Краткая история создания ЭВМ

Логическая  схема: 

При этом используются следующие обозначения 

или      – конъюнкция;

или      – дизъюнкция;

или      – инверсия.

Можно для обозначения  одной вершиной сразу двух операций «И–НЕ», «ИЛИ–НЕ» использовать следующую форму:

Это позволяет  сократить схему. Конструкцию «ИЛИ–НЕ» еще называют логической операцией «исключающее ИЛИ» и для ее обозначения используют следующий элемент схемы:

1.Например, логическое  выражение

F =

может быть представлено схемой

2.Например, схема

представляет  логическое выражение

F =

1.3.3.6. Кодирование графической  информации

В зависимости  от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Растровый принцип  заключается в представлении графического изображения в виде множества точек. Линейные координаты и индивидуальные свойства (цвет, яркость) каждой точки выражаются с помощью целых чисел. Для растровых изображений особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать разрешение оригинала, разрешение экранного изображения и разрешение печатного изображения. Растрирование изображения производится двумя методами: с амплитудной модуляцией (АМ-метод) и с частотной модуляцией (ЧМ-метод).

В векторной графике базовым элементом является не точка, а линия, которая описывается математически как единый объект. Как и любой объект, линия обладает свойствами. Все остальные объекты векторной графики составляются из линий. Объем занимаемой памяти для векторных изображений существенно меньше, чем в растровой графике.

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях, но базовым элементом является сама математическая формула. Никаких объектов в памяти компьютера не хранится, и изображение строится исключительно по уравнениям. Такой способ используют для построения как простейших регулярных структур, так и сложных иллюстраций, имитирующих природные ландшафты и трехмерные объекты.

Матем.как  единый объект: Например,

– точка представляется координатами (x,y), то есть двумя числами,

– прямая линия  описывается линейным уравнением y = k × x + b, то есть представляется двумя числами k и b,

– отрезок прямой, кроме линейного уравнения, еще требует координаты концов отрезка,

– кривая второго  порядка (параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и т.п.) описывается квадратным уравнением x² + a₁y² + a₂xy + a₃x + a₄y + a₅ = 0, то есть представляется пятью числами.

Свойства  линий: 

– форма (прямая, кривая),

– толщина,

– цвет,

– начертание (сплошная, пунктирная).

Замкнутые линии  имеют еще свойство заполнения. Они  могут быть заполнены другими  объектами (текстурой, картой) или выбранным цветом.

1.3.3.7. Кодирование звуковой  информации

Методы кодирования  звуковой информации далеки от стандартизации. Используется два основных подхода.

Метод FM (Frequency Modulation – частотная модуляция) основан на том, что звук раскладывается на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и описывается числовыми параметрами, то есть кодом. Разложение звуков в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Обратное преобразование (при воспроизведении) осуществляет ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). При этом часть информации теряется и качество звука не очень хорошее. Однако такой метод обеспечивает достаточно компактный код

Метод таблично-волнового (Wave-Tables) синтеза основан на хранении в специальных таблицах образцов звуков для множества музыкальных инструментов. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и т.д. Качество звука получается достаточно высоким.

 

1.3.4. Структуры данных. Файловая структура

                                         1.3.4.1. Структуры данных

При создании любой  структуры данных решается два вопроса: как разделяются элементы данных между собой и как разыскиваются необходимые элементы.

(Если данные хранятся не как попало, а в организованной структуре, то каждый элемент данных приобретает новое свойство (параметр), который называется адресом.)

 Существует  три основных типа структур  данных: линейная, табличная и иерархическая  структура.

Линейная структура – это список и представляет собой упорядоченную структуру, в которой местоположение (адрес) элемента однозначно определяется его номером. Таким образом, список отличается тем, что каждый элемент однозначно определяется своим номером (например, проставляя номера на отдельных страницах рассыпанной книги, мы создаем структуру списка) в массиве. Линейные структуры могут быть последовательного доступа (если элементы имеют разную длину) (линейные структуры последовательного доступа используются, когда элементы могут иметь разную длину. В этом случае для разделения элементов используются специальные знаки-разделители например, знаки окончания строки или абзаца. В таких структурах для розыска элемента с номером n необходимо просмотреть список, начиная с самого начала, и пересчитать встретившиеся разделители) или прямого доступа (если элементы имеют одинаковую длину) (линейные структуры прямого доступа еще называют векторами данных. Они используются, когда элементы имеют одинаковую длину. В этом случае разделители в списке не нужны. Если длина любого элемента a (например, букв или байтов), то для розыска элемента с номером n достаточно отсчитать a×(n–1) длин элементов данных. Следующим будет необходимый нам элемент, длина которого также равна a, поэтому нет необходимости определять окончание этого элемента.)

Табличная структура (таблицы данных, матрицы данных) – это упорядоченная структура, в которой местоположение (адрес) элемента определяется номерами строки и столбца, (такая структура отличается от линейной тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких) на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент. В памяти компьютера обычно табличная структура представляется линейным способом, когда строки таблицы записываются последовательно друг за другом. При этом используется как последовательный доступ, (табличная структура последовательного доступа требует большее количество разделителей, чем линейная, поскольку необходимо разделять не только элементы в строке, но и строки. Для доступа к элементу, имеющему адрес ячейки (m,n), надо просмотреть набор данных с самого начала и пересчитать внешние разделители (для строк).     Требует большее кол.разд.: когда будет отсчитан m–1 разделитель, надо пересчитать внутренние n–1 разделители, после чего начнется необходимый элемент, который закончится, когда встретится любой очередной разделитель) так и прямой доступ (табличная структура прямого доступа называется матрицей. В этом случае разделители не нужны, поскольку все элементы имеют равную длину и их количество известно.   Разд.не нужны: для доступа к конкретному элементу с адресом (m,n) в матрице, имеющей M строк и N столбцов, надо отсчитать a×[N×(m–1)+(n–1)] длин (здесь a – длина одного элемента). Следующим будет требуемый элемент, длина которого тоже равна a, поэтому его окончание определить нетрудно).

Иерархическая структура – это иерархический граф. В такой структуре местоположение (адрес) каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. Подобные структуры широко применяются в различных систематизациях и классификациях. Иерархические структуры используются для представления нерегулярных данных, которые трудно представить в виде списка или таблицы. В компьютере таким способом представлена структура каталогов, структура команд   (например, путь доступа к каталогу C:\Windows\System  или путь доступа к команде Пуск → Программы → Стандартные → Калькулятор.)

Иерархический граф: Граф состоит из двух множеств – множества вершин и множества рёбер (дуг), соединяющих вершины.

Например,

 

  Иерархический граф – это граф, не содержащий циклов.

Например,

1.3.4.2. Файловая структура

Информация, хранящаяся в памяти ЭВМ, может представлять собой самые разнообразные данные, например программы, числовые данные, тексты документов. В процессе работы с информацией, хранящейся во внешней памяти, часто производятся действия независимо от того, какого типа эта информация. Поэтому для любой части информации, которую пользователь выделяет как отдельную структурную единицу (например, отдельный документ, отдельная программа), применяется термин файл (file – папка). Каждый файл содержит информацию, которая соответствует его назначению: текст, бухгалтерский отчет, базу данных, последовательность команд для компьютера и т.д.

Информация о  файлах хранится в каталогах. При записи файлов сведения о них автоматически записываются в те каталоги, которые указал пользователь. Каждый файл или каталог имеет название. При форматировании каждого носителя информации (логического и физического) на нем автоматически создается каталог, который называется корневым. В нем можно создать другие каталоги, которые называются подкаталогами или каталогами первого уровня иерархии. В свою очередь, каталоги первого уровня могут содержать каталоги второго уровня и т.д. Таким образом формируется иерархическая (“древовидная”) файловая структура данных на носителе информации. Если требуется использовать какой-либо файл, необходимо указать, в каком каталоге он находится. Это делается с помощью указания пути (маршрута) к файлу по дереву каталогов.

Как каталоги, так  и файлы могут быть записаны частями  в разные места внешней памяти. Эти части называются кластерами. Считывание файлов также производится частями размером в один кластер: файл собирается из отдельных частей, записанных в разные места носителя информации. Файловая система может быть основана на разных принципах хранения информации о размещении кластеров файлов. 

Файл: Любой информационный объект (например, отдельный документ, отдельная программа), хранящийся во внешней памяти и имеющий название, называется файлом. Можно и по-другому: файл – это именованная последовательность байтов, находящаяся на носителе информации. 

Каталог: Каталог – это таблица, в каждой строке которой содержится информация о каком-либо файле или другом каталоге (их названия, размеры, время создания, начало места размещения и т.д.). Условно для краткости речи говорят: “копировать файл из каталога в каталог”, “удалить файл из каталога”, “создать каталог в каталоге” и т.п. Однако ничего этого, на самом деле, не происходит, поскольку в каталогах нет ни каталогов, ни файлов, там лишь сведения о них.

Название: Название файла или каталога состоит из двух частей, разделенных точкой. Левая часть называется именем, а правая – расширением. Запрещено в названии использовать специальные знаки (слеш, знаки больше и меньше, кавычки, апостроф, запятая и т.п.). Расширение (вместе с точкой) может отсутствовать. Рекомендуется для удобства работы со списками файлы именовать с указанием расширений, а каталоги – без расширений. 

Корневой  кат.: Его название состоит из двух символов: имя носителя и двоеточие. Например, корневые каталоги устройств внешней памяти С и D имеют имена соответственно C: и D:. Если на носитель не записана информация, его корневой каталог пуст. 

Путь  маршрута: Это список названий каталогов по мере их вложенности (от внешнего к внутреннему), разделенных знаком \ (обратный слеш). При указании файла (или каталога) перед его названием указывается маршрут, а затем через обратный слеш – название файла (каталога). Такая полная запись называется полной спецификацией (в данном случае – файла).

Основана  на разн.принц.:  Наиболее часто используются две системы: