XIX века английский математик Чарльз Беббидж попытался сконструировать универсальное вычислительное устройство - аналитическую машину, которая могла бы запоминать нужный порядок действий. Вложив в эту идею все свое состояние, Беббидж умер в нищете, так и не добившись осуществления своей мечты. Но он разработал основные принципы построения компьютеров, на которых и сейчас основано устройство компьютерной техники. Принципы эти заключаются в следующем: данные (числа, программа) запоминаются в специальном устройстве “СКЛАД” ( сейчас это называется памятью ) , потом данные по “ДОРОГЕ” ( сейчас это шина ) поступают на “МЕЛЬНИЦУ” ( процессор ) ,где и обрабатываются. Вместе с Беббиджем работала дочь лорда , которая придумала ,как писать программы для будущей машины, она считается первым в мире программистом, в ее честь назван один из языков программирования.

На идеях Беббиджа в 1943 году американский ученый Говард Эйкен построил машину “Марк-1” на электромеханических реле, но эта машина не имела отдельного устройства для памяти.

Первым компьютером принято считать ЭНИАК, разработанный в Пенсильванском университете в США в 1945 году, он был построен на электронных лампах, но имел много недостатков, в частности для задания программы несколько часов или даже дней надо было соединять провода.

Первым компьютером, обладающим всеми компонентами современных машин, был английский компьютер ЭДСАК, построенный в Кембриджском университете в 1949 году.

Первый советский компьютер МЭСМ был создан под руководством академика Лебедева в 1951 году. Он выполнял всего 12 команд, имел быстродействие 50 операций в секунду.

В дальнейшем усовершенствование компьютеров шло по пути модернизации их элементной базы. Так, после вакуумных ламп на смену пришли компьютеры, построенные на полупроводниковых транзисторах, потом появились интегральные схемы (чипы), где на одной пластине располагались и транзисторы, и соединения между ними, и наконец, большие интегральные схемы. Но это был век больших компьютеров, которые занимали огромные площади, и этому веку суждено было закончиться в 1975 году.

39. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ, ИХ ПРИМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Согласно легенде, современный персональный компьютер (ПК) появился на свет в ничем не примечательном гараже Силиконовой долины (США). Именно здесь Стив Джобс и Стив Возняк построили свой первый компьютер “Macintosh”. В качестве начального капитала они использовали выручку от продажи автомобиля Джобса - старенького “фольксвагена”. Так в 1975 году фирма APPLE выпустила свой первый ПК. Распространение ПК привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM - ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 году фирма решила попробовать свои силы на рынке ПК. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание ПК как мелкий эксперимент. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за этот проект, невиданную в фирме свободу. Было разрешено не конструировать ПК “с нуля”, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. В качестве микропроцессора ( небольшой, в несколько сантиметров, электронной схемы, выполняющей все вычисления и обработку информации) был выбран новейший тогда микропроцессор фирмы INTEL ( основатель фирмы Роберт Нойс). Программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме MICROSOFT (основатели фирмы Роберт Нойс и Билл Гейтс). В августе 1981 года новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре занял ведущее место на рынке.

Микропроцессоры различаются между собой разрядностью и тактовой частотой. Разрядность - количество битов, которое воспринимается микропроцессором как единое целое за один такт работы. Разрядность может принимать следующие значения : 4, 8, 16, 32, 64, 128. От разрядности зависят производительность и минимальный объем памяти компьютера. Тактовая частота (измеряется в мегагерцах) тоже влияет на производительность.

 

1/F

1/F - период следования сигналов переменного электрического тока (мксек) , F - тактовая частота (мгц) . Поэтому, чем больше тактовая частота, тем выше скорость работы. Кнопка “turbo” на системном блоке увеличивает тактовую частоту.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ ФИРМЫ INTEL

Показатели	8086 8088	80286	80386	80486	80586 Pentium
год выпуска	1981	1985	1988	1991	1993
память	до 1 м	до 16 м	до 4 г	до 4 г	до 4 г
разрядность	16	16	32	32	64

ВАРИАНТЫ МИКРОПРОЦЕССОРОВ

80386DX то же, что 80386

80386SX быстродействие меньше, чем у 80386 и дешевле

80486DX то же, что 80486

80486SX быстродействие меньше, чем у 80486 и дешевле

80486DX2 быстродействие больше, чем у 486 и дороже

80486DX4 – то же.

Pentium II, Pentium III, Pentium Pro, Pentium MMX.

В компьютерах IBM PC заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры , наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, но лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Так, сейчас большинство выпускаемых компьютеров “типа IBM PC” делается в Юго-Восточной Азии и Ирландии фирмами, не имеющими к IBM никакого отношения. В этих странах относительно низкая цена рабочей силы и поэтому такие компьютеры дешевле, но менее надежны. Компьютеры, собранные в этих странах, называются “желтая сборка”. Наиболее высокотехнологичные производства имеются в США, Европе и Японии (“белая сборка”). В России компоненты и устройства не выпускаются, но компьютеры собираются (“ красная сборка”).

40. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Клавиатура. Клавиатура компьютера через специальный управляющий блок, называемый контроллером, соединяется с системным модулем. При нажатии любой клавиши контроллер прерывает работу процессора и посылает ему код нажатой клавиши. Если нажата управляющая клавиша (CTRL, SHIFT, ALT, DELETE,...) , то процессор выполняет затребованное действие. Если нажатие клавиши связано с вводом данных, то вводимый символ посылается в память и отображается на экране дисплея.

Контроллер клавиатуры выполняет ряд функций, обеспечивающих удобство работы пользователя, например, автоматическое повторение кода символа с определенной частотой в случае, если нажатие клавиши этого символа длится более некоторого времени. Стандарт составляет 10 символов в секунду при пороге длительности нажатия 0.5 с. Эти характеристики могут быть изменены с помощью специальной управляющей программы. Если процессор во время ввода символа занят, то введенный символ запоминается в специальной буферной памяти контроллера(до 20 клавиш). При заполнении буфера выдается звуковой сигнал(может быть зависание компьютера!).

 

Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер. Основной частью его является резиновый шарик, на 9/10 "утопленный" в специальном гнезде корпуса и катящийся по горизонтальной поверхности. Для исключения проскальзования шара используется специальный резиновый коврик. От корпуса манипулятора к специальному разъему компьютера идет соединительный провод. Мышь имеет 2-3 кнопки. Когда мышь двигают по столу, резиновый шарик перекатывается и вращает несколько колесиков, которые расположены внутри гнезда и постоянно касаются поверхности шара. Колесики расположены специальным образом. Вращение одного соответствует перемещению курсора на экране вверх-вниз, другого - вправо-влево и т. д. Характер движения шарика анализируется компьютером.

 

Джойстик - манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр.

Сканер - устройство для считывания графической и текстовойинформации в компьютер. Сканеры могут вводить в компьютер рисунки. С помощью специального программного обеспечения компьютер может распознавать символы во введенной через сканер картинке. Сканеры бывают настольные (обрабатывают лист бумаги целиком) и ручные (их нужно проводить над рисунком или текстом), черно-белые и цветные.

Графический планшет(дигитайзер) - устройство для ввода контурных изображений. Используется для ввода чертежей в компьютер(человек указывает на объекты чертежа, а дигитайзер вводит ккординаты в компьютер).

41. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

(монитор, принтер, плоттер)

Плоттер - устройство для вывода рисунков и другой графической информации на бумагу. Плоттеры бывают барабанного типа (работают с рулоном бумаги) и планшетного типа (лист бумаги лежит на столе).

Принтер - устройство для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, многие из них могут выводить также рисунки и графики, цветные изображения.

Типы принтеров

а) матричные. Принцип печати: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических иголок. Головка движется вдоль печатаемой строки, а иголки в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Количество иголок 9,24,48. Чем больше иголок, тем выше качество печати. Скорость печати 10-60 с на страницу.

б) струйные. Принцип печати: изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью форсунок. Скорость печати 15-100 с на страницу.

в) лазерные. Принцип печати: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от обычного ксерокопирования состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из компьютера. Скорость печати 5-15 с на страницу.

г) сублимационные. Принцип печати: красящие ленты нагреваются до высоких температур. При этом краситель испаряется и переносится на специальную бумагу. Получается изображение фотографического качества.

Принтеры могут выполнять различные команды, поступающие от компьютера:

- выбор типа и размера шрифта, длины строки, цвета печати.

- протяжка бумаги на заданное число строк.

- установка интервала между строками и т. д.

Изображение выводимой на экран строки хранится в специальной памяти компьютера в закодированном виде. Некоторые принтеры имеют память на целую страницу. Набор символов, изображаемых на бумаге, включает 256 символов. Многие принтеры имеют несколько таких наборов.

42. МОНИТОР (ДИСПЛЕЙ)

Монитор - устройство визуального отображения информации на экране электронно-лучевого прибора. Диаметр монитора от 14 до 21 дюйма. Монитор работает в двух режимах: текстовом и графическом.

В текстовом режиме весь экран разбивается на строк по 80 позиций в каждой строке, т. е. в каждой строке получается 80 прямоугольников. В каждом из таких прямоугольников может отображаться один символ.

В графическом режиме весь экран состоит из точек (пикселей). Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора. Расстояние между центрами точек люминофора (светящегося вещества) одного цвета называется зерном. Изображение считается качественным при величине зерна 0,25-0,26 мм.

По цветности мониторы различаются: монохромные (2 цвета) и цветные. Цветные изображения составляются из точек, имеющих на экране один из возможных цветов, совокупность которых называется палитрой. Базовая палитра включает 16 цветов и обозначается IRGB. Буквы, составляющие это обозначение, указывают на 4 элемента, определяющие цвет в каждой точке изображения. Элементами являются три компонента цвета : красный ( Red ), зеленый ( Green ), синий (Blue ) и один из двух возможных уровней яркости (Intensity). Различные сочетания этих компонентов дают 16 цветов базовой палитры.

Таблица цветов

цвет	I	R	G	B	код
черный	0	0	0	0	0
синий	0	0	0	1	1
зеленый	0	0	1	0	2
голубой	0	0	1	1	3
красный	0	1	0	0	4
фиолетовый	0	1	0	1	5
коричневый	0	1	1	0	6
светлосерый	0	1	1	1	7
серый	1	0	0	0	8
светлосиний	1	0	0	1	9
светлозеленый	1	0	1	0	10
светлоголубой	1	0	1	1	11
розовый	1	1	0	0	12
светлофиолетовый	1	1	0	1	13
желтый	1	1	1	0	14
белый	1	1	1	1	15

Некоторые палитры имеют 64,256 и более цветов. Принципиально вопрос наличия различных цветов в таких палитрах решается так же, как и в базовой. Например, палитра, отображающая 64 цвета, построена на трех основных цветах, для каждого из которых могут быть заданы 4 градации яркости. Палитра, имеющая 65536 цветов, называется High Color, а палитра с 16,5 млн цветов называется True Color.