Шпаргалка по "Информатике"

 В  информатике существует 2 подхода к определению информация: 1) субъективный: информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира. 2) кибернетический: информация – это содержание символов (сигналов) из нек-го алфавита.

Наиболее  часто используются следующие два  способа измерения информации: объёмный и вероятностный.

ОБЪЁМНЫЙ  ПОДХОД. В двоичной системе счисления  знаки 0 и 1 будем называть битами. Отдают предпочтение именно двоичной системе  счисления потому, что в техническом  устройстве наиболее просто реализовать  два противоположных физических состояния: намагничено / не намагничено, вкл./выкл., заряжено / не заряжено и др.

Объём информации, записанной двоичными знаками  в памяти компьютера или на внешнем  носителе информации, подсчитывается просто по количеству требуемых для  такой записи двоичных символов. При  этом невозможно нецелое число битов.

Двоичное  слово из восьми знаков содержит один байт информации, 1024 байта образуют килобайт (кбайт), 1024 килобайта –  мегабайт (Мбайт), а 1024 мегабайта - гигабайт (Гбайт).

ЭНТРОПИЙНЫЙ (ВЕРОЯТНОСТНЫЙ) ПОДХОД. Этот подход принят в теории информации и кодирования. Данный способ измерения исходит  из следующей модели: получатель сообщения  имеет определённое представление  о возможных наступлениях некоторых  событий. Эти представления в  общем случае недостоверны и выражаются вероятностями, с которыми он ожидает  то или иное событие. Общая мера неопределённостей называется энтропией. Энтропия характеризуется некоторой математической зависимостью от совокупности вероятности наступления этих событий.

Количество  информации в сообщении определяется тем, насколько уменьшилась эта  мера после получения сообщения: чем больше энтропия системы, тем  больше степень её неопределённости. Поступающее сообщение полностью  или частично снимает эту неопределённость, следовательно, количество информации можно измерять тем, насколько понизилась энтропия системы после получения  сообщения. За меру количества информации принимается та же энтропия, но с  обратным знаком.

Численная величина, измеряющая неопределенность (энтропия) Н находится по следующей  формуле: H=logN по осн.2, где N количество равновероятных событий. Это формула Хартли. В качестве единицы количества информации принимается бит.

H=сумма произведений (Pi*log(1/Pi) по осн.2) для i=1 до N. Эта формула принимается за меру энтропии в случае, когда вероятности различных исходов опыта неравно вероятны (т.е. значения Рi могут различаться) и называется формулой Шеннона. N – число исходов, вероятность i-гo исхода - Рi.

Коэффициентом информативности (лаконичностью) сообщения  называют соотношение количества информации к объёму данных: Y=(I/Vд), причем 0<Y<1. Под объёмом данных Vд в сообщении имеется в виду количество символов в этом сообщении (т.е. то, что понимается под битом при объёмном подходе).

6. Основные характеристики  и классификация  ЭВМ. Сервисное  программное обеспечение.  Компьютерные вирусы  и приемы борьбы  с ними. Методы защиты информации.

Существуют  различные классификации компьютерной техники: по этапам развития (по поколениям); по архитектуре; по производительности; по условиям эксплуатации (офисные - решение  широкого класса задач и специальные  – решение узкого класса задач); по количеству процессоров; по потребительским  свойствам и т.д.  

 Сервисное ПО компьютера. Эти программы часто называются утилитами. Их можно классифицировать по функциональному признаку след. образом: программы диагностики; антивирусные программы; программы обслуживания дисков; программы архивирования данных; программы обслуживания сети и др.  

 Компьютерным  вирусом называются спец. написанная  программ способ. самопроизвольно присоединяться к др. программам, создавать свои копии внедрять их в файлы, системные области компьютера и в вычислительные сети с целью нарушения работы программ, порчи файлов и каталогов, создания всевозможных помех в работе на ком-ре. При заражении компьютера вирусом очень важно своевременно его обнаружить. Для этого след. знать об основных признаках проявления вирусов: прекращение работы или неправ. работа, ранее успешно функционировавших программ;  медленная работа компьютера;  невозможность загрузки ОС;  исчезновение файла и каталога или искажение их содержимого;  изменение даты и t модификации файлов; изменение размеров файлов; неожиданное  увеличение кол-ва файлов на диске; существенное уменьш. размера своб. оперативной памяти; вывод на экран непредусмотренных сообщений или изображений; подача непредусмотренных звуковых сигналов; частые зависания и сбои в работе компьютера. Основные виды вирусов. По степ. воздействия: неопасные; опасные вирусы; очень опасные.

7. Общие принципы построения современных ЭВМ. Основной цикл работы ЭВМ. Архитектура микропроцессоров. Работа микропроцессора с памятью, обработка прерываний.

В основу построения подавляющего большинства  компьютеров положены общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.  

1. Принцип  программного управления. Программа  состоит из набора команд, которые  выполняются процессором автоматически  друг за другом в определенной  последовательности. Выборка программы  из памяти осуществляется с  помощью счетчика команд. Если  же нужно после выполнения  команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов .  

2. Принцип  однородности памяти. Программы  и данные хранятся в одной  и той же памяти. Поэтому компьютер  не различает, что хранится  в данной ячейке памяти —  число, текст или команда. Над  командами можно выполнять такие  же действия, как и над данными.  Команды одной программы могут  быть получены как результаты  исполнения другой программы.    

3. Принцип  адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.  

 Компьютеры, построенные на этих принципах,  относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально  отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления они называются не-фон-неймановскими.  

 Архитектурой  компьютера называется его описание  на некотором общем уровне, включающее  описание пользовательских возможностей  программирования, системы команд, системы адресации, организации  памяти и т.д. Архитектура определяет  принципы действия, информационные  связи и взаимное соединение  основных логических узлов компьютера. Виды: Классическая архитектура,  Многопроцессорная архитектура,  Многомашинная вычислительная система,  Архитектура с параллельными  процессорами.  

 Структура  компьютера — это совокупность  его функциональных элементов  и связей между ними. Структура  ПК графически представляется  в виде структурных схем.

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

•              арифметико-логическое устройство;

•              шины данных и шины адресов;

•              регистры;

•              счетчики команд;

•              кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

•              математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния  прямоугольной формы площадью всего  несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие  все функции процессора. Кристалл-пластинка  обычно помещается в пластмассовый  или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы  его можно было присоединить к  системной плате компьютера.

В вычислительной системе может быть несколько  параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

8. Арифметические основы  компьютера: системы  счисления. Перевод  чисел из одной  системы счисления  в другую. Арифметические операции в позиционных системах счисления.

Система счисления – принятый способ записи чисел и сопоставления этим записям  реальных значений. Все системы счисления  можно разделить на два класса: позиционные и непозиционные.

В непозиционных  системах вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в  записи числа.

В позиционных  системах счисления вес каждой цифры  изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число.

Любая позиционная система счисления  характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы  счисления — это количество различных  знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.

За основание  системы можно принять любое  натуральное число — два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных  систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения  a(n-1) q^(n-1) + a(n-2) q^(n-2)+ ... + a(1) q^1 + a(0) q^0 + a(-1) q^(-1) + ... +  a (-m) q ^(-m), где a(i) – цифры системы счисления; n и m – число целых и дробных разрядов, соответственно.

примечание: для а - нижний индекс, для q - степень.

В каждой системе счисления цифры упорядочены  в соответствии с их значениями: 1 больше 0, 2 больше 1 и т.д. Продвижением цифры называют замену её следующей  по величине. Продвинуть цифру 1 значит заменить её на 2, продвинуть цифру 2 значит заменить её на 3 и т.д. Продвижение  старшей цифры (например, цифры 9 в  десятичной системе) означает замену её на 0. В двоичной системе, использующей только две цифры – 0 и 1, продвижение 0 означает замену его на 1, а продвижение 1 – замену её на 0. Для образования  целого числа, следующего за любым данным целым числом, нужно продвинуть самую  правую цифру числа; если какая-либо цифра после продвижения стала  нулем, то нужно продвинуть цифру, стоящую  слева от неё. Применяя это правило, запишем первые десять целых чисел 

Кроме десятичной широко используются системы  с основанием, являющимся целой степенью числа 2, а именно двоичная (используются цифры 0, 1); восьмеричная (используются цифры 0, 1, ..., 7); и т.д.

Компьютеры  используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ  перед другими системами:

•              для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток — нет тока, намагничен — не намагничен и т.п.), а не, например, с десятью, — как в десятичной;

•              представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;

•              возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;

•              двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток  двоичной системы — быстрый рост числа разрядов, необходимых для  записи чисел.

Перевод чисел из десятичной системы в  двоичную и наоборот выполняет машина. Однако, чтобы профессионально использовать компьютер, следует научиться понимать слово машины. Для этого и разработаны восьмеричная и шестнадцатеричная системы.

Числа в этих системах читаются почти так  же легко, как десятичные, требуют  соответственно в три (восьмеричная) и в четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе (ведь числа 8 и 16 – соответственно, третья и четвертая степени числа 2).

9. Роль матлогики  в создании ЭВМ.  Логические выражения,  схемная реализация  элементарных логических  операций.Типовые логические узлы: триггер, сумматор.