ЛИТЕРАТУРА 1. Основы информатики и вычислительной техники: учебно-практическое пособие серии «Дистанционное обучение» . Под ред. А. Н. Морозевича. – Минск. : БГЭУ, 2005. 2. Компьютерные информационные технологии: практикум для студ. заочн. формы обуч. /под общ. Ред. Седун А. М. , Садовской М. Н. – Минск: БГЭУ, 2010. 3. \Research\Monitor\Ucheb. M\Естественнонаучные\КИТ\Сосновский О. А. \Курс лекций по КИТ 1
Тема 1. ПРЕДМЕТ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КИТ • Информационная технология — это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. • Этапы развития информационных технологий 1. Ручной 2. Механический 3. Электрический 4. Компьютерный 5. Мобильный 2
Классификация и общая характеристика КИТ • Компьютерные ИТ – способы использования вычислительной техники, программного обеспечения, систем связи и данных подлежащие приему, передаче, обработке и хранению и отражающие реальную действительность или интеллектуальную деятельность во всех сферах жизни общества. • Базовые технологии – технологии, которые реализуются на уровне взаимодействия элементов вычислительных систем. • Прикладные технологии реализуют типовые процедуры обработки информации в различных предметных областях. Они делятся на две категории: - продукты и услуги. 3
Основные понятия КИТ Информация – это совокупность данных и методов, адекватных этим данным. Данные - сведения, представленная в виде, удобном для передачи, интерпретации и обработки Экономическая информация – это совокупность сведений, используемых для планирования, учёта, контроля, регулирования при управлении макро- и микроэкономикой. 4
Виды информации • 1) По области знаний: – – – – техническая; правовая; экономическая; социологическая; физическая; политическая; и др. • 2) По форме представления: – Символьная (буквы, цифры, знаки ) ; – Текстовая (тексты – символы, расположенные в определенном порядке ); – Графическая (различные виды изображений ); – Звуковая; 5
Свойства информации • Адекватность – соответствие полученной информации ее истинному содержанию. • Достоверность – соответствие объективной реальности. • Полнота - достаточность для понимания и принятия решения. • Объективность – независимость от чьего-либо мнения или суждения. • Доступность – возможности ее получения. • Актуальность – соответствие текущему времени 6
Кодирование Информации • Кодирование Информации– процесс представления информации в виде кода для обеспечения понимания, хранения и обработки в удобной для обработчика форме. • Код – набор условных обозначений для представления информации. • Бит — минимальная единица количества информации, ибо получить информацию меньшую, чем 1 бит, невозможно. (англ. bit — сокращенное от binary digit — двоичная единица или разряд). Группа из 8 битов информации называется байтом. Если бит — минимальная единица информации, то байт ее основная единица. 7
Кодировка чисел • Минимальное количество использующихся двоичных разрядов равно 8, что составляет 1 байт. • 8 двоичных разрядов позволяют закодировать числа от 0 до 255. 0 0000 1 0000 0001 2 0000 0010 3 0000 0011 4 0000 0100 … … 255 1111 8
• Если же отвести один из разрядов под хранение знака числа, то те же 8 разрядов обеспечат возможность кодировки чисел от 128 до 127. • Для кодировки вещественных чисел, когда необходимо учесть и десятичную часть числа, используется особая форма представления - с плавающей точкой. • X=M*2 P, здесь M – так называемая мантисса, P - порядок. 9
Текстовые данные • с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. • Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов ( все символы английского и русского алфавитов, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например "@". ) • Институт стандартизации США (ANSI – American Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII. • В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам от 128 до 255. 10
11
Кодирование графической Информации Представление графических данных Векторная графика Растровая графика Совокупность линий, векторов, точек Множество точек разных цветов и яркостей При масштабировании образ не портится При масштабировании образ искажается Редактировать неудобно Редактировать удобно 12
Цифровое представление звука. • Звук можно описать в виде совокупности синусоидальных волн определенной частоты и амплитуды. • Частота волны определяет высоту звукового тона, амплитуда – громкость звука. 13
• Информационное общество – это общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний. • Информатизация общества – это повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности. 14
Тема 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КИТ Классификация средств ВТ • По принципу действия: – Аналоговые (АВМ); – Цифровые (ЦВМ); – Гибридные (ГВМ). • По назначению: – Универсальные (для решения различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и др, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. ); – проблемно-ориентированные (для решения более узкого круга задач, связанных, с управлением технологическими процессами ); – Специализированные (для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций ). 15
• По размерам: – Супер ЭВМ (Cray 3, Cray 4, "СКИФ" ); – Большие ЭВМ (Main Fram); – Малые ЭВМ (для управления технологическими процессами , CM 1, 2, 3, 4, 1400 ): – микро ЭВМ: • Персональные компьютеры пк (Универсальная однопользовательская ), • Многопользовательские (Универсальные многопользовательские ), • Рабочие станции (Специализированные однопользовательские ); • Серверы (Специализированные многопользовательские ). 16
• По этапам создания – 1 поколение – 50 гг – на электронных вакуумных лампах; – 2 поколение – 60 гг – на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах); – 3 поколение – 70 гг – на полупроводниковых ИС (сотни тыс. тр-в); – 4 поколение – 80 гг – на больших и сверхбольших ИС (десятки тыс. – млн. тр-в); – 5 поколение – 90 гг – с десятками микропроцессоров; – 6 поколение – оптоэлектронные ЭВМ нейронной структуры (десятки тыс. МП). Поколение ЭВМ определяется элементной базой (лампы, полупроводники, микросхемы различной степени интеграции), архитектурой и вычислительными возможностями. 17
Основоположниками компьютерной науки по праву считаются: • Клод Шеннон – создатель теории информации; • Алан Тьюринг – математик, разработавший теорию программ и алгоритмов; • Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. • Норберт Винер – математик, основатель кибернетики – науки об управлении как одном из основных информационных процессов. 18
Организация ЭВМ по Джону фон Нейману Сформулированы в 1945 г. Устройство компьютера по Джону фон Нейману 1) устройства ввода/вывода информации; 2) памяти ЭВМ; 3) процессора, включающего устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) 19
Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память. Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над поступающими в него данными. 20
Принципы функционирования компьютера по Джону фон Нейману 1. Принцип двоичного кодирования. 2. Принцип программного управления. Программа – упорядоченный набор команд. 3. Принцип однородности памяти. Команды (программы) и данные хранятся в одинаковой памяти. 4. Принцип адресности. Память состоит из пронумерованных ячеек, доступных процессору. Идеи Неймана воплощены в 1949 г. англичанином 21 Морисом Уилксом
Типы архитектур вычислительных систем Архитектура ЭВМ – совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая возможности ЭВМ при решении соответствующих задач пользователя. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера. 22
• Однопроцессорная вычислительная система – (архитектура фон Неймана): – одно арифметико-логическое устройство, через которое проходит поток данных; – одно устройство управления, через которое проходит поток команд. • Многопроцессорная вычислительная система с общей памятью: – нескольких процессоров – можно параллельно обрабатывать несколько потоков данных и несколько потоков команд. – Частный случай архитектура с параллельными процессорами • Многомашинная вычислительная система: – нескольких компьютеров, не имеющих общей оперативной памяти; – каждый компьютер имеет собственную (локальную) 23 память и классическую архитектуру.
Архитектуры современных процессоров 1. СISC (Complex Instruction Set Computing) – архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. (основоположник IBM) 2. RISC (Reduced Instruction Set Computing) пост-СISC архитектура, построенная на основе сокращённого набора команд 3. VLIW (Very Long Instruction Word) Архитектура-компромисс между СISC и RISC; пост-RISC архитектура. 24
Классификация персональных компьютеров • Персональная ЭВМ (ПЭВМ) – небольшая по размерам и стоимости настольная универсальная микро. ЭВМ, предназначенная для индивидуального использования. A. По назначению: – бытовые – общего назначения – профессиональные. B. По типу микропроцессора: – фирма Intel: 8008, 80486, Pentium… – фирма AMD: K 6, K 7 Duron, K 7 Athlon… 25
C. По конструктивному исполнению: – стационарные – переносные: • портативные (дипломат) • блокнотные (книга) • карманные (150 х80 мм) • электронные секретари ( до 0, 5 кг) • органайзеры (до 0, 2 кг). E. По типу платформы (совместимость ПК) : • IBM – совместимые ПК (75%): – IBM – Compaq Computer – Hewlett Packard (HP) – Dell – ЕС, Искра, Нейрон • DEC – совместимые ПК (3, 75%): DEC, Macintosh, ДВК 26
D. По фирмам-производителям ПК • США: • Франция: – IBM – Compaq Computer • – Apple (Macintosh) – Hewlett Packard (HP) • – Dell – DEC (Digital Equipment Corp. ); • Великобритания: – Spectrum – Amstrad; – Micral; Италия: – Olivetty; Япония: – Toshiba – Panasonic – Partner; • ПК России (СССР, СНГ): – – ДВК ЕС Искра Нейрон. 27
Принцип открытой архитектуры 1. Структура ПК – составная система отдельных элементов. 2. Доступность сопряжения между элементами: • Разработка отдельных устройств ПК независимыми производителями; • Разработка ПО независимыми производителями. В следствии чего возникают следующие возможности: • Снижение стоимости ПК; • Возможность самостоятельной комплектации ПК пользователем; • Поэтапное расширение возможностей своего ПК; • Возможность постоянного обновления состава ПК… 28
Типовой комплект ПК. Назначение и характеристика основных блоков 1. Системный блок 2. Клавиатура 3. Монитор 4. Мышь 29
Системный блок включает: • системную (материнскую) плату, где расположены процессор, оперативная и постоянная память, которые выполнены в виде больших интегральных микросхем (БИС). • адаптеры, контроллеры и порты – устройства, обеспечивающие связь с внешними устройствами; • накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), на гибких магнитных дисках (НГМД), на оптических дисках (НОД); • блок питания. 30
Монитор, клавиатура, принтер • С помощью клавиатуры пользователем в ПК вводится символьно-цифровая информация. • Монитор (экран) служит для отображения информации в удобном для пользователя виде (с электронно-лучевой трубкой; жидко кристальные мониторы). Размеры мониторов измеряются в дюймах (||) по диагонали. Кроме размеров важнейшей характеристикой монитора является частота обновления - чем выше частота обновления, тем лучше качество изображения. Наилучшим качеством отличаются мониторы фирм LG и 31 Samsung.
• Мышь позволяет в графической среде WINDOWS осуществлять управление курсором на экране монитора, а также запускать выполнение команд и программ (механические и оптические). • С помощью принтера осуществляется вывод информации на бумажные носители (лазерные, струйные (чернильные), матричные (игольчатые). Hewlett-Packard, Epson, Lexmark, Xerox. 32
Процессор (микропроцессор) Основные компоненты процессоров: 1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ): – арифметические функции (сложение, умножение…); – логические функции (сравнение, маскировка…) 2. Устройство управления (УУ) – для подачи управляющих импульсов. 3. Регистры – быстродействующие ячейки памяти для ускорения выполнения программ : – регистры общего назначения (РОН) – хранят данные; – управляющие регистры – хранят команды. 4. Кэш-память – сверхоперативная высокоскоростная память для копирования данных из ОП. (кэш-память первого (L 1) и второго (L 2) уровней. L 1 имеет объем 128 Кбайт, L 2 до 1 Мбайта ) 5. Схема управления шиной – для связи с др. устройствами К. через системную шину. 33
• Системная шина обеспечивает сопряжение и связь всех устройств ПК между собой. Современные системные шины имеют разрядность 64 бита и тактовую частоту до 800 МГц. • Пропускная способность шины определяется ее тактовой частотой и разрядностью. 34
• Внутренняя память предназначена для хранения и обмена информацией. • Внутренняя память содержит два вида запоминающих устройств: • постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM – read only memory) – служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя!). • оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM – random access memory) – предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационновычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. 35
• модуль BIOS –важнейшая микросхема постоянной памяти (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода ). • BIOS — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память 36
Внешняя память ПК 1. Жесткий магнитный диск – винчестер, НЖМД, HDD (hard disk drive ): 1. емкость – 1. 2, 5, 10, 37, … 100 …Гбайт; 2. Количество пластин (до 10 штук) 3. Скорость вращения пластин– от 5 400 до 10 000 об/мин. 4. Основными производителями НЖМД являются фирмы IBM, Seegate, Toshiba, Fujitsu, Samsung. 2. Гибкий магнитный диск – НГМД, FDD (floppy disk drive ): 1. емкость 1, 4 Мбайт, 120 Мбайт; 2. быстродействие ~360 об/мин. 3. Оптический диск – НОД: 1. CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory ), CD-R(Compact Disc Recordable ), CD-RW(Compact Disc Rewritable ): 650 – 800 Мбайт; 2. DVD(Digital Versatile Disk ): односторонний 4, 7 Гбайт, двухсторонний 9, 4 Гбайт, двухслойные 8, 5 и 17 Гбайт соответственно; 3. производительность обычная – 150 Кбайт/с, с учетом умножения – 4 х, 8 х, 32 х… 48 х. 4. Флэш-память: 1. емкость до 1 Гбайта и выше; 2. перезапись от 10 тыс. до 1 млн. раз 3. хранение десятки лет. 37
• Конфигурацией ПК называются состав и характеристики устройств, входящих в данный компьютер. Конфигурация подбирается в зависимости от задач, которые необходимо решать ПК. Конфигурация ПК может быть задана следующим образом: Intel Core 2 DUO 6700, RAM DDR 2 4 Gb, HDDSeagate 500 Гб 7200, Video Nvidea Ge. Forсe 8800 GTX 768 Mb, Net 3 COM 10/1000, DVD -R/RW, + scroll optical, Samsung TFT 22|| (1600 x 1200 x 75 Гц), HP Laser. Jet 1320 38
Факторы и параметры, влияющие на производительность ПК 1. Программные факторы; 2. Аппаратные параметры: • тип процессора; • объем внутренних и внешних устройств; • быстродействие внешних устройств, подключаемых к ПК. 39
Тенденции развития технических средств КИТ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Переход к вычислительным комплексам. Развитие супер ЭВМ. Развитие сверхминиатюрных ЭВМ. Развитие ЭВМ нейронной структуры. Использование оптической и беспроводной связи. Развитие средств мультимедиа для общения на ест. языке. Увеличение емкости носителей информации. Интеллектуализация ЭВМ. 40
Скачать презентацию ЛИТЕРАТУРА 1 Основы информатики и вычислительной техники учебно-практическое
лекция_1_оит.ppt