Предмет информатики основные понятия

Предмет
информатики
основные понятия
Понятие информатика
Термин информатика возник во Франции (60-е гг) для названия
области человеческой деятельности связанной с
автоматизированной обработкой информации с помощью ЭВМ
информатика
=
информация
+
автоматика
ОПР.: Информатика - единство разнообразных отраслей
науки, техники и производства, связанных с процессами
передачи и обработки ИНФОРМАЦИИ (главным образом с
помощью компьютеров и телекоммуникационных средств
связи).
Понятие информация
ОПР.: Информация - сведения об
объектах и явлениях окружающего нас
мира.
Объект - часть окружающего нас мира,
Примечание.
На самом деле, понятие
рассматриваемая как единое целое.
информации более широкое и в
дальнейшем мы будем рассматривать его
более подробно.
Структура ИНФОРМАТИКИ
Информатику можно представить как состоящую из
трех взаимосвязанных частей
Технических средств
(hardware)
информатика
=
Программных средств
(software)
Алгоритмических средств
(brainware)
Измерение
информации
общие понятия;
объем данных;
единицы измерения объема данных
Можно ли измерить
информацию?
Вопрос о том, как измерить количество
информации является достаточно
сложным и будет рассматриваться
Измерение
объема
информации
происходит
отдельно.
Сейчас,
под измерением
через подсчет количества символов,
информации будем понимать объем
необходимых для ее передачи.
данных, т.е. то количество символов,
которое необходимо для передачи
сообщения.
Единицы измерения объема
данных
 информация может быть представлена в
виде текста
 текст может быть преобразован в
десятичный числовой код
Под термином текст будем понимать  совокупность
букв, чисел и спец символов
(мама мыла раму,
PR: x=(y+z)/(a-b),
мама
13011301
)
Единицы измерения объема
данных
быть представлена
в
За информация
единицу может
измерения
объема
виде текста
информации принят 1 разряд
двоичного
кода.
 текст
может быть преобразован
в
десятичный числовой код
ОПР.: Бит - наименьшая единица измерения
объема информации = 1 разряд двоичного кода (0
Десятичный код можно
перевести в двоичный.
или 1)
ОПР.: Более крупной единицей измерения является
Pr. бит.
байт. 1 байт=8
(10) 0 1 2
3
4
5
6
7
8
(2) 0 1 10 11 100 101 110 111 1000
Единицы измерения объема
данных
Для простоты вычислений
Название
Соотношение с другими единицами
Килобит
1 Кбит= 210 бит=1024 бит  1000бит
Мегабит
1Мбит= 220 бит=1024Кбит1000000 бит
Гигабит
1Гбит= 230 бит= 1024Мбит 1000000000 бит
Килобайт 1Кбайт=1024 байт  1000 байт
Мегабайт
1Мбайт=1024Кбайт1000000 байт
Гигабайт
1Гбайт= 1024Мбайт 1000000000 байт
ЭТАПЫ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ НА
КОМПЬЮТЕРЕ
Понятие компьютер
ОПР.: КОМПЬЮТЕР – это универсальное
(многофункциональное) электронное
автоматическое устройство,
предназначенное
для накопления,
Компьютер
обработки и передачи информации.
современный инструмент
работы с
устройство
информацией
обработки
информации.
универсальное
компьютер
- это
электронное
автоматическое
для
накопление
обработка
передача
Этапы обработки информации
на компьютере
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
моделирует
ДАННЫХпроцесс
КОМПЬЮТЕР –
обработки информации человеком
ХРАНЕНИЕ
(этапы обработки информации
ДАННЫХ
человеком совпадают с этапами
обработки информацииВЫВОД
компьютером).
ДАННЫХ
ВВОД
ДАННЫХ
Ввод
данных
Хранение
данных
Преобразование
данных
Пользователь
Вывод
данных
Аппаратное обеспечение
компьютера
Для выполнения этапов обработки информации
компьютер использует различные устройства,
которые составляют его аппаратное обеспечение.
Аппаратное обеспечение персонального
компьютера — устройства (оборудование),
которые используются для обработки
информации
Аппаратное обеспечение
компьютера
устройства
ввода
Устройства
обработки и
преобразования
информации
…
…
устройства
вывода
Аппаратное обеспечение
компьютера
устройства
ввода
Устройства
обработки и
преобразования
информации
устройства
вывода
Выходная информация (в
Входная
информация
Входная
информация
(в форме (в (в
Выходная
информация
форме понятной
для
доступной
для компьютерной
виде
понятном человеку)
форме
компьютера)
человека)
обработки
0010110)
Постановка
задачи
Пользователь
Структурная схема ПК
Структура компьютера – это некоторая
модель, устанавливающая состав, порядок
и принципы взаимодействия входящих в
нее компонентов.
0100011
У-ва
ВВОДА
Звуки, буквы, цифры,
рисунки ...
Ч
Устройства ввода - устройства преобразования
информации, понятной человеку,
в форму, доступную для обработки в компьютере.
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТР-ВА
ОЗУ
ВЗУ
Системная ШИНА
Оперативная память, или Оперативное
Запоминающее устройство (ОЗУ),
!!! После выключения ПК вся
У-ва
предназначена
для хранения информации, изменяющейся
информация
из ОЗУопераций
СТИРАЕТСЯ
!!!
в ВВОДА
ходе
выполнения процессором
по ее обработке.
КРАТКОВРЕМЕННОЕ ХРАНЕНИЕ ИНФОМАЦИИ
Ч
CPU
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТР-ВА
ОЗУ
ВЗУ
Системная ШИНА
CPU - Центральное устройство ПК,
обеспечивающее:
У-ва
1. Управление работой всех устройств ПК;
2.ВВОДА
Преобразование информации (операндов);
3. Выполнение находящихся в ОЗУ команд
программ, работающих на ПК.
Ч
CPU
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТР-ВА
ОЗУ
ВЗУ
Системная ШИНА
У-ва
ВВОДА
Ч
У-ва
ВЫВОДА
CPU
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТР-ВА
ОЗУ
ПЗУ
ВЗУ
Системная ШИНА
Постоянная память,
или Постоянное Запоминающее Устройство
(ПЗУ) У-ва – память только для чтения.
У-ва
ВВОДА
Ч
ВЫВОДА
!!! ПЗУ содержит программы начальной
загрузки и тестирования узлов компьютера !!!
Структурная схема ПК
системный блок
ЦПУ
основная память
постоянная
оперативная
системная шина
Внешняя
память
устройства
ввода
устройства
вывода
Пользователь
УСТРОЙСТВА ВВОДА
ОПР.:Устройства ввода - устройства
преобразования
информации,
понятной
человеку,
Примеры
устройств
ввода
в форму, доступную для обработки в компьютере.
Клавиатура,
Мышь, устройств
Трекбол,
Примечание.
Многообразие
ввода
Джойстик,
Световое
определяетсяГраф.
видамипланшет,
информации,
которые
необходимо
ввести
для обработки
в компьютер.
перо,
Микрофон,
Сканер.
Современные устройства ввода умеют
преобразовывать входную информацию
различной природы: символьную, графическую,
звуковую информацию и видеоизображение.
УСТРОЙСТВА ВЫВОДА
ОПР.: Устройства вывода - устройства
Примерывыходной
устройств
вывода из
преобразования
информации
формы, доступной для обработки в
Монитор, Принтер, Плоттер, Колонки и
компьютере к виду, понятному человеку.
динамик.
Прим. Компьютер с помощью устройств
вывода выдает результаты, хранимые в
памяти после обработки входной
информации.
ПЕРЕФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
Устройства ввода, вывода, передачи
информации (модем …) принято называть
периферийными, так как они, как правило,
реализуются в виде отдельных устройств и
соединены с компьютером специальными
соединительными проводами или кабелем.
Структурная схема ПК
системный блок
ГТИ
основная память
постоянная
оперативная
ЦПУ
системная шина
Внешняя
память
устройства
ввода
устройства
вывода
Пользователь
Запоминающие
устройства ПК
Виды запоминающих
устройств
Регистровая
КЭШ-память
Основная память
Постоянная
Оперативная
Внешняя
память
Регистровая Кэш-память
системный
блок
Регистровая
Кэш-память
– буферная
основная память
быстродействующая
память, автоматически
постоянная
оперативная
ГТИ
используемая ПК для ускорения операций с
информацией, хранящейся в более медленно
КЭШКЭШ- ЗУ. Например, может быть
ЦПУ действующих
системная шина
память
память 2
1
использована
для ускорения операций с ОП
регистровая КЭШ-память внутри МП (КЭШ-память
Внешняя
1-го уровня) или вне МП на
материнской плате
память
(КЭШ-память 2-го
уровня)
Кэш-память не доступна для
пользователя
ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ
Основная память содержит оперативное
(RAM – Random Access Memory) и
постоянное (ROM – Read-Only Memory)
запоминающие устройства.
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
Оперативную
память
Оперативная
память,
илиможно
представить как совокупность
Оперативное
Запоминающее
ячеек памяти. В каждую ячейку
устройство (ОЗУ),
предназначена
можно записать
машинное для
слово.
хранения информации, изменяющейся в
Машинное слово – фиксированная
ходе выполнения
процессором
операций
по
упорядоченная последовательность
ее обработке.
битов,
рассматриваемая аппаратной
частью компьютера как единое
целое.
В оперативной памяти в виде машинных слов
хранятся как данные, так и программы.
Свойства ОЗУ
ЭнергоДискретность Произвольный
Адресуемость
зависимость
структуры
доступ
Адресуемость
– каждая
ячейка
памяти
имеет
Произвольный
доступ
– это
возможность
Дискретность
структуры
– представление
ОЗУ
как
Энергозависимость
ОЗУ,
обусловлена
егосвой
!!!совокупности
После
выключения
номер,
который
ипамяти.
является
ее
адресом.
обращения

ячейке
памяти.
ячеекк
компьютера
объем
памяти.
физической
структурой.
информация из оперативной
памяти стирается !!!
Физически для построения ОЗУ используют микросхемы
динамической и статической памяти, для которых
сохранение бита информации означает сохранение
электрического заряда.
ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ
Постоянная память, или Постоянное
Запоминающее Устройство (ПЗУ) – память только
для чтения
ПЗУ строится на основе установленных, на материнской
плате модулей (кассет) и используется для хранения
неизменяемых загрузочных программ ОС, программ
тестирования устройств, некоторых драйверов базовой
системы ввода/вывода (BIOS) и др. Из ПЗУ можно только
считывать информацию, запись в ПЗУ осуществляется вне
ПК в лабораторных условиях. Модули ПЗУ имеют емкость,
как правило, не превышающую нескольких сот килобайт.
ПЗУ – энергонезависимое ЗУ. .
Свойства ПЗУ
ЭнергоНЕзависимость
Сохранение
информации после
выключения
компьютера
Возможность
перепрограммирования
только в лабораторных
условиях
ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ
Внешняя память позволяет
сохранить информацию после
выключения компьютера.
Внешние ЗУ
Ленточные
Бобинные
Дисковые
Кассетные
Магнитные Оптические Смешанные
стриммеры
СD
ZIP
Сменные
Накопители на
гибких магнитных
дисках - ДИСКЕТЫ
Несменные
Накопители на
жестких магнитных
дисках - HDD
МИКРОПРОЦЕССОР
(CPU)
Микропроцессор – функционально
Микропроцессор
(Central Processing Unit
законченное программно-управляемое
устройство
обработки информации,
(СPU))
– ЦЕНТРАЛЬНОЕ
устройство
выполненное вкомпьютера
виде одной или нескольких
БИС (СБИС)
Назначение процессора
Управление
Преобразование
Внешняя
работой всех
информации
память
устройств
(операндов) =
компьютера
Обработка
информации
Постоянная
Оперативная
Структура процессора
АрифметикоЛогическое
устройство
(АЛУ)
Устройство МикропроцесИнтерфейсное
Управления сорная память
устройство
(УУ)
(МПП)
Выполнение процессором команды предусматривает:
Блок
Математический
целочисленных
сопроцессор
• арифметические
действия; L1-КЭШ
операций
(FPU)
• логические операции;
L2-КЭШ
• передачу управления;
• перемещение данных из одного места памяти в
другое
ЭТАПЫ ОБРАБОТКИ КОМАНДЫ
ВНУТРИМАШИННЫЙ
СИСТЕМНЫЙ
ИНТЕРФЕЙС
Для обеспечения работы
компьютера, необходимо обеспечить
взаимодействие между всеми его
блоками
Варианты организации внутримашинного
системного интерфейса
Многосвязный
внутримашинный
системный интерфейс
Односвязный
внутримашинный
системный интерфейс
Все блоки
ПК связаны
Каждый блок
ПК связан
с
друг с другом
через
прочими блоками
своими
системную
шину (NOW)
локальными
проводами
(RETRO)
СИСТЕМНАЯ ШИНА
Системная шина – основная
интерфейсная система современного ПК,
обеспечивающая сопряжение и связь всех
его устройств между собой.  Системная
шина – это набор электронных линий,
связывающих центральный процессор,
основную память и периферийные
устройства воедино относительно передачи
данных, служебных сигналов и адресации
памяти.
Структура системной шины
Кодовая
шина
данных
(КШД)
Кодовая
Кодовая
шина
шина адреса
инструкций
(КША)
(КШИ)
Шина
питания
Содержит
провода
и схемы сопряжения
для
Провода
и схемы
сопряжения
для подключения
параллельной
передачи
всех
разрядов
кода
адреса
параллельной
передачи
всех
разрядов
числового
передачи
инструкций
во
все
блоки компьютера
блоков
ПК
к системе
энергопитания
ячейки памяти
или порта слова)
ввода-вывода
внешнего
кода (машинного
операнда
устройства
НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ
CPU ОП
CPU ВУ
ВУ ОП
Разрядность шины
Разрядность шины – количество бит
информации, передаваемое по шине
параллельно
Разрядность
ША характеризует
Производительность
системной
максимально допустимый объем
шины
определяется
ее
пропускной
адресуемой памяти
способностью.

Пропускная
Разрядность ШД определяет размер
способность
системной
передаваемого
машинного
словашины =
f (разрядности)
Понятие адаптер
Присоединение внешних устройств к
системной шине производится
посредством контроллеров, часто
называемых адаптерами
(видеоадаптер, адаптер НЖМД,
адаптер НГМД, адаптер принтера и
т.д.).
СИСТЕМНАЯ ПЛАТА
Конструктивно составные части
системного блока и системная шина
расположены на системной плате
Виды системных плат
Одноплатная All-In-One
Шиноориентированная
содержит все устройства, необходимые для работы
Материнская плата
Дочерние платы
компьютера
(Motherboard)
(платы расширений)