Информатика негіздері

Информацияның  өлшем бірліктері

Информацияның жалпы  теориясының қағидаларына сүйенсек, информацияны өлшеу үшін қажетті  өлшем эталоны ретінде қандай-да бір абстракты объект таңдап алынады. Ол объект мүмкін екі жағдайдың, мысалы, “иә” және “жоқ”, “ашық” және “жабық”, “қосылған”және “қосылмаған”, бірінде болуы керек.Бұл жағдайлардың біріншісі 1 жағдайы, ал екіншісі 0 жағдайы деп қарастырылады.

0 мен 1 сандарының ұзын  комбинациялары арқылы кез-келген  санды, мәтінді және басқа да информацияларды көрсетуге болады.

Сандарды, информацияларды 0 мен 1-дің комбинациясы арқылы көрсетуді  екілік көрсету деп атайды. 0 және 1 цифрлары бұл жағдайда екілік цифрлар  немесе екілік разрядтар болып есептелінеді. Сандарды екілік цифрлармен көрсету жүйесін  екілік есептеу жүйесі деп атайды.

Клод Шеннон  информация бірлігі ретінде 1 битті (ағылшынша bit – binary digit екілік цифр)  қабылдауды ұсынды.

 Информация теориясында бит дегеніміз ықтималдылығы екі хабарды бірдей (“иә” –“жоқ”, “тақ” – “жұп” және т.с.с.) ажырата білу үшін қажетті информация мөлшері.

Есептеу техникасында бит  деп  мәліметтер мен командаларды машина ішінде көрсету үшін пайдаланатын “0” және “1” белгілерінің бірін  сақтауға қажетті компьютер жадының  ең аз ”порциясын” айтады.

Биттер тізбегі компьютер жадында  әртүрлі сандарды, символдар мен  кез-келген басқа информацияларды  көрсетеді. Бит өте кішкентай өлшем бірлігі болғандықтан, іс жүзінде көбінесе одан үлкен бірлік - байт қолданылады.  Байт 8 биттен тұрады.Компьютер пернетақтасының алфавитіндегі  256 символдың кез-келгенін кодтау үшін 8 бит қажет  (256=2⁸).

Информация  өлшем бірлігінің ірі  туындылары:

•    1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт,
•    1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт,
•    1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

Өңделетін информацияның  көлемі ұлғаюына байланысты соңғы кездері  өлшем бірлігінің келесі туындылары да қолданыс табуда:

• 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт,
• 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.

 

3-дәріс. Компьютердің  программалалық жабдықталуы.

Қазіргі замандағы  программалық  құралдар. Операциялық  жүйелер және программалау жүйелер.

Әртүрлі типке жататын  мәліметтермен жұмысты автоматтандыру үшін оларды қандайда бір түрге бірегейлендіру маңызды болып саналады. Ол үшін әдетте міәліметтердің бір типтен екінші типке ауыстырылуы кодтау қолданылады. Адамзаттың қатынас тіліне әр халықтың, әр ұлттың жазу символдарын жатқызуға болады. Әріп дегеніміз дыбыстың символдық белгіленуі, яғни кодтау. Осы тектес кодтау техникада, ғылым мен мәдениетте тиімді іске асырылуда. Мысал ретінде математикалық жазба жүйесін, телеграф таңбаларын, теңіз жалаушаларын, көзі көрмейтіндерге арналған Брайл жүйелерін және т.б. айтуға болады. Есептеуіш техникасында кодтау жүйесін екілік кодтау деп атайды. Жоғарыда айтып кеткендей, бұл таңбалар екілік сан деп аталады.

Бір битпен екі түрлі  жағдай сипатталалады: 0 немесе 1; Егер бит санын екі еселесек онда әртүрлі  төрт түсінікті қалыптастыруға болады: 00,01.10,11. Үш бтпен: 000,001,010,011,100,101,111.  Сонымен, разряд санын бір санға арттыру арқылы біз екілік кодтау жүйесімен мәндерді екі есе ұлғайтамыз, яғни жалпы формула мынадай түрде жазылады:   

                                                        N=2^m

мұндағы  N  - кодталатын мәндердің тәуелсіз саны; m – аталған жүйеде қабылданған кодтаудың разряды.

Санау жүйесі дегеніміз  не?

Санау жүйесі деп сандарды жазатын және оқитын әдістер мен  ережелердің жиынтығын айтады.

Санау жүйелері позициялы  және позициялы емес болып екіге  бөлінеді.

Позициялы санау жүйелерінде сандарды бейнелейтін цифрлар тізбегіндегі позициясына (орнына) байланысты әрбір цифрдың салмағы (санның мағынасына қосатын үлесі) өзгеріп отырады. Мысалы, 757,7 санында, бірінші жеті  саны  7 жүздікті, екінші жеті саны  – 7 бірлікті, ал үшіншісі -  бірдің оннан жеті бөлігін көрсетеді.

Позициялы емес санау жүйелерінде цифр салмағы оның санды жазғандағы орнына байланысты емес. Мысалы, римдік санау жүйесінде ХХХІІ (отыз екі) санында Х цифрының салмағы кез-келген позицияда онға тең.

Санның  757,7  түрінде жазылуы  келесі мәннің қысқартылған жазбасы болып есептеледі:

700 + 50 + 7 + 0,7 = 7*10² + 5*10¹ + 7*10⁰ + 7*10^-1 = 757,7

Кез-келген позициялы  санау жүйесі өзінің негізімен сипатталады.

Позициялы санау жүйесінің  негізі  деп берілген санау жүйесінде  сандарды бейнелеуге пайдаланылатын әртүрлі цифрлардың мөлшерін айтады.

 Жүйенің негізі  ретінде кез-келген натуралды  санды  - екі, үш, төрт, және т.б.  – алуға болады. Сондықтан, позициялық  сандар жүйелерінің сансыз көп  болуы мүмкін: екілік, үштік,  төрттік және т.б. Әрбір санау жүйесінде q негізді санды жазу келесі мәннің қысқартылған жазылуын білдіреді:

a_n-1q^n-1 + a_n-2q^n-2 +…+ a₁q¹ + a₀q⁰ + a_-1q^-1 + …+ a_-mq^-m

мұндағы a_i  - санау жүйесінің цифрлары,  n және m бүтін және бөлшек разрядтардың сандары.

Мысалы.  1.  Разрядтар   3   2   1   0   -1

             Сан             1   0  1   1,    1₂  = 1*2³ + 0*2² + 1*2⁰ + 1*2^-1

         2.  Разрядтар 2   1   0   -1   -2

             Сан            2   7   6,   5    2₈ = 2*8² + 7*8¹ + 6*8⁰ + 5*8^-1 + 2*8^-2   

Әрбір санау жүйесінде  цифрлар өздерінің шамаларына қарай реттеліп орналасады: 1  0-ден үлкен, 2  1-ден үлкен, және т.с.с.

Цифрларды алға жылжыту деп оны  келесі өзінен үлкен санға алмастыруды  айтады. Мысалы, 1 цифрын жылжыту –  оны 2 цифрына алмастыру, 2 цифрын жылжыту  – 3 цифрына алмастыру және т.с.с. Үлкен цифрдың  алға жылжуы (мысалы  ондық сандар жүйесіндегі 9 цифрасы) оның 0-ге алмастырылуын білдіреді. Екілік сандар жүйесінде, екі –ақ цифр:  0 мен 1 пайдаланылатын болғандықтан,  0-ді жылжыту дегеніміз оны 1-мен алмастыруды, ал 1-ді жылжыту – 0-мен алмастыруды білдіреді.

 

Бір санау жүйесінен  екіншісіне сандарды көшіру ережедері

 Бір санау жүйесінен   екіншісіне сандарды көшіру машиналы  арифметиканың маңызды бір бөлігін  құрайды.  Көшірудің негізгі  ережелерін қарастырайық:  

1. Екілік санды ондыққа көшіру үшін оны сан цифры мен 2 санының оған сәйкес дәрежесі көбейтінділерінен тұратын көпмүшелік  түрінде жазу керек те, ондық арифметика ережелері бойынша келесі формула көмегімен есептеу қажет:

2. Сегіздік санды ондыққа көшіру үшін оны сан цифры мен 8 санының оған сәйкес дәрежесі көбейтінділерінен тұратын көпмүшелік  түрінде жазу керек те, ондық арифметика ережелері бойынша келесі формула көмегімен есептеу қажет:

3. Оналтылық санды ондыққа көшіру үшін оны сан цифры мен 16 санының оған сәйкес дәрежесі көбейтінділерінен тұратын көпмүшелік  түрінде жазу керек те, ондық арифметика ережелері бойынша келесі формула көмегімен есептеу қажет:

 

4. Ондық санды екілік санау жүйесіне көшіру үшін оны 2 санына 1-ге тең немесе одан кем қалдық қалғанша бөле беру қажет. Екілік санау жүйесіндегі сан осы соңғы бөлу операциясында алынған нәтижені кері ретпен жазғандағы сан тізбегіне тең болады.

5. Ондық санды сегіздік санау  жүйесіне көшіру үшін оны 8 санына 7-ге тең немесе одан кем қалдық қалғанша бөле беру қажет. Сегіздік санау жүйесіндегі сан осы соңғы бөлу операциясында алынған нәтижені кері ретпен жазғандағы сан тізбегіне тең болады.

6. Ондық санды оналтылық  санау  жүйесіне көшіру үшін оны 16санына 15-ке тең немесе одан кем қалдық қалғанша бөле беру қажет. Оналтылық санау жүйесіндегі сан осы соңғы бөлу операциясында алынған нәтижені кері ретпен жазғандағы сан тізбегіне тең болады.

7. Санды екілік санау жүйесінен  сегіздік санау жүйесіне көшіру үшін оны кіші разрядтардан бастап, керек болса үлкен разрядтағыны нөлмен толықтырып, триадаларға (цифрлардың үштігі) бөлу қажет те, әрбір триаданы оған сәйкес сегіздік цифрмен  алмастырады

Мысал:  001001011₂ санын сегіздік санға көшіру:

8. Санды екілік санау  жүйесінен оналтылық санау жүйесіне  көшіру үшін оны кіші разрядтардан  бастап, керек болса үлкен разрядтағыны  нөлмен толықтырып, тетрадаларға (цифрлардың  төрттігі) бөлу қажет те, әрбір  тетраданы оған сәйкес оналтылық  цифрмен  алмастырады.

9. Оналтылық санды  екілік санау жүйесіне көшіру  үшін әрбір цифрды өзіне эквивалент  екілік тетрадамен алмастыру  керек. 

10. Сегіздік санау жүйесінен  оналтылық санау жүйесіне және  керісінше көшу үшін, оларды аралықта  алдымен екілік санау жүйесіне ауыстырып алады, Яғни, мысалы, сегіздік санды біріншіден жоғарыдағы ережелерге сәйкес екілік санау жүйесіне, содан кейін екілікті оналтылық санға алмастырады.   

 

4-дәріс.Программалау  жүйесінің программалық жабдықталуы.

Экономикалық информацияларды өңдеу және өңдеу нәтижелерін адамға ыңғайлы түрде көрсету есептеуіш құралдары көмегімен жүргізіледі. Ғылыми – техникалық прогресс әртүрлі есептеуіш машиналарының пайда болуына себеп болды: электронды есептеуіш мащиналары (ЭЕМ), есептеуіш жүйелері (ЕЖ), есептеуіш желілері (ЕсЖ). Бұлардың бір-бірінен айырмашылығы – құрылымдық ұйымдастырлуы мен функционалды мүмкіншіліктері.

Электронды есептеуіш  машиналары (ЭЕМ) – электронды элементтер көмегімен құрылған және информацияларды  өңдеу процесін автоматтандыруға арналған, техникалық құралдар кешені. ЭЕМ-дердің жалпыланған құрылымдық схемасы 5 негізгі функционалды блоктан тұрады:

• енгізізу құрылғысы;
• есте сақтау құрылғысы;
• арифметико-логикалық құрылғысы;
• басқару құрылғысы;
• шығару құрылғысы.

Машиналы тасымалдаушыларда тіркелген информациялар енгізу құрылғылары көмегімен ЭЕМ-ге енгізіледі. Енгізу құрылғысында тасымалдаушыда кодталған информациялар электр сигналдарына айналып, есте сақтау құрылғысына беріледі. Комапьютерлерде информацияны пернетақта көмегімен енгізеді. Басқа да енгізу құрылғылары белгілі, мысалы тікелей құжаттың өзін енгізу   немесе дыбыстық информацияны енгізу құрылғылары.

Есте сақтау құрылғысының (ЭЕМ жады) негізгі функциясы есеп шығаруға, есептеудің аралық және ақырғы нәтижелерін анықтауға қажетті мәліметтер мен программаларды сақтау. Қолданушыны біріншіден ЭЕМ жадының  сиымдылығы мен оның жылдам жұмыс істеу қабілеттігі қызықтырады. Жад сиымдылығы сақтау құрылғысында бірмезгілде  сақтай алынатын сандар кодтарының және белгілі бір разрядты командалар мүмкін болатын ең көп мөлшерімен анықталады. Жадтың жылдам жұмыс істеу қабілеті информацияны есептеу, немесе жазу және іздеуге қажетті уақытпен сипатталады. (өңдеу). ЭЕМ-нің жылдам жұмыс істеуін және сиымдылығының үлкен болуын қамтамасыз ету үшін ЭЕМ-де сақтау құрылғысының екі түрі болады: оперативті жады және сыртқы жады.

Информацияны түрлендіру арифметико-логикалық құрылғыда  орындалады. Бұл құрылғы арифметикалық  операциялар (мысалы, қосу, алу) және логикалық  операциялар (булев алгебрасы көмегімен  сандар кодтарын өңдеу орындайды).

Шығару қондырғысы есептеу  нәтижелерін адамның көруіне  ыңғайлы түрде машиналы тасымалдаушыда  не басып шығарады, не болмаса дисплейге  шығарады. Есептің шығару нәтижелері шығару қондырғысына оперативті жадтан алынып беріледі.

Есептеуіш жүйесі – кем дегенде екі процессор немесе есептеуіш машинасы кіретін және дамыған перифериялық құрылғылар жүйесінен тұратын өзара үйлескен есептеуіш техника құралдарының жиынын. Олардың информациялық ұйымдастырылуы көп деңгейлі болып келеді. ЕЖ туралы толығырақ алда қарастырамыз.

 

Компьютерлік  жүйелер

ІВМ фирмасының анықтамасы бойынша компьютерлік (есептеу) жүйелер төрт негізгі құрамнан түрады:

• шығарылатын есепті, орындалатын жұмысты мәселе ретінде қойып, соның нәтижесін алатын адам;
• аппараттық жасақтама (Нагdwаге);
• мәліметтер файлы;
• компьютердің программалық жасақтамасы (Software).

Компьютерлік жүйелер  ұғымын немесе мәліметтерді өңдеу жүйелерін   осы   төрт   комбинацияны   -   машиналарды, мөліметтерді, программаларды және адамды - біріктіре қарастыру кезінде қолданады.

 

Компьютерлік  жүйелерді пайдалану

Жұмыс өнімділігі. Басқа құралдар мен машиналарды қолданғандағы сияқты, компьютерді пайдаланудың ең алғашқы себебі жұмыс өнімділігін арттыру болып саналады.

Егер компьютерді есеп-қисап  жасау, мәліметтерді өңдеу немесе қүжаттарды қағазға басып алу істеріне пайдалансаңыз, сіз бір сағатта көптеген істерді тындырасыз. Мысалы, машинкада мәтін басатын шебер адам бір минутта 60-тан 80 ше дейін немесе 6-8 жолға дейін мәтін басатын болса, орташа мүмкіндікті компьютер минутына 1200 жол баса алады. Демек, бір компьютер 150-200 адамды алмастыра алады деген сөз.

Мәліметтерді  өңдеу жылдамдығы. Компьютерді пайдаланудағы екінші себеп мәліметтерді үлкен жылдамдықпен оқу болып саналады. Дайындығы мол маман адам минутына 250 сөз оқып шыға алатын болса, компьютер 1000 000 сөз оқи алады екен.. Мысалы, Чикаго қаласының телефон анықтамалығы 780000 адамдар атауынан, ал адрестер мен телефон нөмірлерін қоссақ, 32 000 000 жол информациядан тұрады екен. Минутына 250 сөз оқитын адам осы анықтамалықты оқып шығу үшін 250 сағат уақыт жібереді. Ал, орта мүмкіндікті компьютер оны 30 секундқа жетпейтін уақытта оқып шыға алады. Сол себепті телефон станцияларында, анықтамалық іздеу қызметтерінде кеңінен қолданылады.