4. Комп'ютерне представлення даних

Комп'ютер може обробляти тільки інформацію, яка представлена в числовій формі. Вся інша інформація, наприклад, звуки, зображення, для обробки на комп'ютері повинна бути перетворена в числову форму. При введенні в комп'ютер кожна літера кодується відповідним числом, а при виведенні на зовнішні пристрої (екран або друкування) для сприйнят­тя людиною за цими числами будується зображення літер. Відповідність між набором літер та числами має назву кодування символів.

Окремі елементи двійкового коду, що набувають значення 0 чи 1, на­зивають розрядами чи бітами.

У старих комп'ютерах, призначених для обчислювальних задач, міні­мальною одиницею інформації, доступною для оброблення, була комірка. Кількість розрядів у комірці орієнтовано на подання чисел і вона різна у різних комп'ютерах (24 біт, 48 біт і т. д.). Однак такий великий розмір комірки був незручний для подання символів, оскільки для подання сим­вольної інформації достатньо 5...8 біт. Це дає можливість подати від 32 до 256 символів. Тому мінімальною одиницею інформації, що обробляється в сучасному комп'ютері, є байт, який складається з восьми двійкових розрядів (бітів). Кожен байт, розміщений у пам'яті комп'ютера, має свою адресу, що визначає його місцезнаходження і задається відповідним ко­дом. Адреси пам'яті починаються з нуля для першого байта і послідовно збільшуються на одиницю для кожного наступного біта.

Похідні одиниці від байта:

• кілобайт (2¹⁰ байт) - Кбайт;

• мегабайт (2²⁰ байт) - Мбайт;

• гігабайт (2³⁰ байт) - Гбайт;

• терабайт (2⁴⁰ байт) – Тбайт;

• петабайт (2⁵⁰ байт) - Пбайт.

Для подання чисел використовують один чи декілька послідовно роз­міщених байтів. Групи байтів утворюють двійкові слова, що, у свою чер­гу, можуть бути як фіксованої, так і змінної довжини.

Формати даних фіксованої довжини (півслово, слово і подвійне слово) складаються відповідно з одного, двох і чотирьох послідовно розміще­них байтів. Звернення до цих даних виконується за адресою крайнього лівого байта числа, що для слова має бути кратним числу 2, а для подвій­ного слова - числу 4.

Формат даних змінної довжини складається з групи послідовно роз­міщених байтів від 1 до 256. Адресація таких даних виконується, як і у форматах фіксованої довжини, за адресою найлівішого байта.

Залежно від характеру інформації використовують формати подання даних як фіксованої, так і змінної довжини. Так, у форматах даних фіксо­ваної довжини зазвичай подаються двійкові числа, команди і деякі логіч­ні дані, а у форматах даних змінної довжини - десяткові числа, алфавіт­но-цифрова і деяка логічна інформація.

5. Класифікація програмного забезпечення комп'ютерів

В основу роботи комп'ютерів покладено програмний принцип, який полягає в тому, що комп'ютер виконує дії за заздалегідь заданою програмою. Цей принцип забезпе­чує універсальність використання комп'ютера: у певний момент розв'язується задача відповідно до вибраної про­грами. Після її завершення у пам'ять завантажується ін­ша програма, що розв'язує іншу задачу, і т. д.

Комп'ютерна програма — запис алгоритму розв'язання задачі у вигляді послідовності команд або операторів мовою, яку розуміє комп'ютер.

Для нормального розв'язання задач на комп'ютері потрібно, щоб програма була налагодженою, не потребува­ла доробок і мала відповідну документацію. Стосовно ро­боти на комп'ютері часто використовують термін «про­грамний засіб».

Програмний засіб — програма або сукупність програм на носіях да­них із програмною документацією, розроблених відповідно до стан­дартів та інших нормативних документів і придатних для викорис­тання за своїм призначенням.

Програмне забезпечення — сукупність програм, процедур і пра­вил, а також документація, що стосуються функціонування системи оброблення даних.

Програмне забезпечення ПК поділяють на такі основ­ні класи:

• операційна система (ОС) та сервісні програми;

• інструментальні мови і системи програмування;

• прикладні системи.

Операційна система і сервісні програми є основними еле­ментами програмного забезпечення будь-якого комп'ютера.

Операційна система — сукупність програмних засобів, що забез­печують керування апаратними ресурсами обчислювальної систе­ми і взаємодію програмних процесів з апаратурою, іншими проце­сами та користувачем.

Операційна система виконує такі функції:

• керуван­ня пам'яттю, введенням-виведенням, файловою системою, взаємодією процесів;

• диспетчеризація процесів;

• захист інформації;

• облік використання ресурсів;

• оброблення командної мови;

• фіксація різних подій, що виникають у процесі роботи, наприклад помилок, і відповідне реагу­вання на них.

Ядро ОС доповнюється набором сервісних програм. За їх допомогою виконують початкову розмітку магнітних дисків, установлюють параметри зовнішніх пристроїв, про­вадять тестування та оптимізацію роботи з ними, архіва­цію файлів, боротьбу з вірусами, стикування комп'ютерів у мережі та ін.

Операційна система і сервісні програми потрібні для роботи кожного комп'ютера. Вони, як правило, постача­ються разом із ним незалежно від сфери застосування.

У наш час найбільшого поширення набули такі ОС: Windows, Linux, OS/2 тощо.

Інструментальні мови і системи програмування служать для розроблення програм. Команди, що виконує мікропроцесор, надходять у машинному коді. Кожна команда при цьому має вигляд послідовності нулів й одиниць. Писати програми машинною мовою незручно, а їх надійність низька. Тому програми розробляються мовою, зрозумілою людині (інструментальна мова), після чо­го спеціальна програма (транслятор) перекладає текст про­грами машинним кодом (транслюється).

Інструментальні мови поділяються на мови низького рівня (близькі до машинної мови) та мови високого рівня (близькі до мови людини). До мов низького рівня нале­жать асемблери, а високого — Visual Basic, C++, Delphi, мови баз даних тощо.

Транслятори бувають двох типів: інтерпретатори і компілятори. Інтерпретатор читає один оператор про­грами, аналізує його в контексті програми, яка вже пра­цює, потім його виконує, після чого переходить до оброб­лення наступного оператора. Компілятор спочатку чи­тає, аналізує та перекладає машинним кодом усю програму, і тільки після завершення всієї трансляції ця програма виконується.

Оскільки при інтерпретації програма виконується ча­стинами, на комп'ютерах з малою оперативною пам'яттю можна виконати, хоча і повільно, досить великі про­грами. Компілятори під час аналізу всієї програми оптимізують її. З цієї причини, а також завдяки тому, що програма зчитується в оперативну пам'ять відразу вся, при компіляції вона виконується швидше, ніж при ін­терпретації.

До системи програмування, крім транслятора, нале­жать текстовий редактор, компонувальник, виконавча сис­тема, бібліотека стандартних програм, налагоджувач, засо­би автоматизації програмування (дизайнери, майстри). Прикладами таких систем є Delphi, Visual Basic, Visual FoxPro, C++ та ін.

Прикладні системи призначені для розв'язання за­дачі чи класу задач або для надання користувачеві пев­них послуг. Завдяки прикладним системам можуть роз­в'язувати свої професійні задачі користувачі комп'юте­рів, які не вміють програмувати. Прикладні системи ще називають пакетами прикладних програм. Вони поді­ляються на три групи:

• методоорієнтовані;

• проблемоорієнтовані;

• загального призначення.

Методоорієнтовані пакети служать для реалізації певних методів виконання завдань, наприклад оброблення статистичних даних, розв'язання оптимізаційних задач.

Проблемоорієнтовані пакети призначені для авто­матизації конкретних видів діяльності, наприклад бух­галтерського обліку, маркетингу, менеджменту, навчан­ня і т. ін.

Пакети загального призначення використовують для оброблення інформації в різних сферах діяльності. До та­ких пакетів належать текстові редактори, електронні таблиці (ЕТ), пакети ділової графіки, інформаційно-пошукові системи, щоденники тощо.

Наведена вище класифікація прикладних систем не є єдино можливою. Наприклад, в ОС Windows усе програмне забезпечення поділяється на власне операційну систему й решту програм, які називаються додатками (від англ. application — додаток). До них відносяться інструмен­тальні мови, системи програмування, прикладні систе­ми і т. ін.