- •Учебно-методические указания
- •Самостоятельная работа студентов. Практические занятия
- •Тема 1.1. Основные характеристики, эволюция и классификация эвм
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 1.2. Информационно-логические и схемотехнические основы построения цифровых устройств, архитектура персональных эвм
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 1.3. Устройства хранения данных
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 1.4. Устройства ввода/вывода современных эвм
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 1.5. Современные высокопроизводительные вычислительные системы
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 2.1. Иерархия программного обеспечения эвм
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 2.2. Архитектура современных операционных систем
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 2.3. Управление вычислительными процессами
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 2.4. Сервисные функции современных операционных систем
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 3.1. Основы построения вычислительных сетей
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 3.2. Сетевые модели передачи данных
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 3.3. Адресация и маршрутизация в вычислительных сетях
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 3.4. Глобальная вычислительная сеть Internet
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Тема 3.5. Безопасность вычислительных сетей
- •Правильные ответы на тестовые вопросы
- •Примерная тематика рефератов
- •Вопросы для подготовки к экзамену
- •Литература для подготовки к экзамену
- •Учебно-методические указания по самостоятельной работе студентов и проведению практических занятий
- •344002, Г. Ростов-на-Дону, пр. Буденновский, 20
Самостоятельная работа студентов. Практические занятия
Модуль 1. Архитектура и принципы функционирования современных ЭВМ
Тема 1.1. Основные характеристики, эволюция и классификация эвм
Задания для самостоятельной работы
1. Изучить эволюцию неэлектронных вычислительных машин.
2. Рассмотреть основные этапы развития электронных вычислительных машин (ЭВМ).
3. Ответить на вопрос – какова взаимосвязь между развитием элементной базы и этапами развития ЭВМ?
4. Изучить основные характеристики ЭВМ. Выделить основные характеристики ЭВМ. Пояснить выбор.
5. Рассмотреть основные подходы к классификации ЭВМ. Изучить классы персональных компьютеров (спецификация РС-99). Указать на недостатки РС-99.
6. Ответить на тестовые вопросы.
Сколько этапов развития средств вычислительной техники?
Четыре;
Шесть;
Восемь;
Пять.
В каком году был разработан первый микропроцессор?
1968;
1978;
1971;
1972.
Что определяет число пикселей по горизонтали и вертикали изображения?
Разрешение;
Расширение;
Количество цветов;
Формат графического файла.
Какой класс ЭВМ используется для решения узкого круга задач?
Специализированные;
Проблемно-ориентированные;
Универсальные;
Персональные.
Какое количество оттенков цвета одного пикселя возможно при битовой глубине 3?
Три;
Шесть;
Семь;
Восемь.
Какой тип ПК по спецификации РС-99 отличается наличием средств коммуникации отдаленного доступа?
Массовые ПК;
Деловые ПК;
Портативные ПК;
Рабочие станции ПК.
Какой тип ПК по спецификации РС-99 включает минимум средств воспроизведения графики и звука?
Массовые ПК;
Деловые ПК;
Портативные ПК;
Рабочие станции ПК.
План практического занятия (2ч)
Тема: Представление данных в ЭВМ.
Преобразование текстовых данных при вводе в ЭВМ.
Преобразование растровой графики при вводе в ЭВМ.
Расчет размеров файлов данных при их различном представлении.
Рекомендации по выполнению заданий и подготовке
к практическому занятию
Представление данных заключается в их преобразовании в вид, удобный для последующей обработки либо пользователем, либо ЭВМ.
Форма представления данных определяется их конечным предназначением. В зависимости от этого данные имеют внутреннее и внешнее представление. Внутреннее представление данных (для ЭВМ) определяется физическими принципами, по которым происходит обмен сигналами между узлами ЭВМ, принципами организации памяти, логикой работы ЭВМ. Внутреннее представление данных в большинстве современных ЭВМ является дискретным, т.е. цифровым, причем любые данные для обработки ЭВМ представляются последовательностями двух целых чисел – единицы и нуля. Такая форма представления данных получила название двоичной.
Во внешнем представлении (для пользователя) все данные хранятся в виде файлов. Файл – область памяти на внешнем носителе, которой присвоено имя.
Правило представления символьной информации (буквы алфавита и др. символы) заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальное число, т.е. каждый символ нумеруется.
Наиболее простой стандарт кодировки символов ASCII-код («Американский Стандартный Код для Обмена Информацией» – англ. American Standart Code for Information Interchange) был введён в США еще в 1963 г. и после модификации в 1977 г. был принят в качестве всемирного стандарта. Каждому символу поставлено в соответствие двоичное число от 0 до 255 (8-битовый двоичный код). Символы от 0 до 127 – специальные символы (0-31), латинские буквы, цифры и знаки препинания составляют постоянную (базовую) часть таблицы. Расширенная таблица с 128 по 255 символ отводится под национальный стандарт. Пример расширенной таблицы представлен на рисунке 1, где код символа записан сокращенно в виде шестнадцатеричного числа, например, символу Б соответствует шестнадцатеричный код С1 или в двоичной форме 11000001.
Таким образом, каждый введенный в компьютер с клавиатуры или другим образом символ запоминается и хранится на носителе в виде восьмиразрядного двоичного слова. Текстовый файл в этом случае представляет собой последовательность байт данных, за каждым из которых стоит символ текста. При выводе текста на экран или на принтер соответствующие программно-аппаратные средства вывода выполняют обратную перекодировку из цифровой формы в символьную по тем же правилам.
Рис. 1. Расширенная таблица ASCII кодов (кириллица windows 1251).
Более универсальным и мультиязычным является стандарт Unicode, который определяет кодировку каждого символа не одним байтом, а двумя. Соответственно, число одновременно кодируемых символов возрастает с 256 до 65536. Данный стандарт позволяет закодировать одновременно все известные символы, в том числе японские и китайские иероглифы.
Как и любые другие виды данных, графические данные в ЭВМ хранятся, обрабатываются и передаются в закодированном двоичном коде.
Существуют два принципиально разных подхода к представлению (оцифровке) графических данных: растровый и векторный.
Для оцифровки графических изображений при растровом представлении вся область данных разбивается на множество точечных элементов – пикселей, каждый из которых имеет свой цвет. Совокупность пикселей называется растром, а изображения, которые формируются на основе растра, называются растровыми.
Число пикселей по горизонтали и вертикали изображения определяетразрешение изображения. Каждый пиксель нумеруется, начиная с нуля, слева направо и сверху вниз. Пример представления треугольной области растровым способом показан на рис. 2.
При растровом способе представления графических данных под каждый пиксель отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной и используемой для кодировки цвета пикселя. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц).
Например, если битовая глубина равна 1, то под каждый пиксель отводится 1 бит. В этом случае 0 соответствует черному цвету, 1 – белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 4, то каждый пиксель может быть закодирован цветовой гаммой из 16 цветов (). При битовой глубине 8 каждый пиксель кодируется одним байтом, при этом количество цветов – 256. Вполне естественно, что с увеличением глубины цвета увеличивается объем памяти, необходимой для хранения графических данных.
Одним из распространенных способов кодирования цвета в растровой графике – модель RGB (R - Red, G - Green, B - Blue), в соответствии с которой произвольный оттенок цвета является суммой трех базовых цветов красного, зеленого и синего с разной интенсивностью. Интенсивность каждого базового цвета кодируется одним байтом, поэтому общее количество кодируемых оттенков цвета в модели RGB составляет 16.7 млн.
Таким образом, в растровой графике кодируется цвет каждого пикселя.
Расчет размеров файлов данных при их различном представлении.
Задание №1. Рассчитать размер тестового файла в форматах ASCII и Unicode, содержащего текст: Вычислительные системы и сети. Сделать вывод.
Задание №2. Преобразовать текст Вычислительные системы и сети в двоичный код (используйте таблицу ASCII кодов).
Задание №3. Запишите двоичный код монохромного графического файла, представленного на рисунке 2.
Задание №4. Рассчитайте размер графического файла, представленного на рисунке 2 при глубине цвета: 1, 4 и 8. Сделать вывод.
Задание №5. Рассчитайте размер графического файла, представленного на рисунке 2 при исходном разрешении и глубине цвета 24, а также после увеличения разрешения в два раза и глубине цвета 24. Сделать вывод.