7..Классифинация компьютеров.

По назначению: большие ЭВМ(суперкомпьютеры; нужен ВЦ – десятки человек персонала. Цп – несколько стоек аппаратур в специальном помещении(температура, загрязненность, электромагнитные помехи)); мини – ЭВМ(меньше по производительности, размерам и стоимости; нужен ВЦ(персонал меньше, используются в крупных научных учреждениях и предприятиях)); микро-ЭВМ(отдельные предприятия, ВЦ не нужен, персонал – несколько человек, на крупных ВЦ могут выполнять вспомогательную работу); персональный компьютер(с 1980 года. Обслуживает 1 рабочее место. Бывают: начального уровня, офисные, мобильные, рабочие станции, сервера)

По уровню специализации: универсальные, специализированные(бортовые компьютеры самолетов… управляют средствами ориентации, навигации, контролируют бортовые системы, обеспечивают связь, оптимизацию параметров. Другие – графические станции, файловые сервера… во многих случаях можно использовать универсальные компьютер)

По типо размерам: настольные, портативные, карманные, мобильные

По совместимости: от нее зависит взаимозаменяемость узлов, переносимость программ, возможность совместной работы, основным является аппаратная совместимость.(IBM? Apple)

8. Структура и принципы работы эвм.

Существует большое количество типов ЭВМ. В основе работы лежат общие принципы.

В логической структуре можно выделить главные устройства, входящие в состав любого компьютера: память и процессор.

Основная память(оперативная) – хранит информацию временно обрабатываемую и программы обработки

Процессор – обработка информации и управление работой других устройств.

Периферийные устройства:

Устройства ввода-вывода обслуживают связь компьютера и пользователя. Служат хранилищем информации, выводят результат. Обмен происходит по сигналам процессора

Ввод ОП Вывод

 ЦП

Общая схема ЭВМ

Принципы Фон-Неймона – общие принципы архитектуры компьютера в 40х годах 20в

1) принцип произвольного доступа к основной(оперативной) памяти

Память состоит из отдельных элементов(ячеек). Каждая ячейка имеет номер(адрес)

Процессу в произвольный момент времени доступны любая ячейка памяти, при чем время доступа, чтения, записи одинаково для всех ячеек

2) принцип хранимой программы.

Программа обработки хранится в основной памяти наряду с обрабатываемыми данными. Это делает компьютер универсальным средством обработки информации: смена программ и данных соответствует переходу к другой задаче. Над командами могут выполняться такие же операции. Результаты одной команды могут приводить к выработке команд для другой.

По виду информации в основной памяти нельзя судить о хранимой информации(0 и 1). Нужна дополнительная информация(шаблоны, наложение которых позволяет проводить интерпретацию данных)

9. Представление информации в ЭВМ. Системы счисления.

Информацию в двоичном виде называют двоично-кодированной. Смысл кодирования состоит в том, что каждому символу алфавита соответствует некоторый код из двоичных символов. Отдельный двоичный символ – бит. Стандартная единица измерения информации байт = 8 бит

1 битом можно выразить 2 понятия

2 битами – 4 понятия

3 битами – 8 понятий

N = 2^m m- разряд

Числа можно кодировать аналогично.

Каждую десятичную цифру можно представить в виде двоичного кода. При чем для кодирования цифры используется 4 бита, следовательно в 1 байте поместятся коды 2х цифр. Числа, представленные в таком виде – двоично-кодированные десятичные числа.

Такое представление используется в экономической информации(обработка). Такое представление неэффективно с точки зрения использования памяти. Числа в ЭВМ представляются с использованием 2чной системы счисления. Действия над числами в двоичной системе производятся(двоичная арифметика) НЕ КОДИРОВАНИЕ!

Существует 2 формы представления чисел. С фиксированной десятичной точкой(21,53); с плавающей точкой(нормализованная форма). Число определяется мантиссой и порядком.

Знака мантиссы (указывающего на отрицательность или положительность числа)

Мантиссы (выражающей значение числа без учёта порядка)

Знака порядка

Порядка (выражающего степень основания числа, на которое умножается мантисса)

10. Модели представления целых чисел.

В 1 байте можно кодировать целые числа без знака от 0 до 255. В 16 битах от 0 до 65535. В 24 битах 16,5 млн значений(труколор)

Если требуется представить целое число со знаком, то 1 разряд (старший) выделяют под представление знака. Так как 1 разряд отведен под знак, то модуль числа уменьшается, количество остается прежним.

2 бита при беззнаковом: 00 - 0; 01 - 1; 10 - 2; 11 - 3;

2 бита при знаковом: 00 - 0; 01 - 1; 10 - -2; 11 - -3;

!!!Определяющим является количество комбинаций двоичных символов.

Прямой код: 1 разряд под знак, остальные под представление числа. -: наличие +0 и -0. Сложность выполнения арифметических операций, т.к. 1 разряд не цифровой

Дополнительный код: речь идет о величине, дополняющей число до некоторого постоянного значения.

Различают поразрядное и точное дополнения.

Поразрядное – инверсия разряда(обратный код)

Точное – дополнение до 2^х

Для положительных чисел дополнительный код совпадает с прямым.

Для отрицательных 2 варианта:

1)Надо взять представление положительного и вычесть его из 1(в двоичной системе единица каждого старшего разряда равно 2м единицам младшего)

Пример: -3

+3 = 00000011

Вычесть из 100000000

100000000-00000011=11111101

2) точное дополнение равно результату поразрядного дополнения(обратному коду) +1 в младший разряд

Пример: -3

+3 = 00000011

Обратный код 11111100

+1: 11111101

В 1 байте можно представить следующие целые со знаком:

число

127

126

125

…

2

1

0

-1

-2

…

-128

код

01111111

01111110

01111101

…

00000010

00000001

00000000

11111111

11111110

…

10000000

!!!все отрицательные числа в дополнительном коде имеют в знаковом разряде 1 так же как и в прямом, остальные части сильно различаются

!!! особый вид имеет код числа -1 = 11111111

!!!код каждого следующего числа получается из предыдущего дополнением -1. Это позволяет просто выполнять арифметические операции

00000011 (+3)

+11111111 (-1)

(1)00000010(+2)

11. Представление вещественных чисел.

Вещественное число представляется в экспоненциальной форме, тогда одинаково легко представимы и большие по модулю числа и близкие к 0.

Число в этом случае образуется в виде: мантиссы(значащая цифра) порядка(положительная или отрицательная степень основания системы счисления ). Число = мантисса * основание системы счисления^порядок

!!! обычная запись вещественных чисел(целая часть разделитель дробная часть) может рассматривать как экспоненциальная с нулевым порядком.

Сдвигая по числу десятичную точку можно получить большое число вариантов экспоненциальной формы. Для компьютера необходима строгая формализация. Целая часть мантиссы – 1 ненулевая цифра. Тогда т.к. ясно, где располагается десятичная точка, ее можно не указывать(экономия 1 разряда). Десятичная точка добавляется на этапе интерпретации записи.

Орп.: операция приведения числа к стандартной форме – нормализация

Таким образом, для хранения вещественного числа требуется хранить 2 целых знаковых числа.

!в компьютерной реализации используется двоичная система счисления = целая часть мантиссы = 1 порядок, порядок показывает степени 2

Для записи чисел с плавающей точкой используется стандарт IEEE (американский институт инженеров электроники и электротехники)

Рассмотрим представление вещественного числа типа float. Выделяется 4 байта. Под мантиссу отводятся разряды 0..22(23 штуки). Следующие 8 разрядов под представление порядка со смещением(последний 32р под представление знака мантиссы)

Порядок со смещением. Характеристика

Например, под порядок 8 бит, то для хранения его значений от -128 до 127 используется смещение 128, тогда порядок представлен числами от 0 до 255

!!! т.к. мантисса всегда начинается с 1, то в некоторых вариантах реализации ее не показывают. Тогда лишний разряд используется для повышения точности числа.

Компьютерное представление вещественных чисел отличается от математического. Можно сказать, что в компьютерном представлении используется модель числа.

12. Свойства модели вещественного числа.

1) выделяется фиксированное число байтов. При этом строго рекомендовано количетсво разрядов под мантиссу

2) в большинстве случаев двоичное представление чисел ограниченное разрядной сеткой, является приближенным.

3) т.к. разрядность ограниченна, о число может не поместиться в разрядную сетку(переполнение). Если порядок числа меньше минимального отрицательного, то оно приближенно представляется 0(машинный 0)

4) может быть введено несколько типов вещественных чисел

5) результаты округляются в соответствии с размерами ячейки, результаты приближенны

13. Представление текста. Таблицы кодировки.

ЭВМ может работать только с набором 0 и 1. Таким образом текст должен быть набором кодов, соответствующих символам. Для того, чтобы затем можно было получить текст в обычной форме, надо иметь механизм интерпретации.

1) Текст для машинной обработки преобразуется в соответствии с таблицами кодировки ( каждому символу эквивалентен код)

А) азбука Морзе. в 1844 Морзе предложил кодировать буквы с помощью длинных, коротких сигналов и пауз. Недостаток: сложен для компьютерной обработки

Б) в 1875 двоичный код Эмиля Бодо. Каждый знак – 5 двоичных разрядов. В 1900 телеграфный аппарат, который использовал код Бодо. Система работала до 70х годов 20в. Недостаток: только большие буквы и цифры

В) середина 1960 код ASCII(американская система кодирования информационного объекта). В этой системе применяется 7 бит = может быть закодировано 128 символов(английские буквы, цифры, 33 управляющих символа). Для учета национальных алфавитов в 70у годы преобразована в 8битную

Г) усовершенствование кодовых таблиц связано с 2 проектами:

1) ISO 10646

2) Unicode

В 1991 создать единую таблицу в которой была бы обеспечена совместимость проектов.

В ISO10646 использовалась 31битное представление. 16разрядов – символы, остальные – иероглифы, исторические и научные сведенья

!!! 21 разряд – более миллиона кодов

Unicode – предполагалось 16битная, коды делятся на несколько областей UTF8, UTF16, UTF32

Д) в России в 70х годах использовалась система кириллицы KOI8, а так же таблица CP866 Microsoft

Начиная с Windows 3 кодировка другая

??? какая другая???

 14. Способы представления текстовых строк.

Строка – последовательность символов.

Длина строки – число символов.

Адрес строки – адрес первого ее байта.

Для того, чтобы зафиксировать длину строки существует 2 способа:

1) строка сохраняется в формате, в котором фиксируется его длина. Такой способ используется в Паскале

2) закончить строку специальным кодом («нулевой бит» = «нуль терминатор» используется в СИ)

Нуль – терминатор играет роль признака окончания строки

!!! в любом случае, строка содержит на 1 байт больше, чем число символов

15. Представление графической информации (растровый, векторный метод).

Существует 2 метода представления изображений:

1) Если графический объект представлен в виде совокупности линий, то такой способ называется векторный. Положение, направление и т. д. требуют математического описания. Пример – масштабируемые шрифты

2) представление изображения в виде набора темных и светлых точек(пикселей).

Наборы темных и светлых точек распределяются по строкам и столбцам. Такое изображение называется растровым.

Работа технических устройств, обеспечивающих передачу цвета, производится на основе особенностей восприятия света и цвета глазом человека.

Яркость света определяется энергией световых волн разной длины. Сетчатка глаза содержит палочки и колбочки. Палочки – свет всего спектра, колбочки – определение длины волн.

Свет, как носитель информации, содержит яркостные и цветовые сигналы. Технические устройства можно сконструировать, если есть системы, объективно воспринимающие и воспроизводящие свет. Это значит, необходимо разработать математические модели описания цвета. Наука об измерении цвета и методах его математического описания – колориметрия.

16. Законы смешения цветов.

1) любой цвет можно представить 3 цветами, если они линейно не зависимы. Линейная независимость означает, что ни один из этих 3х цветов нельзя получить смешением 2х других.

2)при непрерывном изменении интенсивности излучения исходных цветов цвет смеси так же меняется непрерывно (не существует цвета, к которому нельзя подобрать бесконечно близкий)

3) Цвет смеси излучений зависит только от цвета составляющих. Белый цвет – смесь основных излучений в максимальном количестве. Черный цвет – отсутствие излучений. Серый – промежуточный между белым и черным

17. Понятие о модели RGB.

1 Стандарт колориметрии (1931) в качестве линейно независимых берет красный(700нм), зеленый(546,1нм), синий(435,8нм).

Такая модель удобна для устройств, которые сами излучают световые волны. Цветовая схема может быть представлена в виде куба.

Оттенки серого цвета, где RGB имеют равную интенсивность и находятся на диагонали из начала координат.

18. Понятие о модели CMYK.

Ощущение цветы вызывает

А) свет, излучаемый источником

Б) свет, отраженный от окрашенной поверхности

Окраска – свойство поверхности отражать или поглощать волны разной длины.

Сочетание излучений, создавший ощущение цвета на поверхности отличается от падающего луча.

Окрашенная поверхность свет сама не излучает. Цвет ее определяется теми волнами, которые отражаются. При освещении красной поверхности белым лучом отражаются только волны максимальной длины. Если все волны поглощаются – поверхность черная.

 Из цветового куба видно, что есть 3 краски, где отсутствует по 1 основному цвету(голубой, пурпурный, желтый). Голубые поверхности поглощают красный(Cyan = B+G), пурпурные – зеленый (Magenta = R+G)? Желтые поглощают синий (Yellow = R+G)

!!!Если рядом напечатать пурпурную и желтую точки, то они создадуь впечтление красной точки

!!! по техническим причинам(трудно обеспечить отражающие характеристики)для повышения контрастности добавляют черную точку(blacK)

!!! так как в модели RGB цвета складываются, она называется аддитивной. В CMYK вычитаются – субстрактивная