1) Информатика. Основные направления информатики.
Информатика - это наука о вычислении, вычислительных машинах, хранении и обработке информации. Включает в себя многие дисциплины, охватывающие математические основы, теорию вычислений, алгоритмы и структуры данных, языки программирования, базы данных, вычислительные системы. Фундаментальным принципом информатики является тезис Чёрча-Тьюринга, согласно которому любой алгоритм, выполнимый на одном вычислительном устройстве, может быть выполнен и на любом другом.
К основным направлениям информатики относят: теоретическую информатику, кибернетику, программирование, искусственный интеллект, информационные системы, вычислительную технику, информатику в природе и обществе.
2) Информация. В каком виде существует, как передается. Единицы измерения информации.
Термин информация происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Первоначально информация - это сведения, передаваемые людьми устным, письменным и другими способами (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.). В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности.
Можно сказать, что информация - это данные и сведения, представленные в самых разнообразных формах: в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий; в виде световых или звуковых сигналов; в виде радиоволн; в виде электрических и нервных импульсов; в виде магнитных записей; в виде жестов и мимики; в виде запахов и вкусовых ощущений; в виде хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.
Информация передается от человека к человеку, от человека к устройству, от устройства к человеку, от устройства к устройству.
Информация в компьютере измеряется битами. С помощью последовательности битов можно представить самую разную информацию. Такое представление информации называется двоичным или цифровым кодированием. 1 бит - минимальная единица измерения информации. При вероятностном подходе к измерению информации, принятом в теории информации, это количество информации, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза. Связь между единицами измерения информации: 1 байт = 23 бит = 8 бит; 1 Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байт; 1 Мб (мегабайт) = 210 Кб; 1 Гб (гигабайт) = 210 Мб; 1 Тб (терабайт) = 210 Гб.
3) Информатизация общества. Информационные ресурсы и информационные технологии.
Информатизация общества - организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов.
Информационные ресурсы - это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство. Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документация, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др. Информационные ресурсы (в отличие от всех других видов ресурсов - трудовых, энергетических, минеральных и т.д.) тем быстрее растут, чем больше их расходуют. Информационный ресурс - это симбиоз знаний и информации.
Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Цель информационной технологии - производство информации для её анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.
4) Компьютер, классы компьютеров. Устройство компьютеров.
Компью́тер (англ. сomputer - "вычислитель") - устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.
Все вычислительные машины (компьютеры) можно разделить на ряд групп и видов, объединяя их по общим признакам:
v по классу выполняемых задач: универсальные, специализированные;
v по виду вычислительного процесса: аналоговые вычислительные машины, гибридные вычислительные системы (машины), цифровые вычислительные машины (двоичные, троичные, десятичные);
v по виду рабочей среды: квантовый компьютер, механический компьютер (пневматический компьютер, гидравлический компьютер), оптический компьютер, электронный компьютер, биологический компьютер;
v по назначению: сервер, рабочая станция;
v в зависимости от размера: мейнфрейм, миникомпьютер (термин уже не используется), карманный персональный компьютер, ноутбук, нетбук, нанокомпьютер;
v по другим признакам: встраиваемая система, параллельные вычислительные системы, компьютер для операций с функциями, суперкомпьютер, нейрокомпьютер, биокомпьютер, молекулярный компьютер, ДНК-компьютер.
Персональный компьютер состоит из отдельных устройств и модулей: одни находятся внутри системного блока, другие к нему подключаются. Последние служат для ввода или вывода информации: монитор, принтер, сканер, клавиатура, мышь и др.
Внутри системного блока находятся устройства для обработки и хранения информации. В зависимости от конфигурации компьютера они могут быть различными, но большинство типичных системных блоков включает следующие устройства: блок питания, системная (материнская) плата, процессор, оперативная память, видеоадаптер, жесткий диск, дисковод, привод для CD/DVD, платы расширения.
5) Принципы построения компьютеров, сформулированные Д. Нейманом.
В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.
Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
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 адресности. 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 запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков: устройства ввода/вывода информации, память компьютера, процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ). Машины, построенные на этих принципах, называются фон-Неймановскими.
6) Команда, что содержит, какие бывают. Как выполняется команда.
Команда - это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.
В общем случае, команда содержит следующую информацию: код выполняемой операции, указания по определению исходных данных (операндов) или их адресов, указания по размещению получаемого результата.
В зависимости от количества операндов, команды бывают: одноадресные, двухадресные, трехадресные, переменноадресные.
Команды хранятся в ячейках памяти в двоичном коде.
В современных компьютерах длина команд переменная (обычно от двух до четырех байтов), а способы указания адресов переменных весьма разнообразные. В адресной части команды может быть указан, например: сам операнд (число или символ), адрес операнда (номер байта, начиная с которого расположен операнд), адрес адреса операнда (номер байта, начиная с которого расположен адрес операнда), и др.
Процесс выполнения команды, как правило, разбивается на следующие этапы:
· из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда, - содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;
· выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;
· устройство управления расшифровывает адресное поле команды;
· по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;
· УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;
· результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;
· все предыдущие этапы повторяются до достижения команды "стоп".
7) Архитектура и структура компьютера.
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: процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), внешних запоминающих устройств и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.
Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.
8) Центральный процессор, что в себе содержит. Функции процессора.
Центральный процессор (ЦП; CPU, от англ. Central Processing Unit, дословно - центральное вычислительное устройство) - 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, счётчики команд, кэш - очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт), математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Основные функции любого процессора следующие:
· выборка (чтение) выполняемых команд;
· ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода;
· вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;
· обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними;
· адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен;
· обработка прерываний и режима прямого доступа.
9) Устройства образующие внутреннюю память (описать каждое).
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
. Специальная память. К устройствам специальной памяти относятся постоянная память, перепрограммируемая постоянная память, память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти. Видеопамять - разновидность ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам - процессору и дисплею.
. Оперативная память - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой - это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
. Кэш-память. Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память - очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью. Кэш-памятью управляет специальное устройство - контроллер.
10) Устройства образующие внешнюю память (описать каждое).
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. В состав внешней памяти компьютера входят:
. Накопители на жёстких магнитных дисках - это наиболее массовые запоминающие устройства большой ёмкости, в которых носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используются для постоянного хранения информации - программ и данных.
. Накопители на гибких магнитных дисках. Гибкий диск (англ. floppy disk), или дискета, - носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения. Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием.
. Накопители на компакт-дисках. Здесь носителем информации является CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory - компакт диск, из которого можно только читать). CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.
. Накопители на магнито-оптических компакт-дисках - носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей. Для чтения информации используется оптическая система, для записи - одновременно оптическая и магнитная.
. Накопители на магнитной ленте (стримеры, - от англ. streamer), также ле́нточный накопитель, - запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону. Основное назначение: запись и воспроизведение информации, архивация и резервное копирование данных.
11) Аудиоадаптер, что в себе содержит. Область применения.
Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;