Кибернетика-это наука о принципах управления различными системами.
Задачи:исследование инф процессов любой природы,разработка инф техники и создание новейших технологий,решение научных инженерных задач по созданию, внедрению и обеспечению эффективного использования комп техники и техн.
Информация - это результат преобразования и анализа данных. Отличие информации от данных состоит в том, что данные - это фиксированные сведения о событиях и явлениях, которые хранятся на опр носителях, а информация появляется в результате обработки данных при решении конкретных задач.
Знания – это зафиксированная и проверенная практикой обработанная информация, которая использовалась и может многократно использоваться для принятия решений
Для измерения информации вводятся два параметра: количество информации I и объем данных V д
Синтаксическая мера информации. Эта мера оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. (Вероятность события Бит, байт, Кбайт)
Объем данныхV д измеряется количеством символов.В различных системах счисления один разряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения данных: (в 2-ой системе счисления единица измерения – бит,в 10-ой системе счисления единица измерения – дит (десятичный разряд)
Количество информацииI на синтаксическом уровне определяется с помощью понятия неопределенности состояния (энтропии) системы. I β(α) = H (α) - H β(α)
Если H β(α) =0, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием и количество информации I β(α) = H (α). Иными словами, энтропия системыH (α) может рассматриваться как мера недостающей информации. Энтропия системы H(α)-когда все состояния системы равновероятны, т.е. их вероятности равны Pi =1/ N, ее энтропия определяется соотношением.
Одно и то же количество разрядов в разных системах счисления может передать разное число состояний отображаемого объекта, что можно представить в виде соотношения N = m степень n, где N – число всевозможных отображаемых состояний; m – основание системы счисления, n – число разрядов (символов) в сообщении.
Семантическаямера информации ППП, ПК, компьютерные сети
Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.
Два предельных случая, когда количество семантической информации Ic равно 0:
• при Sp » 0 пользователь не воспринимает, не понимает поступающую информацию;
• при Sp ®¥ пользователь все знает, и поступающая информация ему не нужна.
Прагматическая мера информации. Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.Емкость памяти, производительность компьютера, скорость передачи данных.
• Качественные свойства информации Репрезентативность представительность информации, достаточной для того, чтобы считаться достоверной. Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных. Достаточность (полнота)Доступность Актуальность Своевременность ТочностьДостоверность Устойчивость
Классификация информации
| По фо рме | По обл асти воз никн овения | По спос обам восп риятия | По обществ енному зна чению | По способу коди рования |
| Диск ретная Анал оговая | Элеме нтарная Биолог ическая Социа льная | Визуальная Аудиальная Тактильная Органолеп тическая | Массовая Специальная Личная | Текстовая Числовая Графическая Музыкальная Комбинированная |
22. Кодирование - это процесс преобразования информации в совокупность символов.
Система кодирования – это набор правил построения новых обозначений объекта.
Цель кодирования – представления информации в более компактной форме.
Код - это условное обозначение конкретного объекта и это ключ для перевода информации из одной формы в другую.
Системы кодирования:
• должны быть ориентированы на автоматизированную обработку
• должны обеспечить резерв кодовых обозначений для новых позиций и расширения номенклатуры без нарушения ее структуры
• Коды должны однозначно идентифицировать каждый объект и содержать всю необходимую информацию об объектах
• Коды должны быть стабильным (для каждой номенклатуры иметь одинаковую длину) и едиными для всех подразделений
Системы счисления – принятый способ наименования и записи чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения.
В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.
В непозиционных системах счисления значение цифры не зависит от места, которое он занимает в числе. Самый известный пример – римская система счисления.
Для записи чисел в различных системах счисления используется некоторое количество отличных друг от друга знаков. Число таких знаков в позиционной системе счисления называется основанием системы счисления.
В позиционной системе счисления число может быть представлено в виде суммы произведений коэффициентов на степени основания системы счисления.значение каждого знака в числе зависит от позиции, которую занимает знак в записи числа. способ перевода из любой системы счисления в десятичную. 1101(2) = 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 = 13(10) перевода из десятичной в любую ссч: деление 25(10) = 11001(2),0,73 * 2 = 1,46 (целая часть 1)
| Показатель | Поколения | |||||
| Первое | Второе | Третье | Четвертое | Пятое | ||
| 1951-1954 | 1958-1960 | 1965-1966 | 1976-1979 | с 1985 | ||
| Элементная база процесс | Эл лампы | Транзисторы | Интеграль схемы | Большие ИС | Сверх БИС | + Оптоэлек троника + Криоэлек троника |
| Элементарная база ОЗУ | Эл-луч трубки | Ферритовые сердечники | Ферритов сердечни | БИС | СБИС | СБИС |
| Макс емкость ОЗУ (байт) | ||||||
| Максимальное быстродейс процессора (оп/с) | 109+ Много процессо | 1012+ Много процесс | ||||
| Ср-ва связи польз с ЭВМ | Пульт управ и перфокарты | Перфокарты перфоленты + АЦПУ | Видео – Терминаль устройства | Монохром графически дисплей +клавиатура | Цветной граф дисплей + клавиатура + мышь | + Уст-во голос связи с ЭВМ |
23. В ЭВМ применяется двоичная система счисления, т.е. все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, поэтому компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в цифровой форме.Для преобразования числовой, текстовой, графической, звуковой информации в цифровую необходимо применить кодирование. Кодирование – это преобразование данных одного типа через данные другого типа. В ЭВМ применяется система двоичного кодирования, единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Восемь последовательных бит составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256 = 2 в степени 8). Более крупной единицей информации является килобайт (Кбайт), равный 1024 байтам (1024 = 2 в степени 10). Еще более крупные единицы измерения данных: мегабайт, гигабайт, терабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 1024 Мбайт; 1 Тбайт = 1024 Гбайт).
Целые числа кодируются двоичным кодом довольно просто (путем деления числа на два). Для кодирования нечисловой информации используется следующий алгоритм: все возможные значения кодируемой информации нумеруются и эти номера кодируются с помощью двоичного кода.Например, для представления текстовой информации используется таблица нумерации символов или таблица кодировки символов, в которой каждому символу соответствует целое число (порядковый номер). Восемь двоичных разрядов могут закодировать 256 различных символов.
Существующий стандарт ASCII (8 – разрядная система кодирования) содержит две таблицы кодирования – базовую и расширенную. Первая таблица содержит 128 основных символов, в ней размещены коды символов английского алфавита, а во второй таблице кодирования содержатся 128 расширенных символов.Так как в этот стандарт не входят символы национальных алфавитов других стран, то в каждой стране 128 кодов расширенных символов заменяются символами национального алфавита. В настоящее время существует множество таблиц кодировки символов, в которых 128 кодов расширенных символов заменены символами национального алфавита.(кодировка символов русского языка Widows – 1251 используется для компьютеров, которые работают под ОС Windows. Другая кодировка для русского языка – это КодОбменаИнф – 8, которая также широко используется в компьютерных сетях и российском секторе Интернет.)
В настоящее время существует универсальная система UNICODE, основанная на 16 – разрядном кодировании символов. этой таблице могут разместиться символы языков большинства стран мира.
Кодирование графической информации
Кодирование растровых изображений- совокупность точек (пикселей) разных цветов.
Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту
Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Т.н. модель RGB.
Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, дополняющий основной до белого. Такими цветами являются: голубой,пурпурны и желтый. К ним также можно применить принцип декомпозиции. Такой метод кодирования принят в полиграфии, но при этом используется еще один цвет – черный.Данная система кодирования обозначается буквами CMYK. Для кодирования одной точки необходимо уже 32 разряда. Такой режим также называется полноцветным (truecolor).
При уменьшении количества двоичных разрядов до 16, можно сократить объем данных, но и диапазон кодируемых цветов заметно сократиться. Такой режим называется (HighColor)
Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависти от прикладной среды.
Кодирование звуковых данных
Метод FM -Для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды, каждому значению амплитуды присваивается двоичный код. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени.
Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью. Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду (Гц). Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала. Если разрядность равна 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 28 = 256 (216 = 65536) различных значений.
Метод таблично-волнового синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов. Такие образцы называются сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также и другие параметры, характеризующие особенности звучания. Так как в качестве образцов используются реальные звуки, качество звука получается высоким близким к звучанию реальных музыкальных инструментов.
. Представление вещественных чисел. Представление чисел в естественной форме в виде записи целой и дробной части числа, отделенных друг от друга запятой, называется формой представления чисел с фиксированной запятой. Для представления вещественных чисел в современных компьютерах применяется другая форма, которую принято называть форма представления вещественных чисел с плавающей запятой.
В этом формате разряды регистра разбиваются на два поля, имеющие название мантисса и порядок. К тому же используется нормализованная форма записи чисел, при которойу мантиссы старший разряд обязательно меньше 1, а порядок – целое положительное или отрицательное число:
А = ±m×К±p,
где m – мантисса числа, p – порядок числа (úm ú< 1), К – основание системы счисления.
Элементы алгебры логики
Алгебра логики — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями[1]. высказывания могут быть только истинными или ложными.Выходное слово = f(входное слово) – функции алгебры логики
Для задания функций используют два способа:
- аналитический, когда функция записывается формулой;
- табличный, когда строится таблица истинности, содержащая всевозможные сочетания аргументов и соответствующие им значения функций
· Конъюнкция*И*-лог умножение, если оба высказывания верны
· Дизъюнкция*ИЛИ*-лог сложение,ложное-обе ложны
· Инверсия-отрицание
· Импликацияàиз А след В001,100,011,111
· Эквиваленция<->равнозначность 001,010,100,111
Поколение ЭВМ
Классификация вычислительных машин
• По области применения ЭВМ:
Универсальные,Проблемно-ориентированные,Специализированные
• По принципам действия:
Аналоговые,Цифровые,Гибридные
• По вычислительной мощности:
супер-ЭВМ,Большие ЭВМ,Мини-ЭВМ Микро-ЭВМ
Современная классификация компьютеров
Карманные компьютеры,Портативные компьютеры Настольные компьютеры,Рабочие станции,Серверы Суперкомпьютеры Кластерные системы
Кластерные системы:
• Беовульф – это мультикомпьютерная архитектура, которая может использоваться для параллельных вычислений. Это система, обычно состоящая из одного серверного узла и одного или более клиентских узлов, соединенных при помощи Ethernet или некоторой другой сети. Это система, построенная из готовых промышленных компонент, например ПЭВМ, на которых может работать ОС Linux, стандартных адаптеров Ethernet и коммутаторов. Она не содержит специфических аппаратных компонентов и легко воспроизводима. Одно из основных отличий Беовульфа от кластера рабочих станций состоит также в том, что Беовульф работает как одна машина.
28. Памятью компьютера называется совокупность устройств для хранения программ, вводимой информации, промежуточных результатов и выходных данных.
Внутренняя память предназначена для хранения относительно небольших объемов информации при ее обработке микропроцессором.
Внешняя память предназначена для длительного хранения больших объемов информации независимо от того включен или выключен компьютер.
Энергозависимой или статистической называется память, которая стирается при выключении компьютера.
Энергонезависимой или динамической называется память, которая не стирается при выключении компьютера.
Постоянная память- с лужит для хранения постоянной программной и справочной информации. Важнейшая функция хранения BIOS: При включении компьютера первоначально управление передается программе из ПЗУ, которая тестирует компоненты компьютера и запускает программу-загрузчик ОС. ПЗУ отдельная микросхема с памятью только для чтения (ROM).
Три типа: -программируемые при изготовлении ПЗУ (ROM)
-однократно программируемые ППЗУ (PROM)
-многократно перепрограммируемые ПППЗУ (EPROM)
Кэш-память- Быстродействующая буферная память, используемая компьютером для ускорения обработки информации, хранящейся в более медленных запоминающих устройствах (оперативная память, постоянная и внешняя память), что способствует повышению общей производительности системы.Кэш-память является промежуточным запоминающим устройством Существует два вида кэш-памяти: внутренняя, размещаемая внутри процессора и внешняя, размещаемая на материнской плате.
Оперативная память- Дорогая часть компьютера, оказывающая значительное влияние на его производительность. Из ОЗУ процессор берет программы и данные для обработки, туда же записывается результат. При выключении ее содержимое стирается. Это память с произвольным доступом (RAM)
Внешняя память: Предназначена для долговременного хранения информации.Сюда входят накопители на: -жестких магнитных дисках (HDD) -гибких магнитных дисках (FDD) -оптических дисках (CD и DVD)
Полупроводниковая память сформированные в полупровод элементы, имеющие 2 устойчивых состояния с различными эл параметр- включение в электрическую цепь
Магнитная память -Намагниченность участков ферромагнитного материала
Оптическая память -последовательность участков (питов), отражающих или рассеивающих свет
Магнитооптическая - показатель преломления участков информационного слоя память
Магниторезистивная память с произвольным доступом - магнитные домены
Память с изменением фазового состояния –сод халькогенид, способного под воздействием нагрева и эл полей переходить из непроводящего аморфного состояния (1) в проводящее кристаллическое
Ёмкостная память- подача электрического напряжения на обкладки.
26. Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:
1.Структура памяти ЭВМ
2.Способы доступа к памяти и внешним устройствам
3.Возможность изменения конфигурации компьютера
4.Система команд
5.Форматы данных
6.Организация интерфейса