cl-Ast-informatikaУЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Логически связанная информация, хранящаяся на диске под некоторым именем называется

2.Список имен файлов и их атрибуты хранятся в

3.Размещением на диске и доступом к файлам и каталогам управляет

4.Если ОС способна выполнять несколько программ одновременно, то она является

5.Если работающие программы могут разделяться на несколько самостоятельно выполняющихся частей, то ОС называется

6.Средства и правила, обеспечивающие взаимодействие устройств, программ и человека, называются

7.Файл на жестком диске, используемый для организации виртуальной памяти, называется

8.Комплекс взаимосвязанных программ для создания, изменения, управления объектами называется

9.Если приложение работает и потребляет ресурсы компьютера, то оно называется

За каждый правильный ответ поставьте себе 1 балл. Просуммируйте набранные баллы и разделите полученную сумму на 2. Округлите результат. Это ваша оценка за тест.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Острейковский. Информатика: Учеб. для техн. направлений и спец. вузов.- М.: Высш.

шк., 1999.- 512 с. :рис.

2.Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя:Краткий курс.- М.: ИНФРА-М, 1999.- 479 с.

3.Таненбаум Э. Современные операционные системы.- СПб.: Питер, 2002.- 1040 с. :ил.

4.Гордеев А. В. Операционные системы: учеб. для вузов.- 2-е изд.- СПб: Питер, 2003.- 416 с.

5.Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые Операционные системы.- СПб.:Питер, 2003.- 539 с.

6.Информатика: Учебник/Под ред. Н. В. Макаровой.-М.: Финансы и статистика, 2003.- 768 с., ил.

7.Стинсон К., Зихерт К. Эффективная работа с Windows 2000 Professional.- СПб.: Питер, 2003, 864 с.

8.Левин А. Самоучитель работы на компьютере. Начинаем с Windows.- СПб.: Питер, 2003.-697 с.

9.Холмогоров В. Windows XP. Самоучитель. 2-е изд..- СПб.: Питер, 2004.- 384 с.

10.Периодические издания: журналы "Компьютер-пресс", "Мир ПК", "Монитор", "Компьютерра".

100

Цель: ознакомление с формами представления информации в ЭВМ; получение представления о способах кодирования, передачи и контроля информации.

Задачи:

¾Ознакомиться с формами представления информации в ЭВМ.

¾Изучить приемы работы с числами в различных системах счисления.

¾Изучить действия над отрицательными числами в обратном и дополнительном кодах.

¾Ознакомиться со способами и методами передачи информации по каналам связи.

¾Получить представление о приемах кодирования и контроля передачи данных.

После изучения модуля вы должны Знать:

¾Форматы записи двоично-кодированных десятичных чисел и чисел СПТ, СФТ.

¾Правила двоичной арифметики.

¾Сущность последовательного и параллельного кодов, потенциального и импульсного способов физического представления информации.

¾Сущность синхронной и асинхронной передачи.

¾Типы помех в каналах связи.

¾Как осуществляется кодирование и контроль передачи информации.

¾Способы обнаружения ошибки в сообщении с помощью синдрома кода Хэмминга.

Результат:

¾Получение представления о методах кодирования данных и контроля их передачи.

¾Формирование начальной профессиональной базы для успешного овладения такими дисциплинами как «Организация ЭВМ и систем», «Программная и аппаратная поддержка вычислительных систем».

¾Пополнение профессионального словарного запаса.

Kритерии:

Лабораторное сопровождение:

¾Лабораторная работа №4. Системы счисления

¾Лабораторная работа №5 Прямой, обратный, дополнительный коды. Модифицированные коды.

¾Лабораторная работа №6. Представление чисел в ЭВМ

101

1 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

1.1 СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ

Система счисления — это способ изображения чисел с помощью конечного множества символов. В зависимости от способа изображения чисел системы счисления (c/c) делятся на позиционные и непозиционные.

Впозиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.

Внепозиционной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе.

Количество (Р) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления.

Число, равное основанию системы счисления, записывается только в двух позициях данной системы.

Однородность позиционной системы означает, что множества символов, используемых в данной системе достаточно для представления любого числа.

Разряд (позиция) — место для цифры в числе. Разрядность — количество цифр в числе.

Разряды нумеруются справа налево. Каждому разряду соответствует степень основания. Значения цифр лежат в пределах от 0 до Р-1.

Разделение числа на целую и дробную части имеет смысл только позиционных системах. В общем случае запись любого смешанного числа в системе счисления с основанием Р будет представлять собой ряд вида:

−m

=∑anPn , P = an +1 −основание ,n=k −1

0 ≤ an ≤ P, A ={a1,a2 ,K,an}− алфавит

Нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд):

•положительные значения индексов — для целой части числа (к разрядов);

•отрицательные значения индексов — для дробной части числа (m разрядов).

Пример. – 851,12 = – (8*102 + 5*101 + 1*100 + 1*10-1 + 2*10-2) = = – (800 + 50 + 1 + 0,1 + 0,02)

Позиционная система счисления — арабская десятичная система. Непозиционная система счисления — римская.

Максимальное целое число, которое может быть представлено в k разрядах:

Nmax = Pk −1

Минимальное значащее (не равное 0) число, которое можно записать в m разрядах дробной части: Nmin = P−m .

Имея в целой части числа k, а в дробной m разрядов, можно записать всего Pm+k разных чисел.

Анализ экономичности систем счисления показал, что наиболее эффективными являются системы с основанием, кратным 2, т.е. 2, 4, 8, 16. В силу специфики построения схем ЭВМ в современных машинах применяется шестнадцатеричная система счисления.

В одной из первых ЭВМ (ENIAC) использовалась десятичная система счисления.

102

1.2 ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЧИСЕЛ

В вычислительных машинах применяются две формы представления чисел:

•естественная форма или форма с фиксированной точкой (СФТ)

•нормальная форма или форма с плавающей точкой (СПТ)

Числа СФТ изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, отделяющей целую часть от дробной.

Числа, записанные в разрядную сетку, К = 5, M = 5 + 00521,37700; + 00000,00238; – 10201,30360.

Эта форма наиболее проста, естественна, но имеет небольшой диапазон представления чисел и поэтому не всегда приемлема при вычислениях.

Диапазон значащих чисел (N) в системе счисления с основанием Р при наличии k разрядов в целой части и m разрядов в дробной части числа (без учета знака числа) будет:

P−m ≤ N ≤ Pk − P−m , (при P=2, k=10 и m=6 получим 0,015 ≤ N ≤ 1024)

Если в результате операции получится число, выходящее за допустимый диапазон, происходит переполнение разрядной сетки, и дальнейшие вычисления теряют смысл. В современных ЭВМ естественная форма представления используется как вспомогательная и только для целых чисел.

Числа СПТ изображаются в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая — порядком, причем абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок — целым числом. В общем виде число в форме с плавающей запятой может быть представлено так:

Нормальная форма представления имеет огромный диапазон отображения чисел и является основной в современных ЭВМ.

Диапазон значащих чисел в системе счисления с основанием Р при наличии k разрядов у мантиссы и m разрядов у порядка (без учета знаковых разрядов порядка и мантиссы) будет:

P−k P−(Pm −1) ≤ N ≤ (1− P−k )P(Pm −1)

При Р=2, k =10 и m=6 диапазон чисел простирается примерно от 10-19 до 1019. Знак числа обычно кодируется двоичной цифрой; код 0 означает знак «+», код 1

— знак «–».

При кодированных способах изображения чисел количество разных знаков меньше, чем количество используемых в системе цифр. Каждая цифра кодируется определенной комбинацией из нескольких знаков. Так цифры десятичной системы счисления можно кодировать цифрами двоичной системы. В двоично-десятичной системе каждая цифра кодируется четырьмя двоичными цифрами.

Двоично-десятичная система счисления получила большое распространение в современных ЭВМ ввиду легкости перевода в десятичную систему и обратно. Она используется там, где основное внимание уделяется не простоте технического построения машины, а удобству работы пользователя. В этой системе счисления все десятичные цифры отдельно кодируются четырьмя двоичными цифрами и в таком виде записываются последовательно друг за другом.

103

Двоичные коды десятичных и шестнадцатеричных цифр

1.3 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ПК

Единицы измерения объемов информации, хранимой или обрабатываемой в ЭВМ

Биты в числе нумеруются справа налево, начиная с 0-го разряда. Двоично-кодированные десятичные числа могут быть представлены в ПК полями

переменной длины в упакованном и распакованном форматах.

Упакованный формат. Десятичной цифре отводится по 4 двоичных разряда (полбайта); знак числа кодируется в крайнем правом полубайте числа (1100 – знак «+» и 1101 – знак «-»).

Структура поля упакованного формата:

Байт Упакованный формат используется обычно в ПК при выполнении операций

сложения и вычитания двоично-десятичных чисел.

Распакованный формат. Для каждой десятичной цифры отводится по целому

байту.

Старшие полубайты (зона) каждого байта (кроме самого младшего) заполняются кодом 0011 (в соответствии с ASCII-кодом). В младших полубайтах кодируются десятичные цифры. Старший полубайт самого младшего байта используется для кодирования знака числа.

Структура поля распакованного формата

Распакованный формат используется при вводе-выводе информации, при выполнении операций умножения и деления двоично-десятичных чисел.

Пример. Число – 19310 = – 0001 1001 00112-10

а) в упакованном формате

0001 1001 0011 1101

б) в распакованном формате

0011 0001 0011 1001 1101 0011

104

Распакованный формат представления двоично-десятичных чисел является следствием использования в ПК ASCII-кода для представления символьной информации.

Код ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией) имеет основной стандарт и его расширение. Основной стандарт для кодирования символов использует шестнадцатеричные коды 00–7F, расширение стандарта — 80–FF. Основной стандарт является международным и используется для кодирования управляющих символов, цифр и букв латинского алфавита; в расширении стандарта кодируются символы псевдографики и буквы национального алфавита.

1.4 ДВОИЧНАЯ АРИФМЕТИКА

Для записи одного и того же числа в различных системах счисления необходимо различное число разрядов. Чем меньше основание системы, тем больше длина числа.

При выборе системы счисления для ЭВМ учитывают, что:

основание системы счисления определяет количество устойчивых состояний, которые должен иметь элемент ЭВМ (устройство, используемое для изображения разрядов числа);

длина числа существенно зависит от основания системы; система счисления должна обеспечивать простые алгоритмы выполнения

арифметических и логических операций.

Правила выполнения арифметических действий

Умножение многоразрядных чисел осуществляется путем образования частных произведений и их последующего суммирования. В двоичной системе умножение сводится к операциям сдвига и сложения, деление — к операциям вычитания и сдвига.

Правило перевода целого числа из системы с основанием p в систему с основанием d. Делить число и получаемые частные на основание системы d до тех пор, пока очередное частное не станет меньше d.

Правило перевода правильной дроби. Умножать исходную дробь и дробные части получающихся произведений на основание системы d. Целые части получающихся произведений дают последовательность цифр в новой системе (перевод выполняется приближенно).

105

Правило перевода смешанного числа. Отдельно переводят целую и дробную часть, каждую по своим правилам.

Пример 3. Перевод целого числа из десятичной системы счисления в двоичную

1110 = ?2

Воспользуемся степенным рядом 8 4 2 1 и представим число 11 как 8 + 2 + 1, что соответствует наличию в разложении разрядов 10112.

106

Дополнительный код отрицательного двоичного числа получается, если:

•в знаковый разряд поставить единицу;

•во всех разрядах мантиссы сменить цифры;

•к младшему разряду мантиссы прибавить единицу и выполнить переносы, в том числе в знаковый разряд.

Дополнительный код = обратный код + 1 в младшем разряде.

При сложении чисел в обратном коде, складываются все n разрядов, включая знаковый. В случае возникновения переноса в знаковом разряде 1 добавляется к младшему разряду, т.е. выполняется циклический перенос.

При сложении чисел в дополнительном коде складываются все n разрядов, включая знаковый. В случае возникновения переноса в знаковом разряде 1 не добавляется к младшему разряду, а отбрасывается.

Переполнение разрядной сетки в результате переноса из знакового разряда удобно обнаруживать в модифицированных кодах.

В модифицированных обратном и дополнительном кодах для кода знака отводится 2 разряда и знак «-» обозначается 11, а знак «+» — сочетанием 00. Единица левее знаковых разрядов теряется. Сочетание 01 и 10 служит признаком переполнения.

При сложении в прямом коде не делается перенос из старшего цифрового разряда в знаковый.

Если числа разных знаков, то в прямом коде приходится выполнять операцию вычитания после предварительного сравнения кодов чисел. Результату приписывается знак большего числа. Эти дополнительные операции приводят к дополнительному усложнению сумматора.

Пример 1. Сложение обратных кодов чисел.

Сумма обратных кодов равна обратному коду результата.

а)

0, 00100 = [Α]обр = А

+

0, 01100 = [В]обр = В

0, 10000 = [С]обр = С

В = 0, 01110 0, 01110 = [В]обр Выполняется циклический перенос, что равноценно суммированию с 0, 00001.

1,11100 = [С]обр

108