Представление данных в компьютере

1)Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Предмет информатики составляют следующие понятия:

аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

программное обеспечение средств вычислительной техники;

средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения.

Можно выделить следующие направления практических приложений информатики.

Архитектура вычислительных систем (приёмы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных).

Интерфейсы вычислительных систем (приёмы и методы управления программным и аппаратным обеспечением).

Программирование (приёмы, методы и средства разработки компьютерных программ).

Преобразование данных (приёмы и методы преобразования структур данных).

Защита информации (приёмы и средства защиты данных).

Автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека).

С тандартизация (обеспечение совместимости между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

Машина Фон Неймана - это машина, являющаяся абстрактной моделью ЭВМ.

Принципы фон Неймана

-Принцип двоичного кодирования

Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.

Ячейки памяти в машине Фон Неймана нумеруются от нуля до некоторого положительного числа N. Адресом ячейки называется её номер. Каждая ячейка состоит из более мелких частей, именуемых разрядами и нумеруемых также от нуля и до определённого числа. Количество разрядов в ячейке обозначает разрядность памяти. Каждый разряд может хранить одну цифру в некоторой системе счисления. Содержимое ячейки называется машинным словом. С точки зрения архитектуры, машинное слово – это минимальный объём данных, которым могут обмениваться между собой различные узлы машины. Из каждой ячейки памяти можно считать копию машинного слова и передать её в другое устройство компьютера, при этом оригинал не меняется. При записи в память старое содержимое ячейки пропадает и заменяется новым машинным словом. Если ячейки памяти расположены не в основной памяти, а в других устройствах ЭВМ, то они называются регистровой памятью или просто регистрами.

В памяти (она называется динамической памятью) при чтении оригинал разрушается, и его приходится каждый раз восстанавливать после чтения данных. Кроме того, хранимые в динамической памяти данные разрушаются и сами по себе стечением времени (они теряют электрический заряд), поэтому приходится часто (через каждые несколько миллисекунд) восстанавливать содержимое этой памяти. В компьютерах может использоваться и другой вид памяти, которая называется статической памятью, при чтении из неё и при хранении данные не разрушаются (пока подаётся электрическое напряжение). Статическая память, по сравнению с динамической, работает быстрее, однако она более дорогая и требует при реализации больше электронных схем.

-Принцип однородности памяти

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. 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. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

-Принцип автоматической работы.

Этот принцип ещё называют принципом программного управления. Машина, выполняя записанную в её памяти программу, функционирует автоматически, без участия человека, если только такое участие не предусмотрено в самой программе, например, при вводе данных.

Программа – набор записанных в памяти (не обязательно последовательно) машинных команд, задающих действия, описывающих шаги работы алгоритма. Команды программы обрабатывают хранимые в памяти компьютера данные. Таким образом, программа – это запись алгоритма на языке машины. Язык машины – набор всех возможных операций, выполняемых командами и допустимые форматы этих команд.

-Принцип последовательного выполнения команд

Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

-Принцип жесткости архитектуры

Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

Революционность идей Джона Фон Неймана заключалась в строгой специализации: каждое устройство компьютера отвечает за выполнение только своих функций.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон-неймановских.

2) Информация – это сведения об окружающем мире (объекте, процессе, явлении, событии), которые являются объектом преобразования (включая хранение, передачу и т.д.) и используются для выработки поведения, для принятия решения, для управления или для обучения. Виды информации по форме представления:

1. Числовая. Количественные характеристики объектов окружающего мира – возраст, вес, рост человека, численность населения, площади лесов ит.д.

2. Текстовая. Всё, что напечатано или написано на любом из существующих языков.

3. Графическая информация. Рисунки, картины, чертежи, схемы, карты, фотографии и т.д.

4. Звуковая. Всё, что мы слышим – человеческая речь, музыка, пение птиц, шелест листвы, сигналы машин и т.д.

5. Видеоинформация. Последовательность изображений – фильмы, мультфильмы.

Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически.

1 бит - минимальная единица измерения информации.

Связь между единицами измерения информации:

* 1 байт = 8 бит,

* 1 Кб (килобайт) = 210 (1024) байт = 213 бит;

* 1 Мб (мегабайт) = 210 (1024) Кб = = 2го (1048576) байт = 223 бит;

* 1 Гб (гигабайт) = 210Мб = 220 Кб = 230 байт = 233 бит;

* 1 Тб (терабайт) = 210 Гб = 220Мб = 230 Кб = = 240 байт = 243 бит.

Байт - единица хранения и обработки цифровой информации. В настольных вычислительных системах байт считается равным восьми битам.

Именно к байту (а не к биту) непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.

Система счисления — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.