ЛЕКЦИЯ №1 «Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации»

Информация. Виды существования информации. Свойства информации. Представление данных в ЭВМ. Система счисления. Позиционные системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Кодирование информации. Единицы измерения информации. Передача информации. Обработка информации. Хранение информации. Магнитная память. Оптическая память.

Информация

Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio" , что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация , но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности.

В обиходе, например, информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто , неизвестное раньше" .

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно: Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Виды существования информации

Информация может существовать в виде:

Текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

Световых или звуковых сигналов;

Радиоволн;

Электрических и нервных импульсов;

Магнитных записей; и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Информацию можно:

Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Свойства информации

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел . Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна , если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной , если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Представление данных в ЭВМ

Вся информация в ЭВМ хранится в виде наборов бит, то есть комбинаций 0 и 1. Числа представляются двоичными комбинациями в соответствии с числовыми форматами, принятыми для работы в данной ЭВМ, а символьный код устанавливает соответствие букв и других символов двоичным комбинациям.

Для чисел имеется три числовых формата:

Двоичный с фиксированной точкой;

Двоичный с плавающей запятой;

Двоично-кодированный десятичный (BCD).

Числа с плавающей запятой обрабатываются на специальном сопроцессоре (FPU - floating point unit), который, начиная с МП I486, входит в состав БИС микропроцессора. Данные в нем хранятся в 80-разрядных регистрах.

Система счисления.

Способ представления изображения произвольных чисел с помощью некоторого конечного множества символов назовем системой счисления.

В повседневной практике мы пользуемся, как правило, десятичной системой счисления.

Системы счисления принято подразделять на…

1. Позиционные.

2. Непозиционные.

3. Символические.

Символические . В этих системах каждому числу ставится в соответствие свой символ. Эти системы не находят широкого применения в силу естественной их ограниченности (алхимия, кодированные сообщения) - бесчисленного множества символов, которое требуется для изображения всех возможных чисел. Поэтому эти системы из рассмотрения опустим.

Тема 1. Принципы организации ЭВМ

Кодирование информации в ЭВМ.

Кодированием называется представление символов одного алфавита средствами другого алфавита.

Величина способная принимать только два различных значения называется битом .

Как представить символы другого алфавита с помощью двоичного алфавита?

Для кодирования алфавитов, содержащих более 2-х символов используются последовательности символов двоичного алфавита. Например, последовательностью из двух двоичных символов можно закодировать 4 символа другого алфавита:

00 --> А 01 à В 10 à С 11 à D .

Можно показать, что число возможных комбинаций при использовании двоичного алфавита равно 2 n , где n количество двоичных символов в последовательности. При n равном 8 число возможных комбинаций равно 256, что вполне достаточно для кодирования большинства известных алфавитов, поэтому последовательность из восьми двоичных символов широко используется для кодирования информации в ЭВМ. Последовательность из восьми двоичных разрядов принято называть байтом .

Пример кодирования:

символ А à 1100 0001 символ 9 à 1111 1001.

В настоящее время для кодирования символов используются также последовательности из 16 двоичных символов (2 байта).

Техническим носителем информации в ЭВМ является ячейка памяти, состоящая из совокупности простейших элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух возможных состояний (обозначаемых как 0 и 1). Ячейка памяти может содержать различное число простейших элементов. Обычно количество элементов в ячейке кратно 8.

Для измерения памяти используются также более крупные единицы:

1 килобайт (кб) = 2 10 байт = 1024 байт;

1 мегабайт (мб) =2 20 байт = 1048576 байт;

1 гигабайт (гб) = 2 30 байт =

Машинным кодом (или просто кодом) называется совокупность 0 и 1, которую может хранить ячейка памяти.

Код длиной в 2 байта называется полусловом,

код длиной в 4 байта называется словом,

код длиной в 8 байта называется двойным словом.

Архитектура ЭВМ

Во все времена человек стремился расширить свои возможности создавая различные приборы (орудия труда, познания мира). Например недостаточность зрения он компенсировал микроскопом и телескопом. Ограниченные воэможности передавать информацию друг другу расширяются при помощи телефона радио и телевидения.

Вычислительные машины (ЭВМ) "дополняют" возможности человеческого мозга по обработке информации и позволяют увеличить скорость вычислений, а следовательно и принятия решений в ходе выполнения различных работ в сотни и тысячи раз.

Человеку всегда приходилось заниматься расчетами, поэтому люди стремились расширить свои возможности по переработке информации и в первую очередь в области вычислений. С этой целью были придуманы счеты, арифмометр и т.п. Однако все эти устройства не позволяли автоматизировать расчеты.

Идея использования программного управления для построения автоматического вычислительного устройства впервые была высказана английским математиком Чарлзом Бэббиджем еще в 1833 г. Однако низкий уровень развития науки и техники не позволил в то время создать автоматическое вычислительное устройство. Идея программного управления получила дальнейшее развитие в работах американского ученого Джона фон Неймана.

В 40-х годах 20 века работы в области ядерной физики, баллистики, аэродинамики и т.п. потребовали огромной вычислительной работы. Наука и техника были поставлены перед диллемой: или всем сесть за арифмометры, или сделать новый эффективный автоматический инструмент для вычислений. Как раз в это время Дж. Фон Нейман сформулировал основные принципы построения вычислительной машины. В результате в 1945 году была построена первая вычислительная машина, а с 1953 года началось серийное изготовление ЭВМ.

Архитектура ЭВМ предложенная Нейманом приведена на рис. 1.1.1. ЭВМ содержит:

Устройства ввода (например клавиатуру) для ввода программ и данных в ЭВМ;

- Устройства вывода (например монитор, принтер и т.п.) для вывода данных из ЭВМ;

- память - устройство для хранения информации. Память может быть построена на различных физических принципах, но в любом случае она представляет собой совокупность ячеек, в которых можно хранить в закодированном виде различные данные (числа, символы). Все ячейки памяти пронумерованы. номер ячейки памяти называется адресом.

- процессор – это устройство, способное выполнять некоторый заданный набор операций над данными и вырабатывать значения заданного набора логических условий над этими данными. Процессор состоит из устройства управления (УУ) и арифметико логического устройства (АЛУ).

УУ предназначено для выполнения команд и управления работой ЭВМ при выполнении отдельной команды.

АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций, набор которых определяется системой команд, принятой для данного типа ЭВМ.

Программа - это алгоритм решения задачи, представленный в форме понятной ЭВМ.

В основе ЭВМ лежит два фундаментальных принципа Дж. Фон Неймана.

1 Принцип хранимой в памяти программы . Согласно этому принципу программа, закодированная в цифровом виде хранится в памяти ЭВМ наряду с числами (данными). В командах указываются не сами числа, участвующие в операциях, а адреса ячеек памяти, в которых они находятся.

Пример команды

КО

А1

А2

А3

где КО – код операции; А1 – адрес первого операнда; А2 – адрес второго операнда; А3 – адрес ячейки памяти в которую надо поместить результат. КО, А1, А2, А3 представляют собой последователиности нулей и единиц. Например

А1: 00011110……110001 (32 разряда).

Если КО это код операции сложения, то смысл этой команды можно сформулировать так:

Взять данное из ячейки с адресом А1;

Взять данное из ячейки с адресом А2;

Выполнить операцию сложения этих данных;

Поместить результат в ячейку с адресом А3.

Заметим, что в командах указываются не обрабатываемые данные, а адреса ячеек памяти. Все это делает ЭВМ универсальным средством обработки информации. Чтобы решить другую задачу не требуется изменять аппаратуру. Достаточно ввести в память другую программу и данные.

2.Принцип произвольного доступа к основной памяти . Согласно этому принципу процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка памяти.

Принцип действия ЭВМ

В соответствии с этими принципами ЭВМ следующим образом решает задачу.

1.Программа в виде последовательности команд в закодированном виде (машинная программа) размещается в памяти ЭВМ.

2. В памяти также размещаются и все данные которые использует программа.

3.Процессор считывает из памяти очередную команду, УУ расшифровывает ее и определяет кто должен ее выполнять (УВВ, АЛУ,). Если это команда арифметического типа, то управление передается АЛУ, которое определяет какую операцию и над какими данными надо выполнить. Затем АЛУ извлекает из памяти значения данных и выполняет указанную операцию.После передачи результата в память АЛУ сообщает УУ, что можно выполнять следующую команду.

Практически все выпускаемые в настоящее время ЭВМ имеют Неймановскую архитектуру (структура ЭВМ может быть разной).

Представление данных в ЭВМ.

Машинный код обрабатываемой информации (данные) называется операндом. По смысловому содержанию операнды делятся на символьные и числовые.

Символьные операнды.

Символьные операнды представляют собой последовательности символов исходного алфавита (букв, цифр, знаков). Для хранения каждого символа отводится ячейка памяти в 1 байт, в которую заносится код символа.

Например А (рус) : 11100001: А (лат) 01000001 .

Числовые данные.

Любая информация представляется в компьютере как последовательность байтов . В самих байтах нет информации о том, как их надо трактовать (числа/текстовые знаки/графическое изображение). В любом случае информация кодируется в виде последовательности 0 и 1, т.е. положительных целых двоичных чисел (число записывается с помощью двух цифр – 0/1). Их интерпретация зависит от того, какая программа и какое действие с ними совершает в данный конкретный момент. Если в программе присутствует последовательность команд, ориентированных на работу с числами, то байты рассматриваются, как числа. Если в программе предполагается действие с текстовыми данными, то байты интерпретируются, как условные числовые коды, обозначающие знаки текста.

I.Системы счисления

Любое число представляет собой кратную запись суммы (например, 168 = 100 + 60 + 8 = 1 10 2 + 6 10 1 + 8 10 0), т.е. число – последовательность коэффициентов при степенях числа 10 => если имеем число d = a 1 a 2 …a n (a 1 a 2 …a n – цифры), то d = a 1 10 n-1 + a 2 10 n-2 +…a n 10 0 .

Кратко подобные суммы записываются следующим образом: n

d = ∑ a i 10 n-i

Число 10 – основание десятичной системы счисления, если в качестве основания взять другое число, то получим другую систему записи чисел, т.е. другую систему счисления .

Система счисления задается величиной основания и множеством цифр. Цифры – специальные знаки, используемые для записи чисел. Их количество обязательно должно быть равно величине основания.

Любое число можно представить в различных системах счисления, эти представления будут строго (взаимно однозначно) соответствовать друг другу.

К примеру, определим 16-ричную систему счисления: основание = 16 =>должно быть 16 цифр (0-15) = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Здесь A-F – цифры 10,11,12,13,14,15. Такие обозначения используют в связи с тем, что цифры нельзя записывать с помощью других цифр, иначе возникнет путаница в чтении чисел. Запишем, как будет выглядеть в этой системе счисления десятичное число 168, имея в виду общий закон записи числа, а также то, что здесь основанием является 16, имеем: 168 (10) = А 16 1 + 8 16 0 => А8 (16).

Арифметические действия в любой системе счисления выполняются аналогично тому, как это делается в 10-ричной системе счисления. Следует лишь величину основания.

К примеру, в 8-ричной системе счисления + 15 = 1 8 1 + 5 8 0 => + 13

14 = 1 8 1 + 4 8 0 => = 12

В компьютере все данные представляются в двоичной системе счисления. Например, число 5 в двоичной форме запишется как 101. Аналогично двоичное число 1111 соответствует десятичному числу 15: 1111 (2) = 1 2 3 + 1 2 2 + 1 2 1 + 1 2 0

Т.е. четырьмя битами можно представить не более 16 десятичных чисел (0-15).

В качестве краткой записи при просмотре или исправлении двоичных данных, находящихся в памяти ЭВМ, используется 16-ричная система счисления. Программы, обеспечивающие «непосредственную» работу человека с памятью ЭВМ, при взаимодействии с ним автоматически преобразовывают двоичное представление данных в 16-ричное и обратно. Любое данное, записанное в 1 байте, представляется всего двумя 16-ричными цифрами, первая из которых соответствует первое четверке битов, а вторая цифра – второй четверке битов.

Такая форма представления двоичных чисел (данных), находящаяся в памяти ЭВМ, - компромисс между человеком и его понятиями об удобстве и компьютером, где вся информация представляется только в двоичной форме.

II.Типы данных и их представления

Одним байтом (8 бит) можно представить 256 положительных целых чисел (0-255). Такой тип данных называется однобайтовым целым без знака.

Числа, превышающие 255, требуют более одного байта для своего представления. Для работы с ними используются типы:

- двухбайтовые целые без знака – обеспечивают представление целых положительных чисел (0-65535)

- четырехбайтовые целые без знака - обеспечивают представление целых положительных чисел (0-≈4,2 млрд.)

Вышеперечисленные типы предполагают, что число должно быть только положительным => называются «без знака». Они отличаются объемом памяти, который отводится для хранения числа. Такие типы используются для числового кодирования знаков текста, цвета, интенсивности графических точек, нумерации элементов и т.д.

Для работы с целыми числами, которые могут быть не только положительными, но и отрицательными, используют типы:

- однобайтовые целые со знаком

- двухбайтовые целые со знаком

- четырехбайтовые целые со знаком

Они отличаются объемом памяти, который отводится для хранения каждого числа.

В основе представление как положительных, так и отрицательных чисел лежит следующий принцип: общее количество числовых кодов, возможных для данного количества байтов (например, для однобайтового – 256), делится пополам, одна половина используется для представления положительных чисел и нуля, другая – отрицательных чисел. Отрицательные числа представляются, как дополнение до общего количества числовых кодов. Например, для однобайтового число (-1) = 255, (-2) – 254 и т.д. до 128, которое обозначает число (-128) => однобайтовое целое со знаком позволяет работать с целыми числами от (-128) до 127, двухбайтовое – от (- 32768) до 32767, четырехбайтовое – от (≈-2,1 млрд.) до 2,1 млрд. (2147483648).

Числа со знаками используются для представления числовых данных, с которыми производятся арифметические действия.

При взаимодействии с программами используются следующие типы данных :

- целый коротк ий (SHORT)

- целый обычный (INTEGER)

- целый длинный (LONG INTEGER)

- вещественный с одинарной точностью (FLOAT/REAL)

- вещественный с двойной точностью (DOUBLEFLOAT/REAL)

- символьный (строковый, текстовый) (CHAR)

- логический (LOGIKAL)

Целый короткий, целый обычный и целый длинный – типы соответственно однобайтовое целое со знаком, двухбайтовое целое со знаком, четырехбайтовое целое со знаком.

В информатике при записи чисел в качестве знака, разделяющего дробную и целую часть, используется не запятая, а точка (например, 68.314). Эта точка фиксирует позицию, после которой указана дробная часть. Изменение местоположения точки приводит к изменению числа => такой вид записи (формат записи) вещественных чисел называется форматом с фиксированной точкой .

Вещественное число с плавающей точкой состоит из 2 частей:

- мантисса

- порядок

Они разделены специальным знаком (E,D). Мантисса представляет собой вещественное число с фиксированной точкой, порядок задается целым числом, указывающим в какую степень надо возвести число 10, чтобы при умножении на мантиссу получить число, которое имеется в виду. Например, 68.314 в таком формате можно записать как 6.8314Е+1 = 0.68314Е+2 = 683.14Е-1, что означает 6.8314 10 1 = 0.68314 10 2 = 68.314 10 -1 .

При таком виде записи местоположение точки не фиксировано, ее положение в мантиссе определяется величиной порядка. Мантисса и порядок могут иметь знак. Если мантисса по модулю <1, причем первая цифра не равна 0, то такой вид записи вещественного числа с плавающей точкой называется нормализованным (0.68314Е+2).

В компьютере вещественное число представляется в формате с плавающей точкой в нормализованном виде. Мантисса и порядок располагаются в соседних байтах, разделитель (E,D) отсутствует.

Обычно различают число с одинарной и двойной точностью . В первом случае при вводе или выводе числа в качестве разделителя мантиссы и порядка указывается E . В памяти ЭВМ такое число занимает обычно 4 байта. Во втором случае в качестве разделителя – D , в памяти ЭВМ число с двойной точностью занимает обычно 8 байтов. Этот тип обеспечивает значительно большую точность вычисления, чем одинарная точность.

Символьные данные составлены из отдельных текстовых знаков. Каждый знак представляется в памяти ЭВМ определенным числовым кодом. Для числового кодирования текстовых знаков используются специальные таблицы кодирования (однобайтовые, двухбайтовые и др.). Имеется в виду тип целого без знака, который использован для числового кодирования. Разные программы могут основываться на разных таблицах => тестовый документ, созданный с помощью одной программы, не обязательно может быть прочитан с помощью другой.

Величины логического типа принимают только два значения:

- TRUE (истина)

- FALSE (ложь)

К ним можно применять логические операции, основными из которых являются and (и), or (или), not (отрицание). And, or –к двум логическим величинам (a>c and a = b). Not – к одной логической величине (not a = b). Результатом выражения с логическими данными (логического выражения) является логическая величина. Результат операции and = TRUE только в одном случае, если обе величины = TRUE. Результат операции or = FALSE только в одном случае, если обе величины = FALSE. Операция not изменяет значение логической величины.

В смешанных выражениях приоритет у арифметических операций, затем – у сравнения, в последнюю очередь – у логических операций. Среди них наибольший приоритет у операции not, затем – and, после – or.

Файлы и их хранение

Любой информационный объект (отдельный документ, отдельная программа), хранящийся на диске и имеющий название является файлом . Информация о файлах (их название, размер, дата и время создания, место размещения на диске и т.д.) хранится в каталогах. Каталог – таблица, в каждой строке которой содержится информация о каком-либо файле или другом каталоге. Каталог = файл (кроме корневого) специального вида. При записи файлов на диск сведения о них автоматически записываются в те каталоги, которые указал пользователь. Условно для краткости речи говорят: «копировать файл из каталога в каталог», «создать каталог в каталоге», «удалить файл в каталоге» и т.п. Однако это на самом деле не происходит, поскольку в каталогах нет ни каталогов, ни файлов, там лишь сведения о них.

При формировании каждого диска на нем автоматически создается каталог, который называется корневым. Он занимает определенное место фиксируемого размера на диске. Его название состоит из 2 знаков : имя диска и двоеточие.

В корневом каталоге можно создать другие каталоги, которые называются подкаталогами или каталогами первого уровня иерархии. В свою очередь каталоги первого уровня иерархии могут создать каталоги второго уровня и т.д. Таким образом формируется иерархическая (древовидная) файловая структура данных на диске. Созданные пользователем каталоги – файлы. Каждый файл или каталог имеет название, состоящее из двух частей, разделенных точкой. Левая часть – имя , правая – расширение . Расширение вместе с точкой можно не указывать. В имени допустимо указывать не более 8 знаков (короткое имя) или не более 256 знаков (длинное имя). В расширении – не более 3 знаков. Стандартным считается использование в названии только латинских букв, цифр и знака подчеркивания. Рекомендуется для работы со списками файлы именовать с указанием расширения, а каталоги – без расширения.

Если требуется использовать какой-либо файл, необходимо указать в каком каталоге этот файл находится. Это делается с помощью указания пути (маршрута) к файлу по дереву каталога.

Маршрут (путь) – это список каталогов по мере их вложенности (от внешнего к внутреннему), разделенных знаком обратной черты (\ - обратный слеш). При указании файлов перед его названием указывается маршрут, а затем через \ - название файла (например, C:\Windows\win.com - означает, что файл win.com находится в каталоге Windows, который находится в корневом каталоге диска C). Такая запись называется полной спецификацией файла . Краткая включает в себя только название файла. Создаваемые пользователем каталоги и файлы размещаются при записи на своем месте памяти диска. Файлы могут быть записаны частями в разных местах диска. В процессе записи файл автоматически разбивается на такие части, и каждая из них записывается на то место, которое свободно в данный момент. Эти части называются кластерами . Размер кластера зависит от объема дисковой памяти, он обычно занимает несколько секторов. В связи с таким принципом записи вся область диска как бы делится на такие кластеры, и они используются для записи файлов. Считывание файлов также производится частями размером в один кластер: файл собирается из отдельных частей, записанных в разных местах диска. Такой способ хранения файлов осуществляется с помощью так называемой таблицы размещения файлов FAT. Она создается на каждом диске автоматически при его формировании и используется для запоминания мест хранения частей файла. Клетки FAT пронумерованы, начиная с «0», и соответствуют частям памяти диска размером в 1 кластер. В каждой клетке может содержаться 0 (указывает, что соответствующий кластер свободен), номер следующего кластера данного файла или специальный числовой код, обозначающий окончание цепочки кластеров для данного файла. Для представления чисел, находящихся в FAT, используются типы данных целое без знака. В зависимости от количества битов, используемых для представления каждого числа, различают 16 битовый FAT (16 разрядный), 32 битовый FAT (32 разрядный). В качестве специального кода, означающего окончание цепочки кластера, используется максимальное число, которое может быть представлено в клетке FAT. Для 16 разрядного таким числом является 65535 (в шестнадцатиричной форме – FFFFF). Программы, обеспечивающие просмотр и корректировку FAT, показывают этот код на экране в текстовой форме (E OF). В каталоге содержится информация о файле и в частности порядковый номер кластера, с которого начинается файл. Эта информация вместе с информацией, содержащейся в FAT (ссылки на следующие кластеры), используется для поиска и считывания файлов.

Компьютерные сети

I.Основные особенности

Компьютерная сеть – совокупность взаимосвязанных через каналы передачи информации компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информации и коллективного использования ресурсов (аппаратных, программных, информационных).

Виды сетей:

- локальные – главная отличительная особенность заключается в том, что, как правило, все объединенные ею компьютеры связаны единым каналом связи. Расстояние между компьютерами – до 10 км (при использовании проводной связи), до 20 км (радиоканалы связи). Локальные сети связывают ЭВМ одного или нескольких близлежащих зданий одного учреждения.

- глобальные – для них свойственно разнообразие каналов связи и использование спутниковых каналов, позволяющих соединять узлы связи и ЭВМ, находящиеся на расстоянии 10-15 тыс. км друг от друга. Обычно имеют узловую структуру, состоят из подсетей, каждая из которых включает в себя коммуникационные узлы и каналы связи. Коммуникационные узлы обеспечивают эффективность функционирования сети, к ним подключаются компьютеры, локальные сети, большие ЭВМ и т.д.

- интрасети – объединяют пользователей, работающих в одной организации. Часть используют возможности имеющихся локальных и глобальных сетей. Такая сеть может связывать компьютеры, находящиеся как в одном здании, так и в разных местах мира.

В сети имеются общедоступные компьютеры, которые предоставляют информацию или вычислительные услуги пользователям. Сервером может называться компьютер, используемый для этой цели или место (в глобальных сетях), куда можно отправить запрос на выполнение какой-либо услуги. Таким местом может быть компьютер-сервер, локальная сеть, большая ЭВМ и т.п.

Компьютеры пользователей могут работать в сетях в двух режимах :

Режим рабочей станции – компьютер используется не только для отправки запроса к серверу и получения от него информации, но и для обработки этой информации

Режим терминала – последнее не производится: обработка информации осуществляется на сервере, а пользователю отправляется лишь результат этой обработки.

Компьютер-сервер по своим возможностям значительно превосходит рабочие станции и комплектуется множеством сетевых плат (адаптеров ), обеспечивающих подключение к сетям. Комплекс программ, которые обеспечивают работу в сети, - сетевое программное обеспечение. Оно определяет тот вид услуг, выполнение которых возможно в данной сети. В настоящее время распространены 2 основные концепции построения такого программного обеспечения:

- «концепция файлового сервера» – основана на том, что сетевое программное обеспечение должно предоставлять многим пользователем информационные ресурсы в виде файлов => сервер в такой сети называется файловым , а сетевое программное обеспечение – сетевой оперативной системой . Ее основная часть размещается на файловом сервере, а на рабочих станциях устанавливается ее небольшая часть, называемая оболочкой . Оболочка выполняет роль интерфейса между программами, обращающимися за ресурсом, и файловым сервером. Такой сервер представляет собой хранилище файлов, использующихся всеми пользователями. При этом как программы, так и файлы данных, находящиеся на файловом сервере, автоматически перемещаются на рабочую станцию, где и происходит обработка этих данных.

- «архитектура клиент-сервер» - в этом случае сетевое программное обеспечение состоит из программных систем 2 классов :

- программы-серверы – так называют программные системы, обеспечивающие работу сервера

- программы-клиенты – программные системы, обеспечивающие пользователей-клиентов

Работа систем этих классов организуется следующим образом: программы-клиенты посылают запросы программе-серверу, основная обработка данных производится на компьютере-сервере, а на компьютер пользователя посылается лишь результаты выполнения запроса.

В локальных сетях обычно используется концепция первого типа с одним файловым сервером. В глобальных основной является «архитектура клиент-сервер».

Представление информации и передача ее по сети производится в соответствии со стандартными соглашениями. Набор таких стандартных соглашений называется протоколом .

II.Типология локальной сети

Типология сети – логическая схема соединения каналами связи компьютеров (компьютеров).

Чаще всего в локальных сетях используются 3 основных типологии :

- моноканальная

- кольцевая

- звездообразная

Использование канала передачи информации, соединяющего узлы сети на физическом уровне, определяется протоколом, который называется методом доступа . Эти методы доступа реализуются соответствующими сетевыми платами (адаптерами). Такие адаптеры устанавливаются в каждом компьютере сети и обеспечивают передачу и прием информации по каналам связи.

Моноканальная типология – используется незамкнутый канал связи, к которому подключаются все компьютеры. Он называется моноканал-шиной (общей шиной).

Терминатор

Терминал служит для подключения к открытым кабелям сети, предназначен для поглощения передаваемого сигнала. В такой типологии, как правило, используется метод доступа с предварительным прослушиванием канала для определения свободен ли он.

Ethernet (скорость – 10 Мбит/сек) – название метода доступа. Может быть использован метод доступа Fast Ethernet (скорость – 100Мбит/сек)

Устойчивость к неисправностям отдельных узлов

Основные недостатки типологии:

Обрыв кабеля приводит к неработоспособности всей сети

Существенное уменьшение пропускной способности сети при значительных объемах трафика (- информация, передаваемая по сети)

Кольцевая типология

Использует в качестве канала связи замкнутое кольцо, состоящее из сегментов. Сегменты соединяются специальными устройствами – репитерами (повторителями). Репитер предназначен для соединения сегментов сети.

Основным методом доступа здесь является Token Ring – метод доступа с передачей маркера.

Имеется центральный узел коммуникации, объединяющий все компьютеры сети. Активный центр полностью управляет компьютерами сети. Метод доступа обычно также основан на использовании маркера (например, Arcnet со скоростью передачи информации 2 Мбита/сек). Кроме этого могут быть реализованы методы доступа Ethernet и Fast Ethernet.

Основные достоинства типологии:

Удобство с точки зрения управления взаимодействием компьютеров

Простота изменения и наращивания сети

Основные недостатки сети:

При отказе активного центра выходит из строя вся сеть

III.Структура глобальной сети

Между сетями возможен обмен информацией, для обеспечения такой связи используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами , маршрутизаторами и шлюзами . Это специальный компьютер, в котором установлено два и более сетевых адаптеров, каждый из которых обеспечивает связь с одной сетью. Мост используется для связи сетей с однотипными внутрисетевыми каналами связи. Маршрутизатор связывает сети одного и того же вида, но различными внутрисетевыми каналами связи. Шлюзы используются для обеспечения связи сетей разного вида, для связи сетей с различными компьютерными системами (например, локальная сеть – большая ЭВМ, локальная сеть – глобальная сеть, конкретный персональный компьютер – глобальная сеть).

Глобальная сеть включает в себя подсети связи, к которым подключены локальные сети, рабочие станции и терминалы пользователей, а также компьютеры-серверы. Подсеть связи состоит из каналов передачи информации и коммуникационных узлов. Коммуникационные узлы предназначены для быстрой передачи информации по сети, выбора оптимального маршрута передачи информации и т.п., т.е. обеспечивают эффективность функционирования сети в целом. Такой узел – это либо специальное аппаратное устройство, либо специализированный компьютер с соответственным программным обеспечением.

Серверы и пользователи подключаются к глобальным сетям чаще всего через поставщиков услуг доступа к сети – провайдеров .

IV.Основные особенности глобальной сети Internet

Каждый пользователь и сервер обязательно имеют уникальный адрес. Сообщение, передаваемое по сети, снабжается адресами получателя и отправителя и в процессе передачи автоматически разбивается сетевым адаптером на части фиксированной длины, называемые пакетами . При этом каждый пакет (также автоматически) снабжается адресами отправителя и получателя. На принимающем компьютере пакеты собираются в единое сообщение.

Каждый сервер или пользовательский компьютер в сети имеют адреса 3 уровней :

- локальный адрес – адрес сетевого адаптера. Такие адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными, т.к. их назначение централизовано. Этот адрес используется только в пределах локальной сети.

- IP-адрес – представляет собой четырехбайтовую последовательность (4 однобайтовых целых без знака чисел) и состоит из 2 частей:

Первые 2 байта характеризуют сеть

Вторые 2 байта – конкретный узел

Такой адрес назначается администратором сети независимо от локального адреса. Если сеть должна работать как составная часть Internet, то номер сети (первые 2 байта) назначаются по рекомендации специальной организации ICANN. В противном случае, номер сети выбирается администратором произвольно. Номер узла (вторые 2 байта) назначаются администратором сети (например, 192.100.2.15). Узел может входить в несколько сетей. В этом случае он должен иметь несколько IP-адресов => IP-адрес характеризует не отдельный компьютер, а одно сетевое соединение. Сообщение, передаваемое по сети, снабжается IP-адресами получателя и отправителя.

- доменный адрес (доменное имя) – пользователю неудобно использовать IP-адреса в текущей работе => в Internet существует т.н. доменная система имен (DNS). В этой системе даются удобные для пользователя текстовые имена (идентификаторы), называемые доменными, за ними скрываются соответствующие IP-адреса. Пользователь работает с доменными именами, а соответствующее программное обеспечение с помощью специальных DNS-серверов автоматически преобразует их в адреса, которыми и снабжает передаваемые пакеты. Полное доменное имя (DNS-адрес) представляет собой последовательность имен, разделенных точкой. Первое слева – имя конкретного компьютера, затем – доменное имя организации, региона и т.д., последнее справа – имя т.н. корневого домена . Имена корневых доменов указывают на государство (например, ru – Россия, us – США, kz – Казахстан и т.д.) или на принадлежность к организации определенного типа (com - коммерческий, edu - образовательный, gov - правительственный, mil - военный, net - сетевой, org - организация). Позднее были определены и другие подобные корневые домены (arts – искусство, культура, firm – бизнес, info – информация, nom – индивидуальный).

Имена компьютеров, имеющих доступ в Internet через узел (например, сервер локальной сети), отделяются от последующей части в полном имени не точкой, а знаком @ («эт»). Например, [email protected].

V.Виды услуг в Internet

Предоставление услуг в Internet построено на основе модели «клиент-сервер». Для подключение компьютера к Internet достаточно иметь телефонную линию, провайдера, имеющего шлюз в Internet и модем (мо дулятор-дем одулятор) – специальный адаптер для подключения к глобальной сети через телефонную связь. Компьютер провайдера, используемый пользователями для работы в Internet, называется хостом . К наиболее известным услугам, предоставляемым серверами сети Internet , относятся:

- электронная почта (e-mail) – представляет собой процесс передачи сообщений между компьютерами

- передача файлов (FTP-система) – предназначена для пересылки файлов со специальных FTP-серверов любому пользователю, для получения файла следует указать полное имя сервера и полную спецификацию файла

- просмотр ресурсов (GOPHER-система) – обеспечивает поиск файлов на GOPHER-серверах по содержанию (тема, ключевое слово, фраза т.п.)

- телеконференции – предназначены для проведения дискуссий и обмена новостями, позволяют читать и посылать сообщения в открытые по разным темам информационные группы. Самой крупной является система телеконференций UseNet (пользователь может «подписаться» на любую из имеющихся тем, просматривать новости, посылать сообщения). Другой крупной системой телеконференций является IRC (Internet Relay Chat) (позволяет общаться участникам групп в реальном режиме времени (интерактивный режим), в этом случае пользователь видит на экране постоянно поступающую информацию и одновременно с этим может помещать свои сообщения, которые тут же поступают на экраны всех остальных участников группы)

- всемирная паутина www (world wide web) – представляет собой попытку объединить в одном информационном инструменте возможности указанных выше средств, добавив к ним передачу графических изображений, звуков, видео. В основе лежит принцип гипертекста (- система информационных объектов с перекрестными ссылками, в документах содержатся ссылки на другие документы, связанные по смыслу). Ранее применялся только для текстовых документов, в настоящее время гипертекстовый документ называется гипермедиа-документом . Объекты, на которые созданы ссылки, могут находиться на удаленных компьютерах. Гипермедиа-документы создаются с помощью специального языка HTML (язык разметки гипертекста) и хранятся на специальных серверах (www-сервер, web-сервер). Часто такие документы называют Web-страницами или Web-сайтами. Соответствующие программы-клиенты называются браузерами (от англ. browser) – поисковая система. Большинство современных браузеров обеспечивают доступ не только к страницам web-серверов, но и к другим видам услуг. При этом, обращаясь к различным ресурсам, используется т.н. URL-адреса (унифицированный указатель ресурсов). Он имеет следующий формат: код ресурса://спецификация запроса. Код ресурса определяет вид услуги, с которой необходимо работать: http – работа с web-серверами, для просмотра web-сайтов, ftp – ftp-система, gopher – gopher-система, news – связь с use-net, mailto – электронная почта и т.д.

Источниками и носителями информации бывают сигналы любой природы: текст, речь, музыка и т.д. При этом хранение и перера­ботка инфор­мации в ее естест­венном виде неудобна, а иногда и невозможна. В таких слу­чаях применяется коди­рование. Ко­дом принято называть правило, по ко­торому со­поставляются различные алфавиты и слова (они появились в глу­бокой древно­сти в виде тайнописи, когда ими пользо­вались для засекречивания важ­ного со­общения ). Исторически пер­вый уни­версальный код, предназначенный для передачи со­обще­ний, связан с именем изобре­тателя телœеграфного аппарата Морзе и известен как аз­бука Морзе, где каждой букве или цифре соответст­вует своя последовательность из крат­ковременных, называемых точками, и длительных - тире сигналов, разделяе­мых пау­зами.

Компьютер, как из­вестно, может обрабатывать информацию, представ­ленную в чи­словой форме. Существуют различные способы записи чисел. Совокупность прие­мов записи и наименования чисел принято называть сис­темой счисления. Можно ука­зать два базовых класса, на которые разделя­ются системы счис­ления - пози­ционные и непо­зиционные . Примером по­зи­цион­ной системы счисле­ния явля­ется десятичная, непозиционной - римская сис­тема счисления.

В непозиционных системах количественное значение разряда определя­ется только его изображением и не зависит от его места (позиции ) в числе. В ней вводится ряд символов для представления базовых чисел, а остальные числа - результат их сложения и вычитания. Основные символы для обозна­чения десятичных разрядов в римской системе счисления: I – один, X – де­сять, C – сто, M – тысяча и их половины V – пять, L – пятьдесят, D – пять­сот. Натуральные числа записываются при помощи повторения этих цифр (к примеру, II – два, III – три, XXX – тридцать, CC – двести ). В случае если же боль­шая цифра стоит перед меньшей цифрой, то они складываются, если на­обо­рот – вычитаются (к примеру, VII – семь, IX – девять ). В непозиционных системах счисления не представля­ются дробные и отрица­тель­ные числа, по­этому нас будут интересовать только по­зицион­ные системы счисле­ния.

Система счисления принято называть позиционной, если значение числа в ней оп­ределяется как символами, принятыми в системе, так и положением (пози­цией ) этих символов в числе. Напри­мер:

123,45 = 1∙10 2 + 2∙10 1 + 3∙10 0 + 4∙10 –1 + 5∙10 –2 ,

или, в общем виде:

X (q) = x n -1 q n -1 + x n -2 q n -2 + … + x 1 q 1 + x 0 q 0 + x -1 q -1 + x -2 q -2 + … + x -m q –m .

Здесь X (q) – запись числа в системе счисления с основанием q ;

x I – натуральные числа меньше q, ᴛ.ᴇ. цифры;

n – число разрядов целой части;

m – число разрядов дробной части.

Записывая слева направо цифры число, мы получим закодированную за­пись числа в q -ичной системе счисления.

X (q) = x n-1 x n-2 x

1 x 0 , x -1 x -2 x -m .

В информатике, вследствие применения электронных средств вычисли­тельной техники, большое значение имеет двоичная система счисления, q = 2. На ранних этапах развития вычислительной техники арифметические операции с действительными числами производились в двоичной системе ввиду про­стоты их реализации в электронных схемах вычислительных машин. Отметим, что принци­п действия базовых элементов цифровых вычислительных машин осно­ван на двух устойчивых со­стояниях - проводится или нет электрический ток, или в каком направлении намагничен магнитный носитель и т.д. и для записи двоичного числа достаточно использовать только две цифры 0 и 1, соответствующих каждому из состояний. Таблица сложения и таб­лица ум­но­жения в двоичной системе будет иметь по четыре пра­вила. И для реализации поразрядной арифметики в компьютере потребуется вместо двух таблиц по сто правил в десятичной системе счисления две таб­лицы по четыре правила в двоичной.

0 + 0 = 0	0 * 0 = 0
0 + 1 = 1	0 * 1 = 0
1 + 0 = 1	1 * 0 = 0
1 + 1 = 10	1 * 1 = 1

Соответственно на аппаратном уровне вместо двухсот электронных схем – восœемь. При этом запись числа в двоичной системе счисления значи­тельно длиннее записи того же числа в десятичной системе счисления. Это гро­моздко и неудобно для использования, так как обычно человек может од­но­временно воспринять не более пяти-семи еди­ниц информации. По этой причине, на­ряду с двоичной системой счисления, в инфор­матике имеют хождение вось­меричная (в ней запись числа в три раза короче, чем в двоичной системе счисления ) и шестнадцатеричная системы счисления (в ней запись числа в четыре раза короче, чем в двоичной ).

Так как десятичная система для нас удобна и привычна, всœе арифмети­ческие действия мы делаем в ней, и преобразование чисел из произвольной недесятичной (q ≠ 10) на основе разложения по степеням q . Преобразование из десятичной в прочие системы счисления производится с помощью правил умножения и делœения. При этом целая и дробная части переводятся отдельно.

АЛФАВИТ 2-чной системы счисления: 0 1

АЛФАВИТ 8-ричной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7

АЛФАВИТ 10-чной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

АЛФАВИТ 16-ричной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

Для перевода числа из десятичной системы счисления в любую другую систему счисления нужно делить «до упора» это число на основание той системы (основание системы - ϶ᴛᴏ количество символов в ее алфавите ), в которую переводим число, а потом прочесть остатки справа на­лево. Для пе­ревода числа из любой системы счисления в десятичную нужно умножить содержимое каждого разряда на основание системы в степени рав­ной поряд­ковому номеру разряда и всё сложить. Перевод числа из восьмеричной сис­темы в двоичную осуществляется заменой слева направо восьмеричной цифры тремя двоичными цифрами. Перевод числа из двоичной системы счисления в восьмеричную осуще­ствляется заменой справа налево каждой триады двоичных цифр на одну восьмеричную цифру.

Для перевода числа из десятичной системы счисления в любую другую систему счисления можно воспользоваться стандартной программой Каль­кулятор .

Набрав число и щелкнув на одном из переключателœей Hex , Dec , Oct или Bin , получим представление этого числа в соответствующей системе.

Как отмечалось, двоичная сис­тема счисле­ния, будучи естественной для ЭВМ, не удобна для восприятия чело­ве­ком. Большое количе­ство разря­дов двоичного числа по сравнению с соответ­ст­вующим десятичным, однооб­раз­ное чередование единиц и нулей является ис­точником ошибок и затруд­нений чтения двоичного числа. Для удобства записи и чтения двоичных чи­сел (но не для работы цифровых вычислительных машин! ), необходима бо­лее удоб­ная для записи и чтения система счис­ления. Такими являются сис­темы с ос­нова­нием 2 3 = 8 и 2 4 = 16, ᴛ.ᴇ. восьмеричная и шестнадцатеричная сис­темы счисления. Названные системы удобны тем, что в них, с одной сто­роны, обеспечивается чрезвычайно лег­кий перевод из двоичной сис­темы (а также обратный перевод ), т.к. основание системы – степень числа 2, с дру­гой - со­храняется компактный вид числа. Восьмеричная система широко ис­пользо­валась для записи машин­ных программ в ЭВМ 1 и 2 поколений. В на­стоящее время используется, в ос­нов­ном,

шестнадцатеричная система. Приведем пример соответствия шестна­дца­теричной и двоичной системы:

Пример для тетрад :

0000 = 0; 0001 = 1; 0010 = 2; 0011 = 3; 0100 = 4; 0101 = 5; 0110 = 6; 0111 = 7; 1000 = 8; 1001 = 9; 1010 = A; 1011 = B; 1100 = C; 1101 = D; 1110 = E; 1111 = F.

В ЭВМ используется представление информации в виде «машин­ного слова», длина которого равна некоторому числу бит, характерному для дан­ного типа ЭВМ. В ЭВМ первых поколений использовались ма­шинные слова различной длины, к примеру 45 бит и т.д., то есть не равные це­лому числу байт. В современных компьютерах длина слова обычно 4 или 8 байт (в пер­вых моделях персональных компьютеров было 1 или 2 байта ).

Слово в машинной памяти

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Источниками и носителями информации могут быть сигналы любой природы: текст, речь, музыка и т.д. Однако хранение и перера­ботка инфор­мации в ее естест­венном виде неудобна, а иногда и невозможна. В таких слу­чаях применяется коди­рование. Ко­дом называется правило, по ко­торому со­поставляются различные алфавиты и слова (они появились в глу­бокой древно­сти в виде тайнописи, когда ими пользо­вались для засекречивания важ­ного со­общения ). Исторически пер­вый уни­версальный код, предназначенный для передачи со­обще­ний, связан с именем изобре­тателя телеграфного аппарата Морзе и известен как аз­бука Морзе, где каждой букве или цифре соответст­вует своя последовательность из крат­ковременных, называемых точками, и длительных - тире сигналов, разделяе­мых пау­зами.

Компьютер, как из­вестно, может обрабатывать информацию, представ­ленную в чи­словой форме. Существуют различные способы записи чисел. Совокупность прие­мов записи и наименования чисел называется сис­темой счисления. Можно ука­зать два основных класса, на которые разделя­ются системы счис­ления - пози­ционные и непо­зиционные . Примером по­зи­цион­ной системы счисле­ния явля­ется десятичная, непозиционной - римская сис­тема счисления.

В непозиционных системах количественное значение разряда определя­ется только его изображением и не зависит от его места (позиции ) в числе. В ней вводится ряд символов для представления основных чисел, а остальные числа - результат их сложения и вычитания. Основные символы для обозна­чения десятичных разрядов в римской системе счисления: I – один, X – де­сять, C – сто, M – тысяча и их половины V – пять, L – пятьдесят, D – пять­сот. Натуральные числа записываются при помощи повторения этих цифр (например, II – два, III – три, XXX – тридцать, CC – двести ). Если же боль­шая цифра стоит перед меньшей цифрой, то они складываются, если на­обо­рот – вычитаются (например, VII – семь, IX – девять ). В непозиционных системах счисления не представля­ются дробные и отрица­тель­ные числа, по­этому нас будут интересовать только по­зицион­ные системы счисле­ния.

Система счисления называется позиционной, если значение числа в ней оп­ределяется как символами, принятыми в системе, так и положением (пози­цией ) этих символов в числе. Напри­мер:

123,45 = 1∙10 2 + 2∙10 1 + 3∙10 0 + 4∙10 –1 + 5∙10 –2 ,

или, в общем виде:

X (q) = x n -1 q n -1 + x n -2 q n -2 + … + x 1 q 1 + x 0 q 0 + x -1 q -1 + x -2 q -2 + … + x -m q –m .

Здесь X (q) – запись числа в системе счисления с основанием q ;

x I – натуральные числа меньше q, т.е. цифры;

n – число разрядов целой части;

m – число разрядов дробной части.

Записывая слева направо цифры число, мы получим закодированную за­пись числа в q -ичной системе счисления.

X (q) = x n-1 x n-2 x

1 x 0 , x -1 x -2 x -m .

В информатике, вследствие применения электронных средств вычисли­тельной техники, большое значение имеет двоичная система счисления, q = 2. На ранних этапах развития вычислительной техники арифметические операции с действительными числами производились в двоичной системе ввиду про­стоты их реализации в электронных схемах вычислительных машин. Отметим, что принци­п действия базовых элементов цифровых вычислительных машин осно­ван на двух устойчивых со­стояниях - проводится или нет электрический ток, или в каком направлении намагничен магнитный носитель и т.д. и для записи двоичного числа достаточно использовать только две цифры 0 и 1, соответствующих каждому из состояний. Таблица сложения и таб­лица ум­но­жения в двоичной системе будет иметь по четыре пра­вила. И для реализации поразрядной арифметики в компьютере потребуется вместо двух таблиц по сто правил в десятичной системе счисления две таб­лицы по четыре правила в двоичной.

0 + 0 = 0	0 * 0 = 0
0 + 1 = 1	0 * 1 = 0
1 + 0 = 1	1 * 0 = 0
1 + 1 = 10	1 * 1 = 1

Соответственно на аппаратном уровне вместо двухсот электронных схем – восемь. Однако запись числа в двоичной системе счисления значи­тельно длиннее записи того же числа в десятичной системе счисления. Это гро­моздко и неудобно для использования, так как обычно человек может од­но­временно воспринять не более пяти-семи еди­ниц информации. Поэтому, на­ряду с двоичной системой счисления, в инфор­матике имеют хождение вось­меричная (в ней запись числа в три раза короче, чем в двоичной системе счисления ) и шестнадцатеричная системы счисления (в ней запись числа в четыре раза короче, чем в двоичной ).

Так как десятичная система для нас удобна и привычна, все арифмети­ческие действия мы делаем в ней, и преобразование чисел из произвольной недесятичной (q ≠ 10) на основе разложения по степеням q . Преобразование из десятичной в прочие системы счисления производится с помощью правил умножения и деления. При этом целая и дробная части переводятся отдельно.

АЛФАВИТ 2-чной системы счисления: 0 1

АЛФАВИТ 8-ричной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7

АЛФАВИТ 10-чной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

АЛФАВИТ 16-ричной системы счисления: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

Для перевода числа из десятичной системы счисления в любую другую систему счисления нужно делить «до упора» это число на основание той системы (основание системы – это количество символов в ее алфавите ), в которую переводим число, а потом прочесть остатки справа на­лево. Для пе­ревода числа из любой системы счисления в десятичную нужно умножить содержимое каждого разряда на основание системы в степени рав­ной поряд­ковому номеру разряда и всё сложить. Перевод числа из восьмеричной сис­темы в двоичную осуществляется заменой слева направо восьмеричной цифры тремя двоичными цифрами. Перевод числа из двоичной системы счисления в восьмеричную осуще­ствляется заменой справа налево каждой триады двоичных цифр на одну восьмеричную цифру.

Для перевода числа из десятичной системы счисления в любую другую систему счисления можно воспользоваться стандартной программой Каль­кулятор .

Набрав число и щелкнув на одном из переключателей Hex , Dec , Oct или Bin , получим представление этого числа в соответствующей системе.

Как отмечалось, двоичная сис­тема счисле­ния, будучи естественной для ЭВМ, не удобна для восприятия чело­ве­ком. Большое количе­ство разря­дов двоичного числа по сравнению с соответ­ст­вующим десятичным, однооб­раз­ное чередование единиц и нулей является ис­точником ошибок и затруд­нений чтения двоичного числа. Для удобства записи и чтения двоичных чи­сел (но не для работы цифровых вычислительных машин! ), необходима бо­лее удоб­ная для записи и чтения система счис­ления. Такими являются сис­темы с ос­нова­нием 2 3 = 8 и 2 4 = 16, т.е. восьмеричная и шестнадцатеричная сис­темы счисления. Названные системы удобны тем, что в них, с одной сто­роны, обеспечивается чрезвычайно лег­кий перевод из двоичной сис­темы (а также обратный перевод ), т.к. основание системы – степень числа 2, с дру­гой - со­храняется компактный вид числа. Восьмеричная система широко ис­пользо­валась для записи машин­ных программ в ЭВМ 1 и 2 поколений. В на­стоящее время используется, в ос­нов­ном,

шестнадцатеричная система. Приведем пример соответствия шестна­дца­теричной и двоичной системы:

Пример для тетрад :

0000 = 0; 0001 = 1; 0010 = 2; 0011 = 3; 0100 = 4; 0101 = 5; 0110 = 6; 0111 = 7; 1000 = 8; 1001 = 9; 1010 = A; 1011 = B; 1100 = C; 1101 = D; 1110 = E; 1111 = F.

В ЭВМ используется представление информации в виде «машин­ного слова», длина которого равна некоторому числу бит, характерному для дан­ного типа ЭВМ. В ЭВМ первых поколений использовались ма­шинные слова различной длины, например 45 бит и т.д., то есть не равные це­лому числу байт. В современных компьютерах длина слова обычно 4 или 8 байт (в пер­вых моделях персональных компьютеров было 1 или 2 байта ).

Слово в машинной памяти

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

старший байт младший байт