Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
62
Добавлен:
16.05.2015
Размер:
133.48 Кб
Скачать

____________________________________________

Билет №1. Информатика, как наука. Понятие кибернетики. Вопросы, изучаемые информатикой. Связь с другими науками. Разделы информатики.

Информатика.

Область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования с помощью вычислительной техники.

Техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных с помощью средств вычислительной техники, а также принципы функционирование средств и управление.

Область научных знаний, Объект которой информация, ее свойства, общие закономерности преобразования, технологии обработки с использованием прогрессивных средств.

Кибернетика – наука об общих законах получения, хранения, передачи, переработки информации в сложных системах (технические, биологические, социальные и другие системы).

Информатика включат в себя бесконечность математических, инженерных, философских аспектов, через которые она становиться фундаментальной наукой, занимающейся схематично формализованным представлением информации, вопросами ее обработки, а также различными средствами, с помощью которых можно производить обработку информации.

Включает философию, математику (теория математического моделирования, дискретная математика, теория алгоритмов), лингвистику, кибернетику, физику, химию, электронику, радиотехнику.

Разделы информатики:

  1. Системы счисления;

  2. Криптография;

  3. Шифрование;

  4. Теория графов;

  5. Математическая логика;

  6. Теория типов;

  7. Теория вычислений (теория автоматов, вычислений, сложности вычислений);

  8. Алгоритмы и структуры данных (алгоритмы, структуры данных, генетические алгоритмы);

  9. Языки программирования и трансляции (трансляторы, интерпритаторы, языки программирования);

  10. Базы данных (хранение данных и поиск);

  11. Конкуррентные, параллельные и распределенные системы (конкуррентность (теория и практика одновременных вычислений), распределенность (несколько вычислительных систем, одна задача), параллельные (многозадачные режимы)).

Информатика включает (вопросы):

1)технические (методы и средства надежного сбора, хранения, передачи, обработки и представления информации);

2)семантические (определяет способы описания смысла информации, изучает языки ее описания);

3)прагматические (описывает методы кодирования информации);

4)синтаксические (решение задач по формализации, автоматизация различных видов научно-технической деятельности).

Афанасьев:

«Нет в науке и практике современного понятия более распространённого, и в то же время, нет другого понятия, по поводу которого ведётся столько споров, дискуссий и имеющего столько различных точек зрения».

Билет №2 Понятие информации. Уровни обработки и анализа информации. Информационные технологии. Функции информации в обществе. Свойства информации. Способы хранения и передачи информации.

Информация – сведения о лицах, предметах, фактах, явлениях, событиях, реального мира не зависимо от их представления.

Информационные технологии – совокупность технологических элементов (устройств и методов), используемых людьми для обработки информации.

Компьютерные информационные технологии – выполнение с помощью ЭВМ.

Обработка информации – получение одних информационных объектов из других путем выполнения элементов алгоритма.

Процессы обработки:

1) фиксирование, классификация, расположение информации с целью её хранения и последовательного извлечения и распределения между потребителями;

2) передача и преобразование информации, связанная с формальным увеличением или уменьшением её объёма, представлением в другой форме без преобразования смысла;

3) неформальная обработка информации, связанная с анализом смысла, и приносимая пользу от её применения (искусственный интеллект).

Функции информации:

  1. Познавательная – получение новой информации (производство, представление, хранение и восприятие информации);

  2. Коммуникативная – общение людей, реализуемая через обращение информации (передача и распределение);

  3. Управленческая – формирование целесообразного поведения управляемой системы, которая данную информацию получила.

Свойства информации.

  1. Достоверность информации (истинная, ложная, ложная+истинная).

  2. Полнота. Если информация содержит все необходимые данные и их достаточно для понимания и решения, то полна.

  3. Ценность. Зависит от того, какие задачи может решить.

  4. Ясность. Информация должна быть выражена в таком виде, который понятен получателю.

Передача информации может осуществляться напрямую, а также за счет усиления сигнала (рупор, локальная компьютерная сеть, письменная речь и т. д.) или же путем преобразования сигнала и передачи его на далекие расстояния (телефон, телеграф, радио, телевидение, глобальные компьютерные сети и т. д.).

Хранение информации осуществляется на долговременных носителях: камень, бумага, магнитные носители, лазерные диски, серверы вычислительных сетей и т. п. В настоящее время основным средством хранения информации является персональный компьютер (ПК) и другие средства вычислительной техники. 

Билет №3 Основные понятия информатики: информация, информационные технологии. Аспекты понятия информации. Представление информации. Свойства информации. Понятия количества информации.

Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах, их состояний, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноты знаний.

Представление – это способ отображения внешней формы информации.

Кодирование – процесс представления информации в определённом виде.

Информация – понятие абстрактное.

Интерпретация – переход от представления информации к абстрактной. Важно, чтобы система представления была единой и согласованной. Внешняя форма информации – это представления.

Информационные технологии – совокупность технологических элементов (устройств и методов), используемых людьми для обработки информации.

Обработка информации – получение одних информационных объектов из других путем выполнения элементов алгоритма.

Свойства информации.

Достоверность информации (истинная, ложная, ложная+истинная).

Полнота. Если информация содержит все необходимые данные и их достаточно для понимания и решения, то полна.

Ценность. Зависит от того, какие задачи может решить.

Ясность. Информация должна быть выражена в таком виде, который понятен получателю.

____________________________________________

Билет №4 Понятие информации. Измерение информации. Количество и свойства информации. Системы представления информации. Единицы измерения информации.

Информация – сведения о лицах, предметах, фактах, явлениях, событиях, реального мира не зависимо от их представления.

Количество информации  - это мера уменьшения неопределенности.

Свойства информации.

Достоверность информации (истинная, ложная, ложная+истинная).

Полнота. Если информация содержит все необходимые данные и их достаточно для понимания и решения, то полна.

Ценность. Зависит от того, какие задачи может решить.

Ясность. Информация должна быть выражена в таком виде, который понятен получателю.

Существуют разные системы представления информации:

  1. Высказывательная. Используется в обычной жизни (истинное и ложное высказывание). Высказывания – языковое образование, в отношении которого имеет смысл говорить об истинности/ложности. Логика высказывания – это характерный пример информационной системы. Высказывания, их языковое представление, правила преобразования – пример структуры, в которой достаточно часто используется информация. Связки и, или, не.

  2. Для представления информации в вычислительной технике используются системы счисления – системы, в которых кодируется информация по определённым правилам. В вычислительной технике удобно представлять информацию 2 цифрами (2 состояния) => используется двоичная система счисления. Количество информации можно посчитать (сигналы). Бит – это кусочек, элемент, частица.

БИТ- это наименьшая единица измерения информации

Единицы измерения информации: 1байт = 8 бит

1Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байт

1Мб (мегабайт) = 210 Кб = 1024 Кб

1Гб (гигабайт) = 210 Мб = 1024 Мб

___________________________________________________________

Билет №5 Понятия количества информации. Измерение информации. Статиcтическая мера информации. Понятие и свойства энтропии.

Измерение:

Комбинаторная мера информации показывает, сколько возможных исходов имеет то или иное событие.

Бросаем монетку Q=2. Играем с кубиком Q=6. Русское лото Q=90.

Чем меньше вероятность получить информацию, тем она больше.

Способ измерения информации путём оценки количества возможных комбинаций информационных элементов – комбинаторная мера информации.

12 – Q=2. 1 bit.

58 – Q=8. 3 bits.

810 – Q=10.

A16 – Q=16.

Это измерение неудобно. Было предложено измерять информацию, как вариант одного из 2 возможных исходов (1 бит).

Иванов 00

Петров 01 2 бита

Сидоров 10

Николаев 11

Формула Р. Хартли.

Двоичная логарифмическая мера

Т=log2N, где (бит)

N – кол-во комбинаций информационных элементов.

Чем меньше основание системы, тем меньше количество информации.

Задача.

27 монет (1 фальшивая – легче)

2 чашки весов

За сколько взвешиваний найдём?

log227

log23 за 1 взвешивание

х – количество взвешиваний

х * log23 ≥ log227

х ≥ 3

Формула Хартли применима для равновероятной информации.

2. Статистическая мера информации.

События рассматриваются, как возможный исход некоторого опыта, причем все исходы – полная группа событий.

Шеннон ввёл понятие неопределённой ситуации – энтропия, возникающая в опыте. Энтропия группы событий – количественная мера его неопределённости => информативности, выраженной как средняя функция множества вероятностей каждого из возможных исходов опыта.

N – возможное количество исходов опыта.

k – количество типов возможных исходов

n – количество повторов i-го исхода

Ii – количество информации типа исхода

Среднее количество полученной информации:

Iср=(n1I1+n2I2+…+nkIk)/N

I = log2(1/p) = -log2p, где р – вероятность появления события

Iср=(n1 (-log2p1)+ n2 (-log2p2)+…+ nk(-log2pk))/N

Iср=n1/N(-log2p1)+ n2/N (-log2p2)+…+ nk/N (-log2pk)

вероятность события

Iср=p1(-log2p1)+…+ pk(-log2pk)

Iср=-∑ pi log2pi=H – энтропия

Свойства энтропии

  1. Всегда неотрицательна p<1 => log<0

  2. =0, когда 1 из pi=1, а все остальные=0, событие предопределено

  3. Имеет наибольшее значение, когда события равновероятны

  4. Энтропия объекта, состояние, которое образуется совместной реализацией состояний 2 других объектов, равных сумме энтропий исходных объектов.

____________________________________________

Билет №6 Понятие цифрового автомата. Представление информации в цифровых автоматах. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой.

Цифровой автомат это дискретный преобразователь информации, способный принимать различные состояния, переходить под воздействием входных сигналов, или команд решения задачи, из одного состояния в другое и выдавать входные сигналы.

В процессе переработки информации цифровые ЭВМ - компьютеры, оперируют числами, которые представляются в некоторой системе счисления.

Система счисления - это совокупность приемов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Запись числа в некоторой системе счисления часто называют кодом числа.

Элементы (символы) алфавита, которые используются для записи чисел в некоторой системе счисления, принято называть цифрами. Каждой цифре данного числа однозначно сопоставляется ее количественный (числовой) эквивалент.

Различают позиционные и непозиционные системы счисления.

Непозиционная система счисления - это система, для которой значение символа, т.е. цифры, не зависит от его положения в числе. К таким системам относится, в частности, римская система (правда с некоторыми оговорками). Здесь, например, символ V всегда означает пять, вне зависимости от места его появления в записи числа. Есть и другие современные непозиционные системы.

Позиционная система счисления - это система, в которой значение каждой цифры зависит от ее числового эквивалента и от ее места (позиции) в числе, т.е. один и тот же символ (цифра) может принимать различные значения.

Наиболее известной позиционной системой счисления является десятичная ситема счисления. Например, в десятичном числе 555 первая цифра справа означает 5 единиц, соседняя с ней - 5 десятков, а левая - 5 сотен.

В связи с тем, что в цифровых автоматах в основном используются позиционные системы счисления, то мы в дальнейшем будем рассматривать только такие системы.

Любая позиционная система счисления характеризуется основанием.

Когда мы представляем, т.е. записываем некоторое число в позиционной системе счисления мы размещаем соответствующие цифры числа по отдельным нужным позициям, которые принято называть разрядами числа в данной позиционной системе счисления. Количество разрядов в записи числа называется разрядностью числа и совпадает с его длиной.

Числа с фиксированной запятой

Так как числа бывают положительные и отрицательные, то формат (разрядная сетка) машинного изображения разбивается на знаковую часть и поле числа. В поле числа размещается само изображение числа, которое мы будем условно называть мантиссой числа. Для кодирования знака числа используется самый старший разряд разрядной сетки, отведенной для изображения двоичного числа, а остальные разряды отводятся под мантиссу числа. Положение запятой в разрядной сетке строго фиксируется, обычно или правее самого младшего разряда мантиссы, или левее самого старшего. В первом случае число представляется как целое, во втором - как правильная дробь. В настоящее время в подавляющем большинстве в компьютерах в формате с фиксированной точкой представляются целые числа.

В знаковую часть записывается информация о знаке числа. Принято, что знак положительного числа "+" изображается символом 0, а знак отрицательного числа "-" изображается символом 1.

Для представления отрицательных чисел используются прямой, обратный и дополнительный коды.

В прямом на месте знакового бита ставится 1, в обратном инвертируются все числа мантиссы при этом знаковый бит не трогаем. Дополнительный код: для получения дополнительного кода отрицательных чисел нужно сначала инвертировать цифровую часть исходного числа, в результате чего получается его обратный код, а затем добавить единицу в младший разряд цифровой части числа.

Числа с плавающей запятой

Для наиболее точного представления чисел с плавающей запятой исп. нормализованная запись числа. У двоичного нормализованного числа в форме с плавающей запятой мантисса - правильная дробь и в старшем разряде мантиссы всегда стоит 1. Операция приведения числа к нормализованному виду называется нормализацией. Нормализация чисел в компьютере выполняется или автоматически или же по специальной программе.

Так как система счисления для заданного цифрового автомата (ком-пьютера) остается постоянной, то при представлении числа в формате с плавающей запятой нет необходимости указывать ее основание, достаточно лишь представить показатель степени порядка числа.

Билет№7 Системы счисления. Понятие бита и байта.

Системы счисления

СС – совокупность приёмов и правил для записи чисел цифровыми знаками, символами. СС должны обеспечивать возможность представления любого числа в рассматриваемом диапазоне, единственность представления.

СС:

  1. позиционные (значение цифры зависит от позиции в записи, место – разряд, кол-во цифр – разрядность; каждому разряду соответствует степень основания)

  2. непозиционные

При переводе чисел из десятичной системы счисления в систему с основанием P > 1 обычно используют следующий алгоритм:

1) если переводится целая часть числа, то она делится на P, после чего запоминается остаток от деления. Полученное частное вновь делится на P, остаток запоминается. Процедура продолжается до тех пор, пока частное не станет равным нулю. Остатки от деления на P выписываются в порядке, обратном их получению;

2) если переводится дробная часть числа, то она умножается на P, после чего целая часть запоминается и отбрасывается. Вновь полученная дробная часть умножается на P и т.д. Процедура продолжается до тех пор, пока дробная часть не станет равной нулю. Целые части выписываются после двоичной запятой в порядке их получения. Результатом может быть либо конечная, либо периодическая двоичная дробь. Поэтому, когда дробь является периодической, приходится обрывать умножение на каком-либо шаге и довольствоваться приближенной записью исходного числа в системе с основанием P.

Понятие бита и байта

В ЭВМ информация должна иметь физическое представление, причём это представление должно быть наиболее простым. Одна единица информации – бит (дискретная – либо есть либо нет); кол-во информации. 8бит = 1байт.

28 = 256. 1Кбайт = 1024 байт. 1Мбайт = 1024 Кбайт.

__________________________________________

Билет №8 История развития вычислительной техникию Поколение ЭВМ. Классы современных ЭВМ. Современное программное обеспечение.

История развития вычислительной техники

1642 – Блез Паскаль изобрёл устройство механического выполнения сложения чисел – Паскалево колесо (ручное управление, зубчатые колёса, сложение десятичных чисел).

1673 – Г.Лейбниц сконструировал арифмометр. 4 арифм. действия. Наведение артиллерии.

1-я половина 19в. – Ч.Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, программируемое и выполняющее функции без участия человека.

- Ада Ловлейс – 1-й программист, влияние на Бэббиджа

1941 – К.Цузе 1-ый представил автоматический цифровой компьютер Z3 (элементы обеспечивают возможность работы с 2-ичной системой). Электромеханическое реле 2600, 3 стойки высотой 2м, шириной 1м.

1944 – Z3 разрушен.

1943 – в почтовом департаменте Англии создан программируемый компьютер Colossus (2000 электровакуумных ламп)

1946 – В США создана рабочая группа для создания универсального компьютера. Джон фон Нейман, который обобщил результаты и изложил основные принципы построения вычислительных машин: любая программируемая машина – арифметико-логическое, запоминающее, ввода-вывода, управляющее устройства, должна работать с 2-ичной системой счисления, электронное устройство. Основа всех поколений.

Результат:

создание ЭВМ ENIAC, которая имела электровакуумные лампы, высокую скорость сложения чисел. Минусы: стоимость 750000$, 300 м2.

Поколения ЭВМ

Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ.

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

I

II

III

IV

Годы применения  

1946-1958

1958-1964  

1964-1972  

  1972 - настоящее время  

Основной элемент  

Эл.лампа

Транзистор  

ИС

БИС

Быстродействие (операций в секунду) 

8-20тыс. оп/с

0,1-1млн. оп/с

11 млн. оп/с

более 1 млн. оп/с

Носитель информации

Перфокарта, Перфолента

Магнитная Лента  

Диск

Гибкий и лазерный диск

Размеры ЭВМ  

Большие

Значительно меньше  

Мини-ЭВМ

микроЭВМ

микро-ЭВМ - это ЭВМ, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора

малые ЭВМ (мини ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с большими ЭВМ возможностями.

большие ЭВМ - наиболее мощные (не считая суперкомпьютеров) вычислительные системы общего назначения, обеспечивающие непрерывный круглосуточный режим эксплуатации.

супер-ЭВМ - к ним относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. Супер-ЭВМ используются для решения сложных и больших научных задач.

Билет №9. Архитектура ЭВМ. Принципы Фон-Неймана. Основной цикл работы ЭВМ

Архитектура вычислительной машины (Архитектура ЭВМ, англ. Computer architecture) — концептуальная структура вычислительной машины[1], определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.[2]

В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (фон Неймана) и гарвардская. Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.

По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:

  • По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);

  • По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW(архитектура с неск. выч. устр-ми);

  • По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;

    • многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.

При выполнении каждой команды ЭВМ проделывает определенные стандартные действия:

1) согласно содержимому счетчика адреса команд, считывается очередная команда программы (ее код обычно заносится на хранение в специальный регистр УУ, который носит название регистра команд);

2) счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей команды (в простейшем случае для этой цели достаточно к текущему значению счетчика прибавить некоторую константу, определяющуюся длиной команды);

3) считанная в регистр команд операция расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над ними выполняются требуемые действия.

Затем во всех случаях, за исключением команды останова или наступления, все описанные действия циклически повторяются.

«принципы фон Неймана»

Принцип однородности памяти.

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Принцип последовательного программного управления.

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.

Принцип условного перехода.

Команды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые изменяют последовательность выполнения команд в зависимости от значений данных

Билет №10. Представление информации в ПК. Принципы Фон-Неймана. Классы современных компьютеров. Основные узлы ПК.

Представление информации в ЭВМ

Системой счисления принято называть совокупность приёмов наименования и обозначения чисел, т.е. способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

С развитием электронно-вычислительной техники большое применение получили двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

В двоичной системе счисления используются только две цифры 0 и 1. И значит, имеется только два однозначных числа.

Для её реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток - нет тока, намагничен - не намагничен и т.п.), а не с десятью, - как в десятичной;

Представление информации посредством только двух состояний надёжно и помехоустойчиво;

Недостаток двоичной системы - запись числа будет, как правило, длиннее, чем в десятичной.

Представление символьной информации

Кодирование символьной информации осуществляется на основе двоичных кодов, первоначально для нужд телеграфной связи. Этот двоичный код называется ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Оба эти кода совпадают по первым 128 позициям. Это фактически есть неизменяемая часть любого кода для ЭВМ.

Коды от 128 до 255 - для национальных алфавитов и специальных символов. Поскольку между символьными величинами и их двоичными кодами существует взаимнооднозначное соответствие, то над символьными величинами определены операции сравнения.

В настоящее время широко распространен BCD - Binary Coded Decimal - каждая десятичная цифра записывается четырехбитовым двоичным эквивалентом.

Представление логической информации

Теоретической базой обработки логической информации является Булева алгебра логики. Эта двузначная алгебра была разработана для формального описания логических построений задолго до появления первых ЭВМ. Элементы этой алгебры могут иметь одно из двух значений: истина и ложь. Распространенной формой задания логических функций являются таблицы истинности. Базовыми функциями булевой алгебры являются отрицание, конъюнкция, дизъюнкция. Для упрощения логических функций используются тождества алгебры логики.

В АЛУ ЭВМ имеется набор элементарных логических устройств, соответствующих основным логическим операциям. На входы логических устройств подаются двоичные коды, которые рассматриваются как логические переменные, а выход зависит от таблицы истинности. Логическому значению "истина" соответствует 1, а значению "ложь" - 0.

Классы современных ПК:

микро-ЭВМ - это ЭВМ, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора

малые ЭВМ (мини ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с большими ЭВМ возможностями.

супер-ЭВМ - к ним относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. Супер-ЭВМ используются для решения сложных и больших научных задач.

большие ЭВМ - наиболее мощные (не считая суперкомпьютеров) вычислительные системы общего назначения, обеспечивающие непрерывный круглосуточный режим эксплуатации.

«принципы фон Неймана»

Принцип однородности памяти.

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Принцип последовательного программного управления.

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.

Принцип условного перехода.

Команды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые изменяют последовательность выполнения команд в зависимости от значений данных

Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных узлов компьютера, к которым относятся:

  • центральный процессор;

  • основная память;

  • внешняя память;

  • периферийные устройства.

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной.

____________________________________________________

Билет №11. Структура персонального компьютера. Состав микропроцессора.

Архитектура РС определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя, при этом основное внимание уделяется структуре и функциональным возможностям ЭВМ. Основные функции определяют назначение ЭВМ(обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними источниками)

Дополнительнве функции – это функции, повышающие эффективность работы ЭВМ(удобный интерфейс, ввод/вывод данных, надежность работы, безопасность и др.)

Стурктура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия компонентов ЭВМ.

Обычно персональный компьютер состоит из трех частей:

·        системного блока;

·        клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

·        монитора (или дисплея) – для изображения текстовой или графической информации.

Состав микропроцессора:

Устройство управления – формирует и подает во все блоки ЭВМ в нужные моменты времени определенные сигналы управления. Он формирует адреса ячеек памяти, используя выполнение операции передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ.

Арифметико-логическое устройство – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над данными.

Микропроцессорная память - служит для кратковременного хранения записи и выдачи информации, непосредственно используемых в вычислениях в ближайшие такты работы микропроцессора.

Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электрических импульсов и частоту генерации импульсов, определяющую частоту ЭВМ. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.

____________________________________________

Билет№12 Микропроцессор. Виды микропроцессоров. Состав. Основные функции.

Микропроцессор(Central Processing Unit) – функционально законченное программно-управляемое устройство, обработка информации в котором управляется в виде БИС или СБИС.

Микропроцессор выполняет:

  • Чтение и дешифрацию команд из основной памяти

  • Чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств

  • Прием и обработка запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств

  • Обработка данных и их запись основную память и регистр адаптеров внешних устройств

  • Выработка управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков PC

1й процессор выпущен фирмой Intel в 1971 году, наз. МП 4004

Группы микропроцессоров:

  • CISC(Complex Instruction Set Computing) – полный набор команд

  • RISC(Reduced Instruction Set Computing ) – сокращенный набор команд – рабочие станции, сервера

Содержат набор простых, чаще всего встречающихся программных команд. При необходимости выполнения сложной команды, она собирается из простых. В этих процессорах на выполнение 1й команды тратиться 1 такт, в то время как на самую простую команду в процессоре CISC - 4 такта.

  • MISC (Minimum Instruction Set Computing) – архитектура с минимальным набором команд.

Состав микропроцессора:

Устройство управления – формирует и подает во все блоки ЭВМ в нужные моменты времени определенные сигналы управления. Он формирует адреса ячеек памяти, используя выполнение операции передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ.

Арифметико-логическое устройство – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над данными.

Микропроцессорная память - служит для кратковременного хранения записи и выдачи информации, непосредственно используемых в вычислениях в ближайшие такты работы микропроцессора.

Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электрических импульсов и частоту генерации импульсов, определяющую частоту ЭВМ. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.

______________________________________________________

Билет№13 Материнская плата, устройства, находящиеся на ней. Системная шина. Типы современных процессоров. Виды памяти.

Материнская плата является основой системного блока, определяющей архитектуру и производительность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компоненты:

  • Процессоры

  • Память постоянная(BIOS), оперативная

Микропроцессорный комплект(чипсет – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.).

  • Системные шины

  • Разъемы для подключения дополнительных устройств(слоты)

Существуют и системные платы с интегрированными видео- и аудиоустройствами, адаптером локальной сети и прочими, обеспечивающими полную функциональность компьютера без всяких карт расширения.

Системная шина:

- это интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Включает:

  • Кодовую шину данных (параллельная передача всех разрядов числового кода)

  • Кодовая шина адреса (параллельная передача всех разрядов кода адреса, ячейки памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства )

  • Кодовая шины инструкции (передача управляющих сигналов во все блоки РС)

  • Шина Эл.Питания(подключение некоторых элементов РС к системе Эл.питания)

Обеспечивает 3 направления передачи данных:

1. Между микропроцессором и основной памятью

2. Между микропроцессором и портами ввода-вывода устройств

3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств(режим прямого доступа к памяти)

Все внешние устройства подключены к шине либо через унифицированные разъемы, либо непосредственно через устройства (контроллеры(адаптеры)).

Основная память:

- предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками ЭВМ.

Содержит 2 запоминающих устройства:

1. постоянно запоминающее устройство(ПЗУ - ROM)

2. оперативно запоминающее устройство(ОЗУ - RAM)

ПЗУ служит для хранения не измененной программой справочной информацией и позволяет оперативно считывать хранимую информацию

ОЗУ – служит для оперативной записи и хранения, считывания данных, непосредственно участвующих в информационно-вычислительном процессе. Является энергозависимой, после выключения питания никакие данные в ней не сохраняются.

Внешняя память:

- предназначена для долговременного хранения любой информции.

НЖМД – накопитель на жестком магнитном диске, НГМД – накопитель на гибком магнитном диске, CD_ROM

Назначение этих накопителей – хранение больших объемов информации, запись и считываение хранимой информации в основную память по запросу.

Оптический диск – устройство, кот. Считывает информацию с помощью луча лазера.(+отсутствует контакт привода с носителем.)

Билет№14 Основные узлы компьютеров. Видеоподсистемы. Накопители. Классификация накопителей.

Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных узлов компьютера, к которым относятся:

  • центральный процессор;

  • основная память;

  • внешняя память;

  • периферийные устройства.

Видеоподсистемы:

К видеоподсистемам относиться видео адаптер и монитор(дисплей.) Самым главным устройством вывода визуальной информации РС является дисплей. Дисплей может быть основан на различных физических принципах: здесь применимы электронно-лучевые трубки, газопламенные матрицы, жидкокристаллические индикаторов и другие приборы. Наибольшее распространение получили дисплеи, основанные на электронно-лучевых трубках. Главным параметром монитора является размер диагонали экрана, принято измерять в дюймах.(14”-24”). Для цветных мониторов важным параметром является размер зерна экрана. Существуют изображения с зернистостью 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм и тоньше. По зернистости и размеру экрана можно определить разрешающую способность экрана, поскольку зерно является мельчайшей единицей изображения. Допустимая частота развертки определяется в основном параметрами отклоняющей системы и мощностью генератора строчной развертки. В соответствии с нормами частота регенерации должна составлять 85 Гц в любом режиме, а рекомендуемая 100 Гц.

Накопители:

1. НГМД

Первые накопители использовали дискеты диаметром 5,25’’, заключенные в мягкие конверты и имеющие 40 треков рабочей поверхности, позднее 80 треков. Дискеты 3,5” – заключенные в жесткий пластмассовый конверт. Кроме более высокой плотности хранения информации, они лучше защищены от внешних воздействий, все дискеты 3,5 используют 80 треков.

2. НЖМД

- являются главными устройствами дисковой памяти большинства компьютеров, главными характеристиками являются объем хранимой информации, время доступа, скорость передачи данных

3. Оптические диски

Оптический диск – устройство, кот. Считывает информацию с помощью луча лазера.(+отсутствует контакт привода с носителя.

____________________________________________

15. Устройства ввода и вывода информации. Средства связи и телекоммуникации.

Человек взаимодействует с информационными системами главным образом через устройства ввода-вывода (input-output devices. Устройства ввода-вывода называются также периферийными устройствами (peripheral devices).

Устройства ввода графической информации

  • Сканер

  •  Веб-камера

  • Плата видеозахвата

Устройства ввода звуковой информации

  • Микрофон

Устройства ввода текстовой информации

  • Клавиатура

  • Мышь

Устройства для вывода визуальной информации

  • Проектор

  • Принтер

  • Графопостроитель

  • Монитор(дисплей)

Устройства для вывода звуковой информации

  • Встроенный динамик

  • Колонки

  • Наушники

16. Функциональные характеристики персональных компьютеров.

Основными характеристиками ПК являются: 1. Быстродействие, производительность, тактовая частота. Единицами измерения быстродействия служат: • МИПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) - миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой); • МФЛОПС (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second) - миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой); • КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча некоторых усредненных операций над числами; • ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) - млрд операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).

 2.Разрядность машины и кодовых шин интерфейса. Разрядность - это наибольшее количество разрядов двоичного числа, над которым сразу может выполняться машинная операция.

3.Типы системного и локальных интерфейсов. Различные типы интерфейсов обеспечивают различные скорости передачи информации меж узлами машинки, разрешают подключать различное количество наружных устройств и разные их виды.

4.Емкость оперативной памяти. Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мб (Мбайт), пореже в кб (Кбайт).

5.Емкость накопителя на твердых магнитных дисках (винчестера). Емкость винчестера измеряется традиционно в мб либо гб.

6.Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках. На данный момент используются в основном накопители на гибких магнитных дисках, исполь­зующие дискеты.

7. Виды и емкость КЭШ-памяти. КЭШ-память  промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы.

8. Тип видеомонитора (монитора) и видеоадаптера.

9.Наличие математического сопроцессора. Математический сопроцессор дозволяет в 10-ки раз убыстрить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.

10.  Имеющееся программное обеспечение.

11. Аппаратная и программная сопоставимость с иными типами ЭВМ. Это значит возможность использования на компьютере соответственно тех же технических частей и программного обеспечения, что и на остальных типах машин.

12. Возможность работы в вычислительной сети.

13.  Возможность работы в многозадачном режиме.

14. Надежность - это способность системы делать на сто процентов и верно все данные ей функции.

15.Стоимость.

16.Габариты и масса.

_________________________________________________________