Контрольная работа по "Информатике"

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

 

 

1. Представление данных

 

1. Данные

 

Информация – это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы. Таким образом, это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо. Это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать и использовать.

Информация  существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п.

Важнейшие свойства информации:

• объективность и субъективность;
• полнота;
• достоверность;
• адекватность;
• доступность;
• актуальность.

Данные являются составной частью информации, представляющие собой зарегистрированные сигналы.

Во время  информационного процесса данные преобразовываются  из одного вида в другого с помощью  методов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. Основными операциями являются:

• сбор данных – накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
• формализация данных – приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;
• фильтрация данных – устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;
• сортировка данных – приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;
• архивация данных – сохранение данных в удобной и доступной форме;
• защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;
• транспортирование данных – прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принят называть сервером, а потребителя – клиентом;
• преобразование данных – преобразование данных с одной формы в другую, или с одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информация  происходит от латинского information – сведения, разъяснения, изложение. В быту под информацией понимают сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах. В теории информации под информацией понимают не любые сведения, а лишь те, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность.

Информацию  можно встретить повсюду, например:

• в неживой природе (например, в геологии или археологии);
• в биологических системах (например, из жизни животных и растений);
• в технических устройствах (например, телевидение, телеграфные сообщения);
• в жизни общества (например, исторические сведения, реклама, средства массовой информации, общение людей).

Информация  всегда связана с материальным носителем. Носителем информации может быть

• любой материальный предмет (бумага, камень и т.д.);
• волны различной природы: акустическая (звук), электромагнитная (свет, радиоволна) и т.д.;
• вещество в различном состоянии: концентрация молекул в жидком растворе, температура и т.д.

 

2. Кодирование информации

 

Данные в  компьютере представляются в виде кода, который состоит из единиц и нулей в разной последовательности.

Рисунок 1 - Схема приема информации и ее передачи

Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.  

Код — набор символов (условных обозначений) дли представления информации. Кодирование — процесс представления информации в виде кода.

Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил  еще в XVII веке уникальную и простую  систему представления чисел. «Вычисление  с помощью двоек... является для  науки основным и порождает новые  открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».

Сегодня такой способ представления  информации с помощью языка, содержащего  всего два символа алфавита — 0 и 1, широко используется в технических  устройствах, в том числе и в компьютере. Эти два символа 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. bit  — Binary Digit - двоичный знак).

Инженеров такой способ кодирования  привлек простотой технической  реализации — есть сигнал или нет  сигнала. С помощью этих двух цифр можно закодировать любое сообщение.

Более крупной единицей измерения  объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.

Принято также  использовать и более крупные  единицы измерения объема информации. Число 1024 (2¹⁰) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

 

Таблица – Единицы измерения информации

 

Килобит	Кбит	Кбит = 1024 бит  ≈1000 бит
Мегабит	Мбит	1 Мбит = 1024 Кбит  ≈ 1 000 000 бит
Гигабит	Гбит	Гбит = 1024 Мбит ≈ 1 000 000 000 бит
Килобайт	Кбайт (Кб)	Кбайт = 1024 байт ≈ 1000 байт
Мегабайт	Мбайт (Мб)	Мбайт = 1024 Кбайт  ≈ 1 000 000 байт
Гигабайт	Гбайт (Гб)	Гбайт = 1024 Мбайт  ≈ 1 000 000 000 байт

 

3. Кодирование чисел

 

Система счисления  — совокупность приемов и правил записи чисел с помощью определенного набора символов.

Для записи чисел могут  использоваться не только цифры, но и  буквы (например, запись римских цифр — XXI). Одно и то же число может  быть по-разному представлено в различных  системах счисления.

В древнем Вавилоне делили час на 60 мин., угол на 360 градусов, англосаксы начали делить год на 12 месяцев, сутки на два периода по 12 часов, продолжительность года 360 суток. 

В Риме семь чисел обозначают буквами. 1-I, 5-V, 10-X, 50- L,100-C, 500-D, 1000-M ,IV (4=5-1)VI (6=5+1)

Значение числа определяется как сумма или разность цифр числа. Это непозиционная система счисления.

Славяне числа кодировали буквами  а=1, В=2, Г=3; чтобы избежать путаницы ставился специальный знак ~  титло  АЛФАВИТНАЯ  система счисления. Славянская нумерация сохранялась до конца XVII века.

При Петре I возобладала так называемая арабская нумерация. Славянская нумерация сохранилась в богослужебных книгах.

Самой популярной системой кодирования  чисел оказалась позиционная, десятичная. Используются десять цифр. Значение каждой определяется той позицией, которую цифра занимает в записи числа. 
Эта система пришла из Индии, где она появилась не позднее VI века, европейцы заимствовали ее у арабов, назвав ее арабской. Из арабского языка заимствовано слово "цифра". Причина ее возникновения анатомическая-10 пальцев  анатомическая система счисления (существовали пятиричные, двадцатиричные системы счисления)

Напр., 23 -три единицы, два десятка 32 -две единицы, три десятка 400 -4 сотни, два 0 вклад в число не дают, нужны  для того,чтобы указывать позицию 4. 

В десятичной позиционной  системе особую роль играет число 10 и его степени, например, 1996 - 6 единиц, 9 десятков, 9 сотен 1 тысяча или 1996=6+9*10+9*100+1*1000, т.к.1000=10³ в третьей степени, 100=10², 10=10¹, т.о. 1996=1*10³ + 9*10² + 9*10¹ +6*10^0.

В зависимости  от способа изображения чисел  системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В позиционной  системе счисления количественное значение каждой цифры числа зависит  от того, в каком месте (позиции  или разряде) записана та или иная цифра этого числа. Например, меняя позицию цифры 2 в десятичной системе счисления, можно записать разные по величине десятичные числа, например 2; 20; 2000; 0,02 и т. д.

В непозиционной  системе счисления цифры не изменяют своего количественного значения при изменении их расположения (позиции) в числе. Примером непозиционной системы может служить римская система, в которой независимо от местоположения одинаковый символ имеет неизменное значение (например, символ X в числе XXV).

Количество  различных символов, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления.

В компьютере наиболее подходящей и надежной оказалась  двоичная система счисления, в которой  для представления чисел используются последовательности цифр 0 и 1.

 

4. Кодирование символьной информации

 

Нажатие алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к  тому, что в компьютер посылается сигнал в виде двоичного числа, представляющего  собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. Во всем мире в качестве стандарта принята таблица ASCII (American Standart Code for Informational Interchange - американский стандартный код информационного обмена).

Для хранения двоичного  кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, количество возможных сочетаний единиц и нулей равно 2⁸ = 256.

Значит, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов. Эти коды и составляют таблицу ASCII. 

Пример, при  нажатии клавиши с буквой S в  память компьютера записывается код 01010011. При выводе буквы S на экран компьютер  выполняет декодирование — на основании этого двоичного кода строится изображение символа.

SUN (СОЛНЦЕ) - 01010011  010101101  01001110

Стандарт ASCII кодирует первые 128 символов от 0 до 127: цифры, буквы  латинского алфавита, управляющие символы. Первые 32 символа являются управляющими и предназначены в основном для  передачи команд управления. Их назначение может варьироваться в зависимости от программных и аппаратных средств. Вторая половина кодовой таблицы (от 128 до 255) американским стандартом не определена и предназначена для символов национальных алфавитов, псевдографических и некоторых математических символов. В разных странах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы.

Международный стандарт, в котором предусмотрена  кодировка символов русского алфавита, носит название кодировки ISO (International Standard Organization - Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

 

2 Операционные системы

 

1. Назначение операционных систем

 

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны. В соответствии с этим определением, операционная система выполняет две основные функции:

• предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры расширенной виртуальной машины (которую иногда называют операционная среда), с которой удобно работать и которую легче программировать;
• повышение эффективности использования компьютера путём рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторыми критериями.

Программное и аппаратное обеспечение можно выстроить  в виде иерархии, каждый уровень  которой представляет собой виртуальную машину со своим интерфейсом, за которым скрываются детали нижележащего уровня.

 

Рисунок 2 - Уровни вычислительной системы

 

Операционная система  не только предоставляет пользователям  и программистам удобный интерфейс  к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.

Управление ресурсами  вычислительной системы с целью  наиболее эффективного их использования – назначение операционной системы. Многозадачная операционная система занимается переключением процессора с одного процесса на другой, максимизируя его загрузку, а также отслеживает конфликты при обращении к общим ресурсам.