Шпаргалка по "Информатике"

Таким образом, кодирование сводится к использованию совокупности символов по строго определенным правилам.

Кодировать информацию можно различными способами: устно; письменно; жестами  или сигналами любой другой природы.

Единицы измерения информации

В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit - binary, digit - двоичная цифра).

Бит в теории информации - количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений.

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т.п.).

Если количество битов увеличить  до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного  кодирования, мы увеличиваем в два  раза количество значений, которое  может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

где N - количество независимых кодируемых значений; m - разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Бит - слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более  крупная единица - байт, равная восьми битам.

Именно восемь битов требуется  для того, чтобы закодировать любой  из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера:

Широко используются также ещё  более крупные производные единицы  информации:

В последнее время в связи  с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие  производные единицы, как:

Кодирование текстовой информации

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое  число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно  кодировать и текстовую информацию.

Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит.

Учитывая, что каждый бит принимает значение 0 или 1, количество их возможных сочетаний в байте равно:

Значит, с помощью 1 байта можно  получить 256 разных двоичных кодовых  комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов.

Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой  информации, включая прописные и  заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические  символы и т.д.

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий  ему двоичный код от 00000000 до 11111111.

Таким образом, человек различает  символы по их начертанию, а компьютер - по их коду.

Важно, что присвоение символу конкретного  кода - это вопрос соглашения, которое  фиксируется в кодовой таблице.

Кодирование текстовой информации с помощью байтов опирается на несколько различных стандартов, но первоосновой для всех стал стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange), разработанный в США в Национальном институте ANSI (American National Standarts Institute).

В системе ASCII закреплены две таблицы  кодирования - базовая и расширенная.

Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 33 кода (с 0 до 32) соответствуют  не символам, а операциям (перевод  строки, ввод пробела и т. д.).

Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.

Коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы.

Кодирование графической информации

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек (пикселей).

Каждому пикселю присвоен код, хранящий информацию о цвете пикселя.

Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может  принимать только два состояния: “белый” или “черный”.

Тогда для его кодирования достаточно 1 бита: 1 – белый, 0 – черный.

Пиксель на цветном дисплее может  иметь различную окраску. Поэтому 1 бита на пиксель – недостаточно.

Для кодирования 4-цветного изображения  требуется два бита на пиксель, поскольку  два бита могут принимать 4 различных  состояния.

Может использоваться, например, такой  вариант кодировки цветов:

00 – черный 

10 – зеленый 

01 – красный 

11 – коричневый.

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего.

Из трех цветов можно получить восемь комбинаций:

• Черный - 0 0 0
• Синий - 0 0 1
• Зеленый - 0 1 0
• Голубой - 0 1 1
• Красный - 1 0 0
• Розовый - 1 0 1
• Коричневый - 1 1 0
• Белый - 1 1 1

Следовательно, для кодирования 8-цветного изображения требуется три бита памяти на один пиксель.

Для получения богатой палитры  цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности, тогда  количество различных вариантов  их сочетаний, дающих разные краски и  оттенки, увеличивается.

Шестнадцатицветная палитра получается при использовании 4-разрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно.

Также графическая информация может  быть представлена в виде векторного изображения.

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий  из элементарных отрезков и дуг.

Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и  длиной радиуса.

Для каждой линии указывается ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет.

Информация о векторном изображении  кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых  оно складывается.

Чем больше разрешающая способность, т.е. чем больше количество строк  растра и точек в строке, тем  выше качество изображение.

Кодирование звуковой информации

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота  сигнала, тем выше тон.

Программное обеспечение компьютера в настоящее время позволяет  непрерывный звуковой сигнал преобразовывать  в последовательность электрических  импульсов, которые можно представить  в двоичной форме.

Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины.

Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера.

Качество компьютерного звука  определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

 

Компьютерные  сети Общие сведения о сетях

Современное производство требует  высоких скоростей обработки  информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь  динамичные способы обращения к  информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия  в этом процессе достаточно крупных  коллективов. Такие коллективы могут  располагаться в разных районах  города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для  решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными  скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного  взаимодействия всех участвующих в  процессе выработки управленческих решений.

Принцип централизованной обработки  данных не отвечал высоким требованиям  к надежности процесса обработки, затруднял  развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры  при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя  централизованной ЭВМ приводил к  роковым последствиям для системы  в целом, так как приходилось  дублировать функции центральной  ЭВМ, значительно увеличивая затраты  на создание и эксплуатацию систем обработки данных.

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных, т.е. обработке, выполняемой на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Для реализации распределенной обработки  данных были созданы многомашинные  ассоциации, структура которых разрабатывается  по одному из следующих направлений:

· многомашинные вычислительные комплексы (МВК) - группа установленных рядом  вычислительных машин, объединенных с  помощью специальных средств  сопряжения и выполняющих совместно  информационно-вычислительный процесс;

· компьютерные (вычислительные) сети - совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов  связи в единую систему, удовлетворяющую  требованиям распределенной обработки  данных.

Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. Выделяют основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного  комплекса.

Первое отличие - размерность. В  состав многомашинного вычислительного  комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно  в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и  даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до тысяч километров.

Второе отличие - разделение функций  между ЭВМ. Если в многомашинном  вычислительном комплексе функции  обработки данных, передачи и управления системой могут быть реализованы  в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции разделены  между различными ЭВМ.

Третье отличие - необходимость  решения в сети задачи маршрутизации  сообщений. Сообщение от одной ЭВМ  к другой может быть передано по различным маршрутам в зависимости  от состояния каналов связи, соединяющих  ЭВМ друг с другом.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

· глобальные сети (WAN - Wide Area Network);

· региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);

· локальные сети (LAN - Local Area Network).

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее  время не существует четких ограничений  на территориальный разброс абонентов. Обычно такая сеть привязана к  конкретному месту. Протяженность  такой сети можно ограничить пределами 2 - 2,5 км.

Основной назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как  совокупность серверов и рабочих  станций.

Сервер - компьютер, подключенный к  сети и обеспечивающий ее пользователей  определенными услугами. Серверы  могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную  обработку заданий, печать заданий  и ряд других функций, потребность  в которых может возникнуть у  пользователей сети. Сервер - источник ресурсов сети.

Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который  пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует  как в сетевом, так и в локальном  режиме. Она оснащена собственной  операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Компьютерные сети, как было сказано  выше, реализуют распределенную обработку  данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя  объектами: клиентом и сервером.

Клиент - задача, рабочая станция  или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файлов, поиск информации в  базе данных и т.д.

Сервер, определенный ранее, выполняет  запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки  в виде, удобном для пользователя. Для подобных систем приняты термины - системы или архитектура клиент - сервер.

Архитектура клиент - сервер может  использоваться как в одноранговых сетях, так и в сети с выделенным сервером.

Одноранговая сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого центра для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям.