Лекція №1 «Поняття інформації, загальна характеристика процесів збору, передачі, обробки та накопичення інформації»
Інформація. Види існування інформації. Властивості інформації. Представлення даних в ЕОМ. Система зчислення. Позиційні системи числення. Переклад чисел з однієї системи числення в іншу. Кодування інформації. Одиниці виміру інформації. Передача інформації. Обробка інформації. Зберігання інформації. Магнітна пам'ять. Оптична пам'ять.
інформація
термін "Інформація" походить від латинського слова "Informatio", Що означає відомості, роз'яснення, виклад. Незважаючи на широке поширення цього терміна, поняття інформації є одним з найбільш дискусійних в науці. В даний час наука намагається знайти загальні властивості і закономірності, притаманні багатогранному поняттю інформація, Але поки це поняття багато в чому залишається інтуїтивним і отримує різні смислові наповнення в різних галузях людської діяльності.
У побуті, наприклад , інформацією називають будь-які дані або відомості, які кого-небудь цікавлять. "Інформувати" в цьому сенсі означає "Повідомити щось, невідоме раніше ".
Сучасне наукове уявлення про інформацію дуже точно сформулював Норберт Вінер, "батько" кібернетики. А саме: Інформація - це позначення змісту, отриманого з зовнішнього світу в процесі нашого пристосування до нього і пристосування до нього наших почуттів.
Люди обмінюються інформацією у формі повідомлень. Повідомлення - це форма подання інформації у вигляді мови, текстів, жестів, поглядів, зображень, цифрових даних, графіків, таблиць і т.п.
У випадках, коли говорять про автоматизовану роботі з інформацією за допомогою будь-яких технічних пристроїв, зазвичай в першу чергу цікавляться не змістом повідомлення, а тим, скільки символів це повідомлення містить.
Стосовно до комп'ютерній обробці даних під інформацією розуміють деяку послідовність символічних позначень (букв, цифр, закодованих графічних образів і звуків і т.п.), яка несе смислове навантаження і подану в зрозумілому комп'ютера вигляді. Кожен новий символ в такій послідовності символів збільшує інформаційний обсяг повідомлення.
Види існування інформації
Інформація може існувати у вигляді:
Текстів, малюнків, креслень, фотографій;
Світлових або звукових сигналів;
радіохвиль;
Електричних і нервових імпульсів;
Магнітних записів; і т.д.
Предмети, процеси, явища матеріального чи нематеріального властивості, що розглядаються з точки зору їх інформаційних властивостей, називаються інформаційними об'єктами.
Інформацію можна:
Всі ці процеси, пов'язані з певними операціями над інформацією, називаються інформаційними процесами.
властивості інформації
Інформація достовірна, якщо вона відображає дійсний стан справ. Недостовірна інформація може привести до неправильного розуміння або прийняття неправильних рішень.
Достовірна інформація з часом може стати недостовірної, так як вона має властивість застарівати, тобто перестає відображати дійсний стан справ.
інформація сповнена, Якщо її достатньо для розуміння і прийняття рішень. Як неповна, так і надлишкова інформація стримує прийняття рішень чи може спричинити помилки.
точність інформації визначається ступенем її близькості до реального стану об'єкта, процесу, явища і т.п.
цінність інформації залежить від того, наскільки вона важлива для вирішення завдання, а також від того, наскільки в подальшому вона знайде застосування в будь-яких видах діяльності людини.
тільки своєчасно отримана інформація може принести очікувану користь. Однаково небажані як передчасна подача інформації (коли вона ще не може бути засвоєна), так і її затримка.
Якщо цінний і своєчасна інформація виражена незрозумілим чином, вона може стати марною.
інформація стає зрозумілою, Якщо вона виражена мовою, якою розмовляють ті, кому призначена ця інформація.
Інформація повинна подаватись в доступній (За рівнем сприйняття) формі. Тому одні й ті ж питання по різному викладаються в шкільних підручниках і наукових виданнях.
Інформацію по одному і тому ж питанню можна викласти коротко (Стисло, без несуттєвих деталей) або розлого (Детально, багатослівно). Стислість інформації необхідна в довідниках, енциклопедіях, підручниках, всіляких інструкціях.
Представлення даних в ЕОМ
Вся інформація в ЕОМ зберігається у вигляді наборів біт, тобто комбінацій 0 і 1. Числа представляються двійковими комбінаціями відповідно до числовими форматами, прийнятими для роботи в даній ЕОМ, а символьний код встановлює відповідність букв та інших символів двійковим комбінаціям.
Для чисел є три числових формату:
Двійковий з фіксованою крапкою;
Двійковий з плаваючою комою;
Двійковій-кодований десятковий (BCD).
Числа з плаваючою комою обробляються на спеціальному співпроцесор (FPU - floating point unit), який, починаючи з МП I486, входить до складу БІС мікропроцесора. Дані в ньому зберігаються в 80-розрядних регістрах.
Система зчислення.
Спосіб представлення зображення довільних чисел за допомогою деякого кінцевого безлічі символів назвемо системою числення.
У повсякденній практиці ми користуємося, як правило, десяткового системою числення.
Системи числення прийнято поділяти на ...
1. Позиційні.
2. Непозиційної.
3. Символічні.
символічні. У цих системах кожному числу ставиться у відповідність свій символ. Ці системи не знаходять широкого застосування в силу природної їх обмеженості (алхімія, кодовані повідомлення) - незліченної безлічі символів, яке потрібно для зображення всіх можливих чисел. Тому ці системи з розгляду опустимо.
Для подання інформації в пам'яті ЕОМ (як числовий, так і не числовий) використовується двійковий спосіб кодування.
Елементарна комірка пам'яті ЕОМ має довжину 8 біт (байт). Кожен байт має свій номер (його називають адресою). Найбільшу послідовність біт, яку ЕОМ може обробляти як єдине ціле, називають машинним словом. Довжина машинного слова залежить від розрядності процесора і може бути рівною 16, 32, 64 бітам і т.д.
Двійковій-десяткове кодування
У деяких випадках при поданні чисел в пам'яті ЕОМ використовується змішана двійковій-десятковий "система числення", де для зберігання кожного десяткового знака потрібен напівбайт (4 біта) і десяткові цифри від 0 до 9 представляються відповідними двійковими числами від 0000 до 1001. Наприклад, упакований десятковий формат, призначений для зберігання цілих чисел з 18-ю значущими цифрами і займає в пам'яті 10 байт (старший з яких знаковий), використовує саме цей варіант.
Подання цілих чисел в додатковому коді
Інший спосіб представлення цілих чисел - додатковий код. Діапазон значень величин залежить від кількості біт пам'яті, відведених для їх зберігання. Наприклад, величини типу Integer (всі назви типів даних тут і нижче представлені в тому вигляді, в якому вони прийняті в мові програмування Turbo Pascal. У інших мовах такі типи даних теж є, але можуть мати інші назви) лежать в діапазоні від -32768 ( -2 15) до 32767 (2 15 - 1) і для їх зберігання відводиться 2 байти (16 біт); типу LongInt - в діапазоні від -2 31 до 2 31 - 1 і розміщуються в 4 байтах (32 біта); типу Word - в діапазоні від 0 до 65535 (2 16 - 1) (використовується 2 байта) і т.д.
Як видно з прикладів, дані можуть бути інтерпретовані як числа зі знаком, так і без знака. У разі подання величини зі знаком найлівіший (старший) розряд вказує на позитивне число, якщо містить нуль, і на негативне, якщо - одиницю.
Взагалі, розряди нумеруються справа наліво, починаючи з 0. Нижче показана нумерація біт в двухбайтового машинному слові.
додатковий код позитивного числа збігається з його прямим кодом. Прямий код цілого числа може бути отриманий таким чином: число переводиться в двійкову систему числення, а потім його двійкову запис зліва доповнюють такою кількістю незначних нулів, скільки вимагає тип даних, до якого належить число.
Наприклад, якщо число 37 (10) \u003d 100101 (2) оголошено величиною типу Integer ( шестнадцатібітовое зі знаком), То його прямим кодом буде 0000000000100101, а якщо величиною типу LongInt ( трідцатідвухбітовое зі знаком), То його прямий код буде. Для більш компактного запису частіше використовують шістнадцяткове представлення коду. Отримані коди можна переписати відповідно як 0025 (16) і 00000025 (16).
Додатковий код цілого негативного числа може бути отриманий за наступним алгоритмом:
- записати прямий код модуля числа;
- інвертувати його (замінити одиниці нулями, нулі - одиницями);
- додати до інверсного коду одиницю.
Наприклад, запишемо додатковий код числа -37, інтерпретуючи його як величину типу LongInt (трідцатідвухбітовое зі знаком):
- прямий код числа 37 є;
- інверсний код;
- додатковий код або FFFFFFDB (16).
При отриманні числа по його додатковому коду перш за все необхідно визначити його знак. Якщо число виявиться позитивним, то просто перевести його код в десяткову систему числення. У разі негативного числа необхідно виконати наступний алгоритм.
Будь-яка інформація може надаватися в комп'ютері як послідовність байтів. У самих байтах немає інформації про те, як їх треба трактувати (всіх / текстові знаки / графічне зображення). У будь-якому випадку інформація кодується у вигляді послідовності 0 та 1, тобто позитивних цілих двійкових чисел (Число записується за допомогою двох цифр - 0/1). Їх інтерпретація залежить від того, яка програма і який вплив з ними робить в даний конкретний момент. Якщо в програмі є послідовність команд, орієнтованих на роботу з числами, то байти розглядаються, як числа. Якщо в програмі передбачається дія з текстовими даними, то байти інтерпретуються, як умовні числові коди, що позначають знаки тексту.
I.Сістеми числення
Будь-яке число являє собою кратну запис суми (наприклад, 168 \u003d 100 + 60 + 8 \u003d 1 10 2 + 6 10 1 + 8 10 0), тобто число - послідовність коефіцієнтів при ступенях числа 10 \u003d\u003e якщо маємо число d \u003d a 1 a 2 ... a n(A 1 a 2 ... a n - цифри), то d \u003d a 1 10 n-1 + a 2 10 n-2 + ... a n 10 0.
Коротко подібні суми записуються в такий спосіб: n
d \u003d Σ a i 10 n-i
Число 10 - підстава десяткової системи числення, якщо в якості підстави взяти інше число, то отримаємо іншу систему запису чисел, тобто іншу систему числення.
Система числення задається величиною підстави і безліччю цифр. цифри - спеціальні знаки, які використовуються для запису чисел. Їх кількість обов'язково має дорівнювати величині підстави.
Будь-яке число можна представити в різних системах числення, ці уявлення будуть строго (взаємно однозначно) відповідати один одному.
Наприклад, визначимо 16-річної систему числення: підстава \u003d 16 \u003d\u003e має бути 16 цифр (0-15) \u003d 1,2,3,4,5,6,7,8,9, A, B, C, D , E, F. Тут A-F - цифри 10,11,12,13,14,15. Такі позначення використовують в зв'язку з тим, що цифри не можна записувати за допомогою інших цифр, інакше виникне плутанина в читанні чисел. Запишемо, як буде виглядати в цій системі числення десяткове число 168, маючи на увазі загальний закон записи числа, а також те, що тут підставою є 16, маємо: 168 (10) \u003d А 16 1 +8 16 0 \u003d\u003e А8 (16 ).
Арифметичні дії в будь-якій системі числення виконуються аналогічно тому, як це робиться в 10-річної системі числення. Слід лише величину підстави.
Наприклад, в 8-річній системі числення + 15 \u003d 1 8 1 +5 8 0 \u003d\u003e + 13
14 = 1 8 1 + 4 8 0 => = 12
У комп'ютері всі дані представляються в двійковій системі числення. Наприклад, число 5 в двійковій формі запишеться як 101. Аналогічно двійковечисло 1111 відповідає десятковому числу 15: 1111 (2) \u003d 1 2 3 +1 2 2 + 1 2 1 + 1 2 0
Тобто чотирма бітами можна подати не більше 16 десяткових чисел (0-15).
В якості короткої записи при перегляді або виправленні двійкових даних, що знаходяться в пам'яті ЕОМ, використовується 16-річної системі числення. Програми, що забезпечують «безпосередню» роботу людину з пам'яттю ЕОМ, при взаємодії з ним автоматично перетворюють двійкове подання даних в 16-ковий і назад. Будь-яке дане, записане в 1 байті, подається усього двома 16-річної цифрами, перша з яких відповідає першій четвірці бітів, а друга цифра - другий четвірці бітів.
Така форма подання двійкових чисел (даних), що знаходиться в пам'яті ЕОМ, - компроміс між людиною і його поняттями про зручність і комп'ютером, де вся інформація може надаватися тільки в двійковій формі.
II.Тіпи даних і їх уявлення
Одним байтом (8 біт) можна уявити 256 позитивних цілих чисел (0-255). Такий тип даних називається однобайтового цілим без знаку.
Числа, що перевищують 255, вимагають більш одного байта для свого представлення. Для роботи з ними використовуються типи:
- двобайтові цілі без знака - забезпечують надання цілих позитивних чисел (0-65535)
- чотирьохбайтові цілі без знака - забезпечують надання цілих позитивних чисел (0-≈4,2 млрд.)
Перераховані вище типи припускають, що число повинне бути тільки позитивним \u003d\u003e називаються «без знака». Вони відрізняються обсягом пам'яті, який відводиться для зберігання числа. Такі типи використовуються для числового кодування знаків тексту, кольору, інтенсивності графічних точок, нумерації елементів і т.д.
Для роботи з цілими числами, які можуть бути не тільки позитивними, але й негативними, використовують типи:
- однобайтові цілі зі знаком
- двобайтові цілі зі знаком
- чотирьохбайтові цілі зі знаком
Вони відрізняються обсягом пам'яті, який відводиться для зберігання кожного числа.
В основі уявлення як позитивних, так і негативних чисел лежить наступний принцип: загальна кількість числових кодів, можливих для даної кількості байтів (наприклад, для однобайтового - 256), ділиться навпіл, одна половина використовується для представлення позитивних чисел і нуля, інша - негативних чисел . Негативні числа представляються, як доповнення до загальної кількості числових кодів. Наприклад, для однобайтового число (-1) \u003d 255, (-2) - 254 і т.д. до 128, яке позначає число (-128) \u003d\u003e однобайтовое ціле зі знаком дозволяє працювати з цілими числами від (-128) до 127, двухбайтовое - від (- 32768) до 32767, чотирьохбайтове - від (≈-2,1 млрд. ) до 2,1 млрд. (2147483648).
Числа зі знаками використовуються для представлення числових даних, з якими виробляються арифметичні дії.
При взаємодії з програмами використовуються наступні типи даних:
- цілий короткіий (SHORT)
- цілий звичайний (INTEGER)
- цілий довгий (LONG INTEGER)
- речовинний з одинарної точністю (FLOAT / REAL)
- речовинний з подвійною точністю (DOUBLEFLOAT / REAL)
- символьний (строковий, текстовий) (CHAR)
- логічний (LOGIKAL)
Цілий короткий, цілий звичайний і цілий довгий - типи відповідно однобайтовое ціле зі знаком, двухбайтовое ціле зі знаком, чотирьохбайтове ціле зі знаком.
В інформатиці при записі чисел в якості знака, що розділяє дробову і цілу частину, використовується не кома, а точка (наприклад, 68.314). Ця точка фіксує позицію, після якої вказана дрібна частина. Зміна місця розташування точки призводить до зміни числа \u003d\u003e такий вид запису (формат запису) дійсних чисел називається форматом з фіксованою точкою.
Дійсне число з плаваючою точкою складається з 2 частин:
- мантиса
- порядок
Вони розділені спеціальним знаком (E, D). Мантиса є дійсне число з фіксованою точкою, порядок задається цілим числом, що вказує в який ступінь треба звести число 10, щоб при множенні на мантиссу отримати число, яке мається на увазі. Наприклад, 68.314 в такому форматі можна записати як 6.8314Е + 1 \u003d 0.68314Е + 2 \u003d 683.14Е-1, що означає 6.8314 10 1 \u003d 0.68314 10 2 \u003d 68.314 10 -1.
При такому вигляді запису розташування точки не фіксоване, її положення в мантисі визначається величиною порядку. Мантиса і порядок можуть мати знак. Якщо мантиса по модулю<1, причем первая цифра не равна 0, то такой вид записи вещественного числа с плавающей точкой называется нормалізованим (0.68314Е + 2).
У комп'ютері дійсне число представляється в форматі з плаваючою точкою в нормалізованому вигляді. Мантиса і порядок розташовуються в сусідніх байтах, роздільник (E, D) відсутній.
Зазвичай розрізняють число з одинарної і подвійний точністю. У першому випадку при введенні або виведенні числа як роздільник мантиси і порядку вказується E. У пам'яті ЕОМ таке число займає зазвичай 4 байта. У другому випадку в якості роздільника - D, В пам'яті ЕОМ число з подвійною точністю займає зазвичай 8 байтів. Цей тип забезпечує значно більшу точність обчислення, ніж одинарна точність.
Символьні даніскладені з окремих текстових знаків. Кожен знак видається в пам'яті ЕОМ певним числовим кодом. Для числового кодування текстових знаків використовуються спеціальні таблиці кодування (однобайтові, двобайтові і ін.). Мається на увазі тип цілого без знака, який використаний для числового кодування. Різні програми можуть грунтуватися на різних таблицях \u003d\u003e тестовий документ, створений за допомогою однієї програми, не обов'язково може бути прочитаний за допомогою іншої.
величини логічного типу приймають тільки два значення:
- TRUE (Істина)
- FALSE(Брехня)
До них можна застосовувати логічні операції, основними з яких є and (І), or (Або), not (Заперечення). And, or -до двох логічним величинам (a\u003e c and a \u003d b). Not - до однієї логічної величиною (not a \u003d b). Результатом виразу з логічними даними (логічного виразу) є логічна величина. Результат операції and \u003d TRUE тільки в одному випадку, якщо обидві величини \u003d TRUE. Результат операції or \u003d FALSE тільки в одному випадку, якщо обидві величини \u003d FALSE. Операція not змінює значення логічної величини.
У змішаних виразах пріоритет у арифметичних операцій, потім - у порівняння, в останню чергу - у логічних операцій. Серед них найбільший пріоритет у операції not, потім - and, після - or.
Файли і їх зберігання
Будь-який інформаційний об'єкт (окремий документ, окрема програма), що зберігається на диску і має назву є файлом. Інформація про файли (їх назва, розмір, дата і час створення, місце розміщення на диску і т.д.) зберігається в каталогах. Каталог - таблиця, в кожному рядку якої міститься інформація про будь-якому файлі або іншому каталозі. Каталог \u003d файл (крім кореневого) спеціального виду. При записи файлів на диск відомості про них автоматично записуються в ті каталоги, які вказав користувач. Умовно для стислості промови кажуть: «копіювати файл з каталогу в каталог», «створити каталог в каталозі», «видалити файл в каталозі» і т.п. Однак це насправді не відбувається, оскільки в каталогах немає ні каталогів, ні файлів, там лише відомості про них.
При формуванні кожного диска на ньому автоматично створюється каталог, який називається кореневих. Він займає певне місце фіксованої розміру на диску. Його назва складається з 2 знаків: Ім'я диска і двокрапку.
У кореневому каталозі можна створити інші каталоги, які називаються підкаталогами або каталогами першого рівня ієрархії. У свою чергу каталоги першого рівня ієрархії можуть створити каталоги другого рівня і т.д. Таким чином формується ієрархічна (деревоподібна) файлова структура даних на диску. Створені користувачем каталоги - файли. Кожен файл або каталог має назву, що складається з двох частин, між якими ставиться крапка. Ліва частина - ім'я, Права - розширення. Розширення разом з точкою можна не вказувати. В імені допустимо вказувати не більше 8 знаків (коротку назву) або не більше 256 знаків (довге ім'я). У розширенні - не більше 3 знаків. Стандартним вважається використання в назві тільки латинських букв, цифр і знака підкреслення. Рекомендується для роботи зі списками файли іменувати із зазначенням розширення, а каталоги - без розширення.
Якщо потрібно використовувати будь-якої файл, необхідно вказати в якому каталозі цей файл знаходиться. Це робиться за допомогою вказівки шляху (маршруту) до файлу по дереву каталогу.
маршрут (Шлях) - це список каталогів в міру їх вкладеності (від зовнішнього до внутрішнього), розділених знаком зворотної риси (\\ - зворотний слеш). При вказівці файлів перед його назвою вказується маршрут, а потім через \\ - назва файлу (наприклад, C: \\ Windows \\ win.com - означає, що файл win.com знаходиться в каталозі Windows, який знаходиться в кореневому каталозі диска C). Такий запис називається повною специфікацією файлу. Коротка включає в себе тільки назва файлу. Які ви створюєте каталоги і файли розміщуються під час запису на своєму місці пам'яті диска. Файли можуть бути записані частинами в різних місцях диска. В процесі запису файл автоматично розбивається на такі частини, і кожна з них записується на те місце, яке вільно в даний момент. Ці частини називаються кластерами. Розмір кластера залежить від обсягу дискової пам'яті, він зазвичай займає кілька секторів. У зв'язку з таким принципом запису вся область диска як би ділиться на такі кластери, і вони використовуються для запису файлів. Зчитування файлів також здійснюється частинами розміром в один кластер: файл збирається з окремих частин, записаних в різних місцях диска. Такий спосіб зберігання файлів здійснюється за допомогою так званої таблиці розміщення файлівFAT. Вона створюється на кожному диску автоматично при його формуванні та використовується для запам'ятовування місць зберігання частин файлу. Клітини FAT пронумеровані, починаючи з «0», і відповідають частинам пам'яті диска розміром в 1 кластер. У кожній клітині може міститися 0 (вказує, що відповідний кластер вільний), номер наступного кластера даного файлу або спеціальний числовий код, що позначає закінчення ланцюжка кластерів для даного файлу. Для представлення чисел, що знаходяться в FAT, використовуються типи даних ціле без знака. Залежно від кількості бітів, використовуваних для подання кожного числа, розрізняють 16 бітовий FAT (16 розрядний), 32 бітовий FAT (32 розрядний). В якості спеціального коду, що означає закінчення ланцюжка кластера, використовується максимальне число, яке може бути представлено в клітці FAT. Для 16 розрядного таким числом є 65535 (в шістнадцятковій формі - FFFFF). Програми, що забезпечують перегляд і коригування FAT, показують цей код на екрані в текстовій формі (E OF). У каталозі міститься інформація про фото і зокрема порядковий номер кластера, з якого починається файл. Ця інформація разом з інформацією, що міститься в FAT (посилання на наступні кластери), використовується для пошуку і зчитування файлів.
Комп'ютерні мережі
I.Основние особливості
Комп'ютерна мережа - сукупність взаємопов'язаних через канали передачі інформації комп'ютерів, що забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання ресурсів (апаратних, програмних, інформаційних).
Види мереж:
- локальні - головна відмітна особливість полягає в тому, що, як правило, все об'єднані нею комп'ютери пов'язані єдиним каналом зв'язку. Відстань між комп'ютерами - до 10 км (при використанні дротового зв'язку), до 20 км (радіоканали зв'язку). Локальні мережі пов'язують ЕОМ одного або декількох довколишніх будівель однієї установи.
- глобальні - для них властиво різноманітність каналів зв'язку і використання супутникових каналів, що дозволяють з'єднувати вузли зв'язку і ЕОМ, що знаходяться на відстані 10-15 тис. Км один від одного. Зазвичай мають вузлову структуру, складаються з підмереж, кожна з яких включає в себе комунікаційні вузли і канали зв'язку. Комунікаційні вузли забезпечують ефективність функціонування мережі, до них підключаються комп'ютери, локальні мережі, великі ЕОМ і т.д.
- интрасети - об'єднують користувачів, що працюють в одній організації. Частина використовують можливості наявних локальних і глобальних мереж. Така мережа може пов'язувати комп'ютери, що знаходяться як в одній будівлі, так і в різних місцях світу.
У мережі є загальнодоступні комп'ютери, які надають інформацію або обчислювальні послуги користувачам. сервером може називатися комп'ютер, який використовується для цієї мети або місце (в глобальних мережах), куди можна відправити запит на виконання будь-якої послуги. Таким місцем може бути комп'ютер-сервер, локальна мережа, велика ЕОМ і т.п.
Комп'ютери користувачів можуть працювати в мережах в двох режимах:
режим робочої станції- комп'ютер використовується не тільки для відправки запиту до сервера і отримання від нього інформації, але і для обробки цієї інформації
режим терміналу -останнім не проводиться: обробка інформації здійснюється на сервері, а користувачеві відправляється лише результат цієї обробки.
Комп'ютер-сервер за своїми можливостями значно перевершує робочі станції і комплектується безліччю мережевих плат ( адаптерів), Що забезпечують підключення до мереж. Комплекс програм, які забезпечують роботу в мережі, - мережеве програмне забезпечення.Воно визначає той вид послуг, виконання яких можливо в даній мережі. В даний час поширені 2 основні концепції побудови такого програмного забезпечення:
- «Концепція файлового сервера» - заснована на тому, що мережеве програмне забезпечення повинно надавати багатьом користувачем інформаційні ресурси у вигляді файлів \u003d\u003e сервер в такій мережі називається файловим, А мережеве програмне забезпечення - мережевий оперативної системою. Її основна частина розміщується на файловому сервері, а на робочих станціях встановлюється її невелика частина, яка називається оболонкою. Оболонка виконує роль інтерфейсу між програмами, що звертаються за ресурсом, і файловим сервером. Такий сервер являє собою сховище файлів, що використовуються всіма користувачами. При цьому як програми, так і файли даних, що знаходяться на файловому сервері, автоматично переміщаються на робочу станцію, де і відбувається обробка цих даних.
- «Архітектура клієнт-сервер» - в цьому випадку мережеве програмне забезпечення складається з програмних систем 2 класів:
- програми-сервери - так називають програмні системи, що забезпечують роботу сервера
- програми-клієнти - програмні системи, що забезпечують користувачів-клієнтів
Робота систем цих класів організовується таким чином: програми-клієнти посилають запити програмі-серверу, основна обробка даних проводиться на комп'ютері-сервері, а на комп'ютер користувача надсилається лише результати виконання запиту.
У локальних мережах зазвичай використовується концепція першого типу з одним файловим сервером. У глобальних основною є «архітектура клієнт-сервер».
Подання інформації і передача її по мережі проводиться відповідно до стандартних угодами. Набір таких стандартних угод називається протоколом.
II.Тіпологія локальної мережі
типологія мережі - логічна схема з'єднання каналами зв'язку комп'ютерів (комп'ютерів).
Найчастіше в локальних мережах використовуються 3 основних типології:
- моноканальная
- кільцева
- зіркоподібна
Використання каналу передачі інформації, що з'єднує вузли мережі на фізичному рівні, визначається протоколом, який називається методом доступу. Ці методи доступу реалізуються відповідними мережевими платами (адаптерами). Такі адаптери встановлюються в кожному комп'ютері мережі і забезпечують передачу і прийом інформації по каналах зв'язку.
моноканальная типологія - використовується незамкнений канал зв'язку, до якого підключаються всі комп'ютери. Він називається моноканал-шиною (Загальною шиною).
Термінатор
Термінал служить для підключення до відкритих кабелях мережі, призначений для поглинання сигналу, що передається. У такій типології, як правило, використовується метод доступу з попереднім прослуховуванням каналу для визначення чи вільний він.
Ethernet(Швидкість - 10 Мбіт / сек) - назва методу доступу. Може бути використаний метод доступу Fast Ethernet (Швидкість - 100 Мбіт / сек)
Стійкість до несправностей окремих вузлів
Основні недоліки типології:
Обрив кабелю призводить до непрацездатності всієї мережі
Суттєве зменшення пропускної здатності мережі при значних обсягах трафіку(- інформація, передана по мережі)
Кільцева типологія
 |
Використовує в якості каналу зв'язку замкнуте кільце, що складається з сегментів. Сегменти з'єднуються спеціальними пристроями - репітерами (Повторителями). Репитер призначений для з'єднання сегментів мережі.
Основним методом доступу тут є Token Ring - метод доступу з передачею маркера.
Є центральний вузол комунікації, який об'єднує всі комп'ютери мережі. Активний центр повністю управляє комп'ютерами мережі. Метод доступу зазвичай також заснований на використанні маркера (наприклад, Arcnet зі швидкістю передачі інформації 2 Мбита / сек). Крім цього можуть бути реалізовані методи доступу Ethernet і Fast Ethernet.
Основні переваги типології:
Зручність з точки зору управління взаємодією комп'ютерів
Простота зміни і нарощування мережі
Основні недоліки мережі:
При відмові активного центру виходить з ладу вся мережа
III.Структура глобальної мережі
Між мережами можливий обмін інформацією, для забезпечення такого зв'язку використовуються засоби міжмережевої взаємодії, звані мостами, маршрутизаторами і шлюзами. Це спеціальний комп'ютер, в якому встановлено два і більше мережевих адаптерів, кожен з яких забезпечує зв'язок з однією мережею. Міст використовується для зв'язку мереж з однотипними внутрішньомережевими каналами зв'язку. Маршрутизатор пов'язує мережі одного і того ж виду, але різними внутрішньомережевими каналами зв'язку. Шлюзи використовуються для забезпечення зв'язку мереж різного виду, для зв'язку мереж з різними комп'ютерними системами (наприклад, локальна мережа - велика ЕОМ, локальна мережа - глобальна мережа, конкретний персональний комп'ютер - глобальна мережа).
Глобальна мережа включає в себе підмережі зв'язку, до яких підключені локальні мережі, робочі станції і термінали користувачів, а також комп'ютери-сервери. Підмережа зв'язку складається з каналів передачі інформації та комунікаційних вузлів. Комунікаційні вузли призначені для швидкої передачі інформації по мережі, вибору оптимального маршруту передачі інформації і т.п., тобто забезпечують ефективність функціонування мережі в цілому. Такий вузол - це або спеціальне апаратний пристрій, або спеціалізований комп'ютер з відповідним програмним забезпеченням.
Сервери і користувачі підключаються до глобальних мереж найчастіше через постачальників послуг доступу до мережі - провайдерів.
IV.Основние особливості глобальної мережі Internet
Кожен користувач і сервер обов'язково мають унікальну адресу. Повідомлення, передане по мережі, забезпечується адресами одержувача і відправника і в процесі передачі автоматично розбивається мережним адаптером на частини фіксованої довжини, звані пакетами. При цьому кожен пакет (також автоматично) забезпечується адресами відправника і одержувача. На приймаючому комп'ютері пакети збираються в єдине повідомлення.
Кожен сервер або комп'ютер користувача в мережі мають адреси 3 рівнів:
- локальна адреса - адреса мережевого адаптера. Такі адреси призначаються виробниками устаткування і є унікальними, тому що їх призначення централізовано. Ця адреса використовується тільки в межах локальної мережі.
- IP-адреса - являє собою чотирьохбайтового послідовність (4 однобайтових цілих без знака чисел) і складається з 2 частин:
Перші 2 байта характеризують мережу
Другі 2 байта - конкретний вузол
Така адреса призначається адміністратором мережі незалежно від локальної адреси. Якщо мережа повинна працювати як складова частина Internet, то номер мережі (перші 2 байта) призначаються за рекомендацією спеціальної організації ICANN. В іншому випадку, номер мережі вибирається адміністратором довільно. Номер вузла (другі 2 байта) призначаються адміністратором мережі (наприклад, 192.100.2.15). Вузол може входити в кілька мереж. У цьому випадку він повинен мати кілька IP-адрес \u003d\u003e IP-адреса характеризує не окремий комп'ютер, а одне мережеве з'єднання. Повідомлення, передане по мережі, забезпечується IP-адресами одержувача і відправника.
- доменну адресу (Доменне ім'я) - користувачеві незручно використовувати IP-адреси в поточній роботі \u003d\u003e в Internet існує т.зв. доменна система імен (DNS). У цій системі даються зручні для користувача текстові імена (ідентифікатори), звані доменними, за ними ховаються відповідні IP-адреси. Користувач працює з доменними іменами, а відповідне програмне забезпечення за допомогою спеціальних DNS-серверів автоматично перетворює їх в адреси, якими і постачає передані пакети. Повне доменне ім'я (DNS-адреса) являє собою послідовність імен, між якими ставиться крапка. Перше зліва - ім'я конкретного комп'ютера, потім - доменне ім'я організації, регіону і т.д., останнім справа - ім'я т.зв. кореневого домена. Імена кореневих доменів вказують на державу (Наприклад, ru - Росія, us - США, kz - Казахстан і т.д.) або на приналежність до організації певного типу (Com - комерційний, edu - освітній, gov - урядова, mil - військовий, net - мережевий, org - організація). Пізніше були визначені і інші подібні кореневі домени (arts - мистецтво, культура, firm - бізнес, info - інформація, nom - індивідуальний).
Імена комп'ютерів, що мають доступ в Internet через вузол (наприклад, сервер локальної мережі), відокремлюються від подальшої частини в повному імені не крапкою, а знаком @ ( «пов»). наприклад, [Email protected]
V.Віди послуг в Internet
Надання послуг в Internet побудовано на основі моделі «клієнт-сервер». Для підключення комп'ютера до Internet досить мати телефонну лінію, провайдера, що має шлюз в Internet і модем (модулятор- демодулятор) - спеціальний адаптер для підключення до глобальної мережі через телефонний зв'язок. Комп'ютер провайдера, який використовується користувачами для роботи в Internet, називається хостом. До найбільш відомих послуг, що надаються серверами мережі Internet, відносяться:
- електронна пошта (E-mail) - являє собою процес передачі повідомлень між комп'ютерами
- передача файлів (FTP-система) - призначена для пересилання файлів із спеціальних FTP-серверів будь-якому користувачеві, для отримання файлу слід вказати повне ім'я сервера і повну специфікацію файлу
- перегляд ресурсів (GOPHER-система) - забезпечує пошук файлів на GOPHER-серверах за змістом (тема, ключове слово, фраза тощо)
- телеконференції - призначені для проведення дискусій та обміну новинами, дозволяють читати і посилати повідомлення в відкриті по різним темам інформаційні групи. Найбільшою є система телеконференцій UseNet (Користувач може «підписатися» на будь-яку з наявних тим, переглядати новини, посилати повідомлення). Іншою великою системою телеконференцій є IRC (Internet Relay Chat) (дозволяє спілкуватися учасникам груп в реальному режимі часу (інтерактивний режим), в цьому випадку користувач бачить на екрані постійно надходить і одночасно з цим може розміщувати свої повідомлення, які тут же надходять на екрани всіх інших учасників групи)
- всесвітня павутина www(World wide web) - являє собою спробу об'єднати в одному інформаційному інструменті можливості зазначених вище засобів, додавши до них передачу графічних зображень, звуків, відео. В основі лежить принцип гіпертексту (- система інформаційних об'єктів з перехресними посиланнями, в документах містяться посилання на інші документи, пов'язані за змістом). Раніше застосовувався тільки для текстових документів, в даний час гіпертекстовий документ називається гіпермедіа-документом. Об'єкти, на які створені посилання, можуть перебувати на віддалених комп'ютерах. Гіпермедіа-документи створюються за допомогою спеціальної мови HTML (мова розмітки гіпертексту) і зберігаються на спеціальних серверах (www-сервер, web-сервер). Часто такі документи називають Web-сторінками або Web-сайтами. Відповідні програми-клієнти називаються браузерами (Від англ. Browser) - пошукова система. Більшість сучасних браузерів забезпечують доступ не тільки до сторінок web-серверів, але і до інших видів послуг. При цьому, звертаючись до різних ресурсів, використовується т.зв. URL-адреси (уніфікований покажчик ресурсів). Він має такий вигляд: код ресурсу: // специфікація запиту.Код ресурсу визначає вид послуги, з якою необхідно працювати: http - робота з web-серверами, для перегляду web-сайтів, ftp - ftp-система, gopher - gopher-система, news - зв'язок з use-net, mailto - електронна пошта та т.д.
Одиниці виміру кількості і обсягу інформації.
N - формула Хартлі.
У комп'ютері найменшою одиницею інформації є біт. Подання кожного біта залежить від типу носія інформації. На папері біт представляється одиницею або нулем, у внутрішній пам'яті цьому відповідає одне з двох станів елемента осередки. На магнітній поверхні це точка (намагнічена або ненамагніченого), а на поверхні оптичного диска цьому відповідає наявність або відсутність поглиблення. Будь-яка інформація кодується певною комбінацією, тобто довічних знаків.
Кількість інформації.
Оскільки кожен біт може приймати одне з двох значень (0 або 1), то послідовність з i - бітів може приймати N \u003d 2 ͥ різних значень \u003d\u003e для будь-якого N - значного алфавіту (т.е.состоящего з N знаків), кількість біт Кіт. потрібно для подання будь-якого з цих знаків, обчислюється за формулою: i \u003d log2 N. Ця величина приймається в якості кількості інформації, що міститься в повідомленні, що складається з одного знака N-значного алфавіту. потужність - кількість знаків у алфавіті. З формули Хартлі слід, що кількість інформації, що міститься в повідомленні, що складається з М-знаків (m-розрядний повідомлення), коли кожен знак равновероятно узятий з алфавіту потужністю N одно i \u003d m * log2 N.
наприклад:
У слові ИНФОРМАТИКА 11 знаків, тобто m \u003d 11. Якщо використовується 32-значний алфавіт, то отримуємо: i \u003d 11 * log2 32 \u003d 11 * 5 \u003d 55.
Об'єм інформації.
На відміну від кількості, обсяг інформації, записаний двійковими знаками в пам'яті комп'ютера або на зовнішньому носії, обчислюється за кількістю необхідних для такого запису двійкових знаків. Зазвичай в якості найменшої одиниці виміру обсягу інформації використовується байт, що складається з 8 біт \u003d\u003e кожен байт може приймати 256 (2 ^ 8) різних значень, при цьому найменшим буде 00000000, а найбільшою 11111111. Байти об'єднуються в більш великі набори залежно від мети використання (введення, висновок та інші). Для вимірювання обсягу пам'яті використовуються і більш великі одиниці виміру (КБ, Мб і Гб). Перехід від меншої одиниці виміру до більшої здійснюється за допомогою коефіцієнта 2 ^ 10 \u003d 1024.
1 Кб \u003d 1024 байта
1 Мб \u003d 1024 Кб
1 Гб \u003d 1024 Мб
Для вимірювання пам'яті більшого обсягу використовують Терабайт (Тб) \u003d 1024 Гб; і Петабайт (Пб) \u003d 1024 Тб.
Будь-яка інформація може надаватися в комп'ютері як послідовність байтів, при цьому в самих байтах немає нічого, що дозволяє їх трактувати як числа, текстові або інші дані. В будь-якому випадку інформація кодується у вигляді послідовностей нулів і одиниць, тобто позитивних цілих двійкових чисел. їх інтерпретація (розуміння) залежить від того, яка програма і який вплив з ними робить в даний і конкретний момент. Якщо в програмі передбачається робота з числами, то байти представляються як числа, до яких застосовувана арифметичні дії.
Системи числення.
число - це знак, що позначає певну кількість чого-небудь.
Такі знаки записуються на підставі правил, які складають систему числення. Числа записуються за допомогою спеціальних, відмінних один від одного знаків, які називають цифрами. Існують різні системи (непозиційної і позиційні). У непозиційних системах сенс кожної цифри не залежить від її розташування в числі.
наприклад:
У Римській системі V-п'ять, L-п'ятдесят, X-десять. Недоліком таких систем є складність запису чисел і відсутність стандартних правил.
У позиційних системах числення сенс цифри залежить від місця її розташування в числі, а запис чисел і правила виконання арифметичних дій з ними стандартизовані і формалізовані. У такій системі числення число - це короткий запис суми.
наприклад:
Число це послідовність коефіцієнтів при ступенях числа 10. Число 10 називається підставою десяткової системи числення. Якщо в якості підстави поставити інше число, то отримаємо іншу систему числення.
Позиційна система числення задається величиною підстави і безлічі чисел. Підстави дорівнюють кількості цифр. Найменша нуль, кожна наступна на одиницю більше попередньої. Будь-яка кількість можна представити у вигляді числа в різних системах числення і ці уявлення будуть взаємно однозначні відповідні один одному, позначаючи одне і те ж кількість.
(10.10.2012 р)
Наприклад, розглянемо уявлення чисел в 16-річної системі числення. Тоді основа дорівнює 16. Цифри: перші десять цифр (від 0 до 9) ми можемо запозичити з 10-річної системи числення, інші шість цифр, відповідних числовим значенням від 10 до 15 позначимо A, B, C, D, E, F. при цьому A \u003d цифра 10, B \u003d цифра 11 і т.д. F \u003d цифра 15. Ми змушені зробити таке позначення в зв'язку з тим, що не можна цифри позначати за допомогою за допомогою інших цифр.
Арифметичні дії в будь-якій системі числення виконується аналогічно тому, як це робиться в десяткової системі, слід лише враховувати величину підстави. наприклад: 15 + 14 \u003d 31 (восьмерична система числення). У комп'ютері всі дані представляються в двійковій системі числення. наприклад: 
Чотирма битами можна уявити 16 десяткових чисел (від 0 до 15). В якості короткої записи при перегляді або зміні довічних даних використовується 16-річної системі числення. програми , Що забезпечують «безпосередню» роботу людину з даними, що зберігаються в пам'яті комп'ютера, при взаємодії з людиною автоматично перетворюють бінарне представлення даних в 16-ковий і назад.
Будь-яке дане, записане в одному байті представляється двома 16-річної цифрами, перша з яких відповідає першої четвірки бітів, а друга - другий четвірки бітів. В цьому і полягає причина використання 16-річної системи.
Для подання інформації в пам'яті ЕОМ (як числовий, так і нечислової) використовується двійковий спосіб кодування. Елементарна комірка пам'яті ЕОМ має довжину 8 біт (байт). Кожен байт має свій номер (його називають адресою). Найбільшу послідовність біт, яку ЕОМ може обробляти як єдине ціле, називають машинним словом. Довжина машинного слова залежить від розрядності процесора і може бути рівною 16, 32 бітам і т.д. Для кодування символів досить одного байта. При цьому можна уявити 256 символів (з десятковими кодами від 0 до 255). Набір символів персональних ЕОМ IBM PC найчастіше є розширенням коду ASCII (American Standart Code for Information Interchange - стандартний американський код для обміну інформацією). У деяких випадках при поданні в пам'яті ЕОМ чисел використовується змішана двійковій-десяткова «система числення», де для зберігання кожного десяткового знака потрібен напівбайт (4 біта) і десяткові цифри від 0 до 9 представляються відповідними двійковими числами від 0000 до 1001. Наприклад, упакований десятковий формат, призначений для зберігання цілих чисел з 18 значущими цифрами і займає в пам'яті 10 байт (старший з яких знаковий), використовує саме цей варіант. Інший спосіб представлення цілих чисел - додатковий код. Діапазон значень величин залежить від кількості біт пам'яті, відведених для їх зберігання. Наприклад, величини типу Integer (всі назви типів даних тут і нижче представлені в тому вигляді, в якому вони прийняті в мові програмування Turbo Pascal, в інших мовах такі типи даних теж є, але можуть мати інші назви) лежать в діапазоні від -32768 ( -2 15) до 32767 (2 15 - 1), і для їх зберігання відводиться 2 байти; типу Longlnt - в діапазоні від -2 31 до 2 31 - 1 і розміщуються в 4 байтах; типу Word - в діапазоні від 0 до 65535 (2 16 - 1) (використовується 2 байта) і т.д. Як видно з прикладів, дані можуть бути інтерпретовані як числа зі знаками, так і без знаків. У разі подання величини зі знаком найлівіший (старший) розряд вказує на позитивне число, якщо містить нуль, і на негативне, якщо - одиницю. Взагалі розряди нумеруються справа наліво, починаючи з 0. Нижче показана нумерація біт в двухбайтового машинному слові. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Додатковий код позитивного числа збігається з його прямим кодом. Прямий код цілого числа може бути отриманий таким чином: число переводиться в двійкову систему числення, а потім його двійкову запис зліва доповнюють такою кількістю незначних нулів, скільки вимагає тип даних, до якого належить число. Наприклад, якщо число 37 (10) \u003d 100101 (2) оголошено величиною типу Integer, то його прямим кодом буде 0000000000100101, а якщо величиною типу Longlnt, то його прямий код буде. Для більш компактного запису частіше використовують шістнадцятковий код. Отримані коди можна переписати відповідно як 0025 (16) і 00000025 (16). Додатковий код цілого негативного числа може бути отриманий за наступним алгоритмом: 1) записати прямий код модуля числа; 2) інвертувати його (замінити одиниці нулями, нулі - одиницями); 3) додати до інверсного коду одиницю. Наприклад, запишемо додатковий код числа (-37), інтерпретуючи його як величину типу Longlnt: 1) прямий код числа 37 є; 2) інверсний код; 3) додатковий код або FFFFFFDB (16). При отриманні числа по його додатковому коду перш за все необхідно визначити його знак. Якщо число виявиться позитивним, то просто перевести його код в десяткову систему числення. У разі негативного числа необхідно виконати наступний алгоритм: 1) відняти від коду числа 1; 2) інвертувати код; 3) перевести в десяткову систему числення. Отримане число записати зі знаком мінус. Приклади. Запишемо числа, відповідні додатковим кодам: а) 0000000000010111. Оскільки в старшому розряді записаний нуль, то результат буде позитивним. Це код числа 23; б) 1111111111000000. Тут записаний код негативного числа. Виконуємо алгоритм: 1) 1111I11111000000 (2) - 1 (2) \u003d 1111111110111111 (2); 2) 0000000001000000; 3) 1000000 (2) \u003d 64 (10). Відповідь: -64. Дещо інший спосіб застосовується для подання в пам'яті персонального комп'ютера дійсних чисел. Розглянемо уявлення величин з плаваючою точкою. Будь-яке дійсне число можна записати в стандартному вигляді М10 р, де 1
Персональний комп'ютер IBM PC дозволяє працювати з наступними дійсними типами (діапазон значень вказано за абсолютною величиною): Покажемо перетворення дійсного числа для подання його в пам'яті ЕОМ на прикладі величини типу Double. Як видно з таблиці, величина це типу займає в пам'яті 8 байт. На малюнку показано, як тут представлені поля мантиси і порядку: Можна помітити, що старший біт, відведений під мантиссу, має номер 51, тобто мантиса займає молодші 52 біта. Риса вказує тут на положення двійковій коми. Перед коми повинен стояти біт цілої частини мантиси, але оскільки вона завжди дорівнює 1, тут даний біт не потрібно і відповідний розряд відсутній в пам'яті (але він мається на увазі). Значення порядку для спрощення обчислень і порівняння дійсних чисел зберігається у вигляді зміщеного числа, тобто до теперішнього значенням порядку перед записом його в пам'ять додається зсув. Зсув вибирається так, щоб мінімального значення поряд- ка відповідав нуль. Наприклад, для типу Double порядок займає 11 біт і має діапазон від 2 ~ 1023 до 2 1023, тому зсув дорівнює Ю23 (10) \u003d 1111111111 (2). Нарешті, біт з номером 63 вказує на знак числа. Таким чином, з вищесказаного випливає наступний алгоритм для отримання уявлення дійсного числа в пам'яті ЕОМ: 1) перевести модуль даного числа в двійкову систему числення; 2) нормалізувати двійкове число, тобто записати у вигляді М-2 Р, де М-мантиса (її ціла частина дорівнює 1 (2)) і р - порядок, записаний в десятковій системі числення; 3) додати до порядку зміщення і перевести зміщений порядок в двійкову систему числення; 4) з огляду на знак заданого числа (0 - позитивне; 1 - негативне), виписати його подання до пам'яті ЕОМ. Приклад. Запишемо код числа -312,3125. 1) Двійковий запис модуля цього числа має вигляд +100111000,0101. 2) Маємо 100111000,0101 \u003d 1,001110000101 2 8. 3) Отримуємо зміщений порядок 8 + тисячі двадцять три \u003d 1031. Далі маємо Ю31 (10) \u003d \u003d 10000000111 (2). . 4) Остаточно
1) Перш за все помічаємо, що це код позитивного числа, оскільки в розряді з номером 63 записаний нуль. Отримаємо порядок цього числа: 01111111110 (2) \u003d 1022 (10); 1022 - 1023 \u003d -1. 2) Число має вигляд 1,1100011-2 "1 або 0,11100011. 3) Перекладом в десяткову систему числення отримуємо 0,88671875.
