Лекции по "Информатике"

 «информация» - знания, данные, сведения, отражающие реальный мир.

«информатика» – это фундаментальная наука, изучающая процессы хранения, передачи и обработки информации. Она определяет методологические принципы информационного моделирования.

Информатика классифицируется двумя особенностями:

1)ресурсы = информация = результат

2)может уменьшаться, но не увеличиваться

Для решения  задач информатики выделяют 3 неразрывно и существенно связанных класса средств:

1)алгоритмические – обеспечивают описание предметной области на языке, близком и привычном человеку

Алгоритм  – конечный набор правил, позволяющий решать любую задачу из класса однотипных задач.

Модели  и алгоритмы реализуются в  виде программных средств, баз знаний и баз данных.

2)программные – обеспечивают описание предметной области на языке, понятном ЭВМ

К программным  средствам относятся ОС, пакеты прикладных программ, системы управления базами данных и базами знаний, системы  программирования для различных  языков.

3)технические -  ЭВМ, периферийные устройства, средства сбора и передачи информации

Программа – конечная последовательность действий, описанная специальным языком Все программы в компьютере должны быть написаны на одном единственном языке. Процессоры отличаются по набору команд, которые они могут выполнять =>  прежде всего необходимо ясно сформулировать цель этой обработки и задачи. Далее – написать алгоритмы решения задач и создать программы, реализующие эти алгоритмы. Затем – использовать необходимые технические средства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технические средства информатики

Типы  ЭВМ

В настоящее  время ЭВМ различаются по назначению, производительности, габаритным характерам.

Производительность определяется не только объемом работы процессора, но и объемом памяти объемом передачи информации из оперативной памяти в процессор. Единица измерения – количество операций в секунду (опер/сек).

Классы  ЭВМ:

1)супер-ЭВМ – для проведения сложных вычислений, быстродействие – до десятков миллиардов операций в секунду, мультипроцессорные

2)большие ЭВМ (main frames)

Используется  для обработки больших объемов  информации в банках, на крупных  предприятиях, мультипроцессорные, допускают  подключение до 200 сравнительно независимых  рабочих мест, использующих возможности  больших ЭВМ

3)супермини-ЭВМ – мультипроцессорные, многопультовые системы управления крупными предприятиями, допускают подключение до 200 терминалов

Терминал – рабочее место, предназначенное для ввода исходной информации и получения результатов ее обработки (например, Internet)

4)мини-ЭВМ – однопроцессорные, многопультовые системы управления предприятиями небольшого размера

5)рабочие станции – для автоматизированного проектирования, для автоматизации экспериментов, имеют 1 процессор с высоким быстродействием, оперативная память большого объема, специализированная периферия

Периферия – устройства, которые подключаются к ЭВМ и могут быть отключены без ее выключения.

6)микро-ЭВМ (персональные компьютеры) – для индивидуальной работы пользователей

Персональные  ЭВМ:

1). настольные ЭВМ (desk Top) – вес от 5 до 10 кг, электропитание от электросети

А)электронные секретарь (PDA) – вес менее 700 г, питание, как у Note Book, набор возможностей позволяет выполнять записи текстов, вводить расписание, проводить простейшие расчеты

Б)блокнотные (Note Book) – вес 700 г – 2,5 кг, электропитание от электросети через преобразователь напряжения, возможности небольшие

2). переносные ЭВМ (Lap Top) – по возможностям не уступают Desk Top => высокая цена, могут быть подключены к батарее, электросети, вес 2,5-5 кг 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аппаратные  средства ЭВМ

I. Состав и особенности  основных устройств 

В персональных ЭВМ можно выделить:

1)центральный (системный) блок

2)периферия

Основные  устройства в центральном блоке:

1)центральный процессор (ЦП)

2)внутренняя память

ЦП – выполняет все арифметические и логические операции, включает в себя специальный электронный блок, устройства управления, которые включают в работу другие устройства. Через ЦП проходит вся обрабатываемая информация.

Внутренняя  память – несколько устройств, каждое из которых представляет собой 1 или несколько микросхем.

Основные  виды внутренней памяти:

1)постоянная(постоянное запоминающее устройство – ПЗУ)

2)оперативная (ОЗУ)

3)КЭШ-память

4)CMOS-память

Драйвер – программа, управляющая устройствами ввода/вывода.

1)ПЗУ (ROM – Read Only Memory) – программы, которые обеспечивают начало работы компьютера, связь ЦП с другими устройствами и проверку работоспособности (тестирование) основных частей ЭВМ. они доступны только для чтения, другие программы работают на основе программ BIOS. В нем создаются программы, в каждой из которых описаны особенности управления каким-либо основным устройством, эти программы называются драйверами.

 2)ОЗУ (RAM – Random Access Memory) – память прямого (произвольного) доступа. предназначена только для ЦП (помещается информация, считывается, обрабатывается). С этой памяти все началось (относительно внутренней памяти). Предназначена для хранения оперативной, часто изменяющейся информации. При отключении компьютера информация в ОЗУ исчезает – энергозависимая. Элементарная единица памяти – ячейка (регистр). Размещение информации в ячейках – запись информации в память. Передача информации из ячеек в какое-либо устройство или другие ячейки – считывание информации из ОЗУ. Каждая ячейка состоит из 8 элементов, каждый из которых находится в одном из двух состояний – 0/1.

3). КЭШ-память – располагается перед ЦП, необходима для согласования скорости работы медленных устройств с более быстрыми (например, ЦП и оперативная память).Наличие этой памяти значительно увеличивает производительность компьютера в целом.

4). CMOS-память – для постоянного хранения сведений об аппаратной конфигурации компьютера, это микросхема, питается от батареи, находящаяся в ней информация не уничтожается при отключении компьютера.

К периферийным (внешним) устройствам относятся:

1)монитор

2)клавиатура

3)устройства печати

4)устройства внешней памяти

Устройства  внешней памяти используются для длительного хранения информации, при их отключении она сохраняется => долговременные запоминающие устройства (ДЗУ).

Дисковые  устройства устанавливаются в системном  блоке. Передача данных между различными компонентами компьютера осуществляется по системной шине  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II. Дисковая память

В ПЭВМ в качестве ДЗУ используются накопители на дисках (на основе дисков) => память часто называют дисковой.

Они состоят  из устройства чтения/записи (дисковод) и носителя информации (диск).

Существует  несколько видов памяти: накопители на сменных гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких несменных магнитных дисках (НЖМД) и накопители на сменных дисках (CD-ROM).

2. стандартных размеров:

1)3,5`` (гибкие и жесткие диски)

2)5,25`` (компакт-диск)

НГМД– пластиковая тонкая поверхность, используется в основном часть, близкая к центру => емкость сравнительно  небольшая  (≈1,457 МБ, в стандарте объем памяти – 1,44 МБ).Дискеты используют для переноса информации с одного компьютера на другой, если они не объединены в сеть. Производятся в виде диска 3,5``, выполненного из мягкого, гибкого материала с магниточувствительным покрытием, размещенном в жестком футляре.

НЖМД– при производстве достигается большая прочность, это устройство можно ремонтировать 1 раз. Оно едино, в нем находится дисковод и несколько дисков, установленных на одной оси. Диск выполнен из алюминиевого сплава с магниточувствительным покрытием. Объем памяти таких накопителей измеряется десятками ГБ. Они используются в текущей работе, т.к. имеют большой объем памяти, м скорость считывания/записи информации значительно выше, чем в других устройствах.

CD-ROM – предназначен только для чтения, объем памяти – не менее 600 МБ  используется для длительного хранения информации.

может быть в одном из двух состояний  – 1/0 (на магнитной поверхности –  намагничена (1)/не намагничена (0)).

Магнитные диски. Количество дорожек для разных дисков различно, каждая из них по окружности разделяется на части, называемые секторами. Секторы имеют одинаковый размер и расположение => чем дальше от центра, тем меньший объем памяти используется. У гибких дисков – две поверхности, в накопителях на НЖМД – несколько дисков => несколько поверхностей.

Все дорожки, находящиеся на одном расстоянии от центра и расположенные на разных поверхностях, образуют т.н. цилиндр. Все секторы, дорожки, поверхности и цилиндры нумеруются, начиная с 0, нулевой считается на верхней поверхности внешняя дорожка. Информация сначала записывается на все дорожки нулевого цилиндра, затем – первого и т.д.

Новый диск не пригоден для записи и считывания информации. Для того, чтобы сделать  его пригодным к работе, надо с помощью специальной программы нанести специальные магнитные метки, разделяющие дорожки на секторы, т.е. произвести форматирование.

логическими дисками. Пользователь с ними работает, как с отдельными устройствами памяти. Все устройства долговременной памяти имеют имена из одной латинской буквы (A,B – накопители для НГМД, C,D,E,F и т.д. – для НЖМД и устройств работы с CD. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

III. Единицы измерения памяти. Объем памяти.

Память  компьютера основана на использовании  единиц информации, называемых байтами, в каждом из которых 8 бит. Бит представляется по разному, в зависимости от носителя информации (на бумаге – 0/1, во внутренней памяти – элемент, находящийся в одном из двух состояний, на магнитной поверхности – точкой (намагниченной/не намагниченной)).

Бит -  позиция в ряду битов (0/1). Байт – 8 битов => каждый байт может принимать 256 значений (2⁸ – от 00000000 до 11111111).

Любая информация кодируется определенной комбинацией  битов, каждой ячейке внутренней памяти соответствует 1 байт, который объединяется в более крупные наборы в зависимости от цели использования

«машинное слово» - такой набор, который обрабатывается ЦП одновременно. длина «машинного слова» различна, чем оно длиннее, тем быстрее работает компьютер.