Объект и предмет информатики. Структура Информатики

Объект и предмет информатики. Структура Информатики

ОБЪЕКТ ИНФОРМАТИКИ Объектом познания любой науки является некий фрагмент реально­го мира… Объектом информатики выступают, основанные на ЭВМ и телекоммуникационной технике, автоматизиро­ванные информационные…

Структура информатики

Информатика делится на ряд разделов.

Теоретическая информатика

Основная статья: Теоретическая информатика

Теоретическая информатика занимается теорией формальных языков и автоматов, теориями вычислимости и сложности, теорией графов, криптологией, логикой (включая логику высказываний и логику предикатов), формальной семантикой и предлагает основы для разработки Компиляторов языков программирования.

Практическая информатика

Одной из центральных тем практической информатики является инженерия программного обеспечения (англ. Software Engineering). Речь идет о… Практическая информатика предоставляет также необходимые инструменты для…

Техническая информатика

Техническая информатика занимается аппаратной частью вычислительной техники, например основами микропроцессорной техники, компьютерных архитектур и… Еще одним важным направлением является связь между машинами. Она обеспечивает…

Прикладная информатика

Прикладная информатика объединяет конкретные применения информатики в тех или иных областях жизни, науки или производства, например, бизнес-информатика, геоинформатика, компьютерная лингвистика, биоинформатика, хемоинформатика и т.д.

Естественная информатика

Естественная информатика — это естественнонаучное направление, изучающее процессы обработки информации в природе, мозге и человеческом обществе. Она…

Объект и предмет информатики.Информационные ресурсы

Характеристика информационных ресурсов и их потребителя   Основными участниками рынка информационных услуг являются:

Объект и предмет информатики.История развития информатики.

История развития информатики

Предыстория информатики такая же древняя, как и история развития человеческого общества. В предыстории также выделяют (весьма приближенно) ряд… Начальный этап предыстории информатики – освоение человеком развитой устной… Второй этап – возникновение письменности. На этом этапе резко возросли возможности хранения информации. Человек…

Понятие информации. Носители информации .Сигналы

Понятие информации.

Термин «информация» происходит от латинского informatio — разъяснение, изложение, осведомленность. Информация — общенаучное понятие, включающее… С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные. … Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Носители информации.

Обязательно подумайте и запомните источники информации: 1. живая и неживая природа, 2. человеческое общество, 3. космические… Различают дискретную и непрерывную информацию. Дискретная информация…  

Сигнал.

Сигналы могут быть аналоговыми и дискретными. Аналоговый (непрерывный) сигнал отражается некоторой физической величиной,… Приведём пример непрерывного сообщения – человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной. Параметром…

Измерение информации.Энтропия.Количество информации.

Содержательный подход к измерению информации.Сообщение – информативный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику.… Алфавитный подход к измерению информациине связывает кол-во информации с… Вероятностный подход к измерения информации.Все события происходят с различной вероятностью, но зависимость между…

Количество информации.

1 БИТ – такое кол-во информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза. БИТ- это аименьшая единица измерения… Единицы измерения информации: 1байт = 8 бит 1Кб (килобайт) = 210 байт = 1024 байт

Статистическая и семантическая меры информации.

Статистические меры информации

События можно рассматривать как возможные исходы некоторого опыта. Все исходы составляют полную группу событий, или ансамбль. Ансамбль характеризуется тем, что сумма вероятностей всех сообщений в нем… то есть

Семантические меры информации

Семантические меры информации оценивают смысл, содержание информации, ее целесообразность и существенность.

Целесообразность, полезность информации для решения какой-то задачи можно оценить по эффекту, который оказывает полученная информация на решение задачи. Если вероятность достижения цели увеличивается, то информацию следует считать полезной

Понятие информации.Свойство информации.

В философском смысле информация есть отражение реального мира. Это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким… В информатике под информацией понимается сообщение, снижающее степень… Изменение некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу сообщений, называется сигналом.

Свойства информации

1. Объективность информации. Понятие объективности информации относительно. Более объективной является та информация, в которую методы обработки… 2. Полнота информации. Полнота информации характеризует достаточность данных… 3. Адекватность информации. Это степень её соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может…

Основные понятия и операции формальной логики.Законы логики.Логические выражения и их преобразования.Построение таблиц истинности логических выражений.

Основные понятия и операции алгебры логики

Формальной логикой принято называть античную логи­ку, основанную Аристотелем. Это название происходит от основного принципа логики как науки, который гласит, что правильность рассуждения (умозаключения) определяется только его логической формой, или структурой, и не зависит от конкретного содержания входящих в него суждений.

Логика изучает формы мышления с точки зрения их структуры, законы и правила получения некоторого знания. Формами мышления являются: понятие, суждение, умоза­ключение.

Понятие — форма мышления, отражающая существенные свойства предмета или класса однородных предметов. Харак­теризуется содержанием и объемом. Содержание понятия — те признаки предмета, которые позволяют отличить предмет от всех остальных. Объем понятия — множество предметов, каждому из которых принадлежат эти признаки.

Суждение— форма мышления, в которой что-либо утвер­ждается или отрицается о наличии предмета, его свойствах и действиях. Характеризуется содержанием и формой. Со­держанием суждения является его смысл. Форма — способ построения. Суждения бывают истинными и ложными.

Умозаключение — форма мышления, в которой из одно­го или нескольких суждений на основании определенных правил вывода получается новое суждение (вывод, или за­ключение).

В своем развитии логика прошла ряд этапов. Современную логику называют математической. Алгебра высказываний (алгебра логики) — раздел математической логики.

Алгебра логики возникла в середине XIX века в трудах Джорджа Буля. Создание алгебры логики представляло со­бой попытку решать традиционные логические задачи алгебраическими методами.

Учение о высказываниях, называемое алгеброй выска­зываний (алгеброй логики), является первой из формаль­ных логических теорий. Объектами алгебры логики явля­ются высказывания.

Алгебра логики имеет приложения при синтезе релейно-контактных и электронных схем. В этой теории отвлека­ются от содержания высказывания, а рассматривают только то его свойство, что оно представляет собой или истину, или ложь. Тогда высказывание можно рассматривать как величину, которая может принимать два значения: «истина» и «ложь». Высказывания обозначаются прописными латин­скими буквами А, В, С, D ..., а их значения «Истина» или «Ложь» можно записывать как TRUE и FALSE, или Т и F, или 1 и 0, или И и Л.

Примеры высказываний:

«Луна — спутник Земли».

«Все числа — целые».

 

Над высказываниями в алгебре логики определяются сле­дующие основные логические операции, в результате кото­рых получаются новые, составные высказывания:

 

Логическое отрицание (инверсия) — это логическая опе­рация, применяемая к одному высказыванию. Высказыва­ние А есть высказывание, которое ложно, когда А истинно, и истинно, когда А ложно. Высказывание называется отри­цанием А.

Возможные обозначения отрицания: ¬A, not А, не А.

 

Логическое умножение (конъюнкция) — это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ис­тинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказы­вания истинны.

Возможные обозначения конъюнкции: A И В, А & В, A AND В, А·В, А U В, АВ.

 

Логическое сложение (дизъюнкция)— это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ис­тинным тогда и только тогда, когда истинно хотя бы одно из высказываний.

Возможные обозначения дизъюнкции: А ИЛИ В, A U В, A OR В, А + В, А || В.

 

Логическое следование (импликация) — это высказыва­ние ложно тогда и только тогда, когда А истинно, а В лож­но.

Возможные обозначения импликации: А®В, А => В.

 

Эквивалентность — это высказывание истинно тогда и только тогда, когда А и В оба истинны или оба ложны.

Возможные обозначения эквивалентности: А ~ В, А U В.

 

Всякое сложное высказывание, составленное из некото­рых исходных высказываний посредством логических опе­раций, будем называть логическим выражением. Его также называют формулой алгебры логики.

Исходные высказывания могут быть логическими кон­стантами (если имеют постоянное значение «истина» или «ложь») или логическими переменными.

Переменные высказывания — это такие переменные, зна­чениями которых могут быть любые наперед заданные про­стые высказывания — константы.

Логические операции позволяют каждой формуле при за­данных значениях входящих в нее высказываний приписать одно из двух значений: 0 или 1. Тем самым каждая формула может рассматриваться как некоторый способ задания или реализации функции алгебры логики. Логическая функ­ция — это функция, определенная на множестве значений (истина, ложь) и принимающая значение из того же множе­ства. Например: F1 = А&В, F2 = AUB.

Функцию можно задавать как в виде формулы, так и в виде таблицы, которая содержит все наборы значений пере­менных и значения функции на этих наборах. Такую таб­лицу называют таблицей истинности.

 

Таблица простейших логических функций:

 

Отрицание

Конъюнкция

Дизъюнкция

Следование

Эквивалентность

A

¬А

A

B

A&B

A

B

AUB

A

B

А®В

A

B

АUВ

 

Логические выражения и их преобразования

Например: А ® В = ¬A U В А U В = (¬А & ¬В) U ¬ (A & В)

Позиционные системы счисления.

Число X позиционной системы счисления с основанием p представляется в виде: x=anxpn+a a1xp1 +a0xp0, где an…a0 - цифры в представлении данного числа.…

Двоичная система счисления

Двоичная система используется в цифровых устройствах, поскольку является наиболее простой и удовлетворяет требованиям: - Чем меньше значений… Таблица сложения двоичных чисел: 0+0=0; 0+1=1; 1+0=1; 1+1=10 перенос 1 (англ.… Таблица умножения двоичных чисел: 0x0=0; 0x1=0; 1x0=0; 1x1=1;

Десятичная система счисления

Набор цифр от 0 до 9 с основанием 10.
Пример: 5²2¹7⁰, 3^-14^{- 2}=5x10² + 2x10¹ + 7x10⁰ + 3x10^-1 + 4x10^-2.

Шестнадцатеричная система счисления

Набор цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.
Перевод чисел из десятичной системы счисления в другую (с основанием p) осуществляется с помощью правила деления для целой части и правила умножения для дробной части.
Пример перевода чисел из десятичной в двоичную систему счисления: 37,4510 – N2

Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов.

Понятие алгоритма.

Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово…

Свойства алгоритмов

• Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение… • Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи… • Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого…

Способы записи алгоритмов. Формальное исполнение алгоритмов.

Способы записи алгоритмов.

· словесная(запись на естественном языке); Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных.… Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания: … -Строго не формализуемы

Понятие алгоритма.Основные алгоритмические конструкции.

Понятие алгоритма.

Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово… Основные алгоритмические конструкции:

Ветвящийся алгоритм.

Базовая структура "ветвление". Определяет выполнение действий в зависимости от выполнения условия. Каждый из путей ведет к общему выходу,…

Циклический алгоритм

Повторяющееся выполнение действий (групп действий),зависящее от выполнения условия, называется циклом.

Любой цикл состоит из трех частей: начала, проверки и тела цикла. Начало – всегда первая часть цикла. Главная его функция – подготовить цикл. Проверка определяет момент выхода из цикла.

Базовая структура "цикл". Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла.

Языки прогаммирования,их классификация

Язы́к программи́рования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением

КЛАССИФИКАЦИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

2.1. Машинно – ориентированные языки

Машинно – ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно –ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно – зависимых языков:

- высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения);

- возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;

- предсказуемость объектного кода и заказов памяти;

- для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;

- трудоемкость процесса составления программ ( особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;

- низкая скорость программирования;

- невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.

Машинный язык

В новых моднлях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно – аппаратным путем реализовывать более сложные команды,…

Языки Символического Кодирования

Использование символических адресов – первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных (физических) адресов содержат символические адреса. По…

Автокоды

В различных программах встречаются некоторые достаточно часто использующиеся командные последовательности, которые соответствуют определенным… В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие… Обе указанных системы используют трансляторы с ЯСК и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода. …

Макрос

Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму - называется Макрос (средство замены).

В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макроопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов-выдача выходного текста.

Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.

2.2. Машинно – независимые языки

Машинно – независимые языки– это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС.

Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка(задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ.

Т.о., командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.

2.2.1. Проблемно – ориентированные языки

С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач. Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно – ориентированные языки. Эти языки, языки ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.

Проблемных языков очень много, например:

Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач;

Simula, Слэнг - для моделирования;

Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами.

Об этих языках я расскажу дальше.

Универсальные языки

Программы в Пл/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не…

Диалоговые языки

Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач,… Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем… Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик.

Непроцедурные языки

Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицы решений дают возможность в наглядной форме определить, какие…

Общие сведения о мировой глобальной сети Интернет.История появления.

Интернет — глобальная информационная сеть, влияние которой на современное информационное обслуживание неоценимо.

Но парадокс в том, что Интернета (Internet), как физической компьютерной сети, просто не существует. Интернет — это всемирное сообщество самых разнообраз­ных компьютерных сетей, общающихся между собой по каналам связи. Интернет — это всемирная глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие глобальные, региональные и локальные сети. Иначе говоря, Интернет — это сеть сетей, опуты­вающих весь земной шар.

В мировых масштабах эта сеть выглядит фантастически сложной и запутанной, имеет свое «население» и живет собственной жизнью. Поэтому и говорят о вирту­альном (кажущемся) городе, а чаще даже о виртуальной стране или мире. Интер­нет — это загадочный и манящий мир без границ. Уже сейчас Интернет объединя­ет сотни миллионов пользователей во всем мире, и каждый год население этой страны примерно удваивается.

Общие сведения о сети Интернет

Базой для организации сети Интернет явилась компьютерная сеть министерства обороны США ARPANet; (АRРА —Advanced, Research, Projects, Agency), создан­ная в начале 70-х годов для связи компьютеров научных организаций, военных учреждений и предприятий оборонной промышленности. Сеть строилась при участии Пентагона как устойчивая к внешним воздействиям закрытая инфраструк­тура, способная выжить в условиях ядерного нападения, то есть огромное внима­ние уделялось ее надежности.

Со временем сеть утратила стратегическое значение; ее основными клиентами стали частные лица и негосударственные компьютерные сети. Само название Интернет («между сетей») показывает ее назначение: объединение отдельных локальных, региональных и глобальных сетей в единое информационное пространство. Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в состав сетей, подключенных к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют.

Российскому Интернету положило начало создание в начале 1990 года на базе Курчатовского института атомной энергии компьютерной сети Ке1сот. Уже к концу 1990 года в сеть интегрировалось более 30 локальных сетей разных организаций, что позволи­ло осуществить ее официальную регистрацию и подключение к мировой сети.

В настоящее время Интернет — это глобальная, межконтинентальная сеть; она объединяет десятки миллионов компьютеров и локальных сетей, а ее услугами по разным оценкам пользуются от 100 до 250 млн человек. Точная цифра неизвестна, поскольку сеть не имеет единого центра управления и не является чей-либо собственностью — в этом важное отличие Интернета от других компьютерных сетей. По обоснованным прогнозам, в 2002 году число ее пользователей должно превы­сить 300 млн человек. В России на начало этого столетия количество пользователей по статистическим оценкам составило более 2 млн человек, причем количе­ство пользователей ежегодно увеличивается примерно в 1,5 раза,

В Интернете нет ни президента, ни главного инженера, никакого официального органа управления. Хотя президенты и прочие высшие официальные лица могут быть у сетей, входящих в Интернет. В целом же в Интернете нет единственной авторитарной фигуры.

Направление развития Интернета определяет «Общество Интернет» (ISОС —internet Society). ISОС — это организация, действующая на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета.

Совет старейшин (IАВ —internet Architecture Board, или «Совет по архитектуре Интернета») представляет собой группу приглашенных лиц, которые добровольно изъя­вили принять участие в его работе. Совет регулярно собирается, чтобы утверждать стандарты и распределять ресурсы (например, адреса — точнее, сам IАВ присвоением адресов не занимается, он устанавливает правила присвоения адресов). Интернет ра­ботает благодаря наличию стандартных способов взаимодействия компьютеров и при­кладных программ друг с другом. Наличие таких стандартов позволяет без проблем связывать между собой компьютеры производства разных фирм. IАВ несет ответствен­ность за эти стандарты, решает, нужен ли тот или иной стандарт и каким он должен быть. Если возникает необходимость в каком-нибудь новом стандарте, IАВ рассмат­ривает проблему, принимает этот стандарт и объявляет об этом по сети.

Пользователи Интернета могут высказывать свои мнения по организации Интер­нета на заседаниях инженерной комиссии IETF(internet Engineering Task Forse). IETF— еще один общественный орган; он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета. Если возникает достаточно важная проблема, IETF формирует рабочую группу для дальнейшего ее изучения. Посещать заседания IETF и входить в состав рабочих групп может любой пользователь. Рабочие группы выполняют много различных функций — от выпуска документации и принятия решений о том, как сети должны взаимодей­ствовать между собой в специфических ситуациях, до изменения значений битов в определенном стандарте. Рабочая группа обычно составляет доклад. Это может быть либо предоставляемая всем желающим документация с рекомендациями, которым следовать не обязательно, либо предложение, которое направляется в IАВ для принятия в качестве стандарта.

При работе в Интернете должны соблюдаться правовые нормы. Прежде всего, при отправке чего-либо, в том числе и битов, через государственную границу следует руководствоваться законами, регулирующими экспорт, и в первую очередь, пра­вовыми нормами, касающимися интеллектуальной собственности и лицензий.

История появления Интернета.

В 1972 был открыт доступ для университетов и исследовательских организаций, в результате чего сеть стала объединять 50 университетов и… Ну а как же Интернет стал столь популярен и развит, а толчок к этому, а также… Основы того, что мы сегодня понимаем под WWW, заложил в 1980-е годы Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee) в процессе работ…

Общие сведения о мировой глобальной сети интернет.Принципы работы.

Принципы работы в сети Интернет

Суть технологии гипертекста состоит в том, что текст структурируется,т. е. в нем выделяются слова-ссылки. При активизации ссылки (например, с… Ссылки в документе обычно выделяются цветом и подчеркиванием. Например, по… Технология WWW позволяет создавать ссылки (их иногда называют гиперссылками), которые реализуют переходы не только…

Общие сведения о мировой глобальной сети интернет. Система адресации

Адресация в Интернет

IP-адреса

A. Множество пакетов образует поток информации, который принимается пользовательским ПК B. Затем "разрозненные пакеты", прибывшие из сети собираются в… C. Для того, чтобы пакет нашел своего адресата - каждому ПК присваивается IP-адрес (при регистрации у провайдера).

Общие сведения о мировой глобальной сети Интернет.Доменная система имен.

Доменная система имен

Доменная система имен ставит в соответствие числово­му IP-адресу каждого компьютера уникальное доменное имя. · Доменные адреса присваиваются в Центре сетевой информации Интернет… · Крайняя правая группа букв обозначает домен верхнего уровня.

Локальные вычислительные сети.(ЛВС) и их возможности. Классификация ЛВС по топологии.

Под локально-вычислительной сетью понимается совокупность взаимосвязанных и распределенных по сравнительно небольшой территории вычислительных ресурсов, взаимодействие которых обеспечивается специальной системой передачи данных. Такая сеть обычно предназначается для сбора, передачи рассредоточенной и распределенной обработки информации в пределах одного предприятия или организации. Она может быть ориентирована на выполнение определённых функций в соответствии с профилем деятельности предприятия. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями. Вычислительные сети являются дальнейшим развитием вычислительных систем разобщенного типа. Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:

· по степени территориальной рассредоточенности различают:

1. Крупномасштабные или глобальные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с расстоянием между звеньями от сотен до нескольких тысяч километров.

2. Региональные сети, расположенные в пределах определенного территориального региона (города, области и т. д.).

3. Локальные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию R=1-10км.

· по функциональным, информационным ( по способу хранения и доставки информации) и структурным признакам;

· по способу управления ресурсами сети;

· по методу передачи данных.

Подавляющая часть компьютеров западного мира объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации показывает, что около 80 процентов всей пересылаемой информации замыкается в рамках одного офиса, поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемы локальные вычислительные сети. Локальные вычислительные сети отличаются от других тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью.

Локальные сети предназначены для реализации таких прикладных функций, как передача файлов, электронная графика, обработка текстов, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи. Локальные сети объединяют ЭВМ, терминалы, устройства хранения информации, переходные узлы для подключения к другим сетям и др. Локальные сети составляют один из быстроразвивающихся секторов промышленной средств связи, локальную сеть часто называют сетью для автоматизированного учреждения. Локальная сеть характеризуется следующими характеристиками:

· каналы обычно принадлежат организации пользователя;

· каналы являются высокоскоростными ( 1- 400 Мбитс);

· расстояние между рабочими станциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч метров;

· локальная сеть передает данные между станциями пользователей ЭВМ (некоторые локальные сети передают речевую и видеоинформацию);

· пропускная способность у локальной сети как правило больше, чем у глобальной сети;

· канал локальной сети обычно находится в монопольной собственности организации, использующей сеть;

· интенсивность ошибок в локальной сети ниже по сравнению с сетью на базе телефонных каналов;

· децентрализация терминального оборудования, в качестве которого используются микропроцессоры, дисплеи, кассовые устройства и т.д.

· данные передаются по общему кабелю, к которому подключены все абоненты сети;

· возможность реконфигурации и развития путем подключения новых терминалов;

· наличие локальной сети позволяет упростить и удешевить персональные ЭВМ, поскольку они коллективно используют в режиме разделения времени наиболее дорогие ресурсы: дисковую память и печатающие устройства

Классификация ЛВСпо топологии.
Этот признак определяет способы соединения узлов сети и обмена информацией между ними. Различают широковещательные, последовательностные и смешанные топологии. К широковещательным топологиям относят архитектуру «шина» или «магистраль» (все узлы присоединяются к магистральному кабельному сегменту, данные передаваемые одной станцией доступны для всех); «звезда» - каждая рабочая станция связана с центральным узлом отдельным каналом, центральный узел осуществляет трансляцию данных одного узла к остальным.
К последовательностным топологиям относят архитектуру «кольцо» - каждый узел «слышит» только данные от двух соседних узлов. При необходимости осуществляет их дальнейшую трансляцию.

Топология сети — это
логическая схема соединения компьюте­ров каналами связи. Чаще всего в локальных
сетях используется одна из трех основных топологий: моноканальная (шинная),
коль­цевая или звездообразная.

Шинная топология. При шинной
топологии (рис. 13.1) среда передачи информации представляется в форме
коммуникацион­ного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непос­редственно
вступать в контакт с любой рабочей станцией, имею­щейся в сети. На концах
коммуникационного пути размещаются терминаторы, служащие для гашения сигнала

Локальные вычислительные сети(ЛВС) и их возможности.Классификация ЛВС по взаимодействию компьютеров в сети.

Классификация ЛВС по взаимодействию компьютеров в сети.

ЛВС различаются и по взаимодействию компьютеров в сети. При этом различают как простые, так и серверные ЛВС. В простых ЛВС компьютеры, например, могут быть соединены между собой через последовательные порты. В этом случае имеется возможность копировать файлы с одного компьютера на другой, если воспользоваться программой INTER LINK, которой снабжены MS DOS 6.0 и 6.2.

Многие сети поддерживают разделение сетевых компьютеров на серверные и рабочие станции. Основу таких сетей составляют PC, каждая из которых функционирует как клиент, запрашивая определенные ресурсы, которыми обладает сервер. Такими ресурсами у сервера могут быть базы данных (сервер базы данных), принтер (принтер-сервер), процессор (вычислительный сервер), файловая система (файло­вый сервер) и др. Такая модель взаимодействия получила определение "клиент-сервер".

Например, в том случае, если сервер обеспечивает доступ только к файлам базы данных для каждой PC, то такая модель взаимодействия получила название "файл-сервер". В этом случае документ, физически оставаясь записанным в памяти файл-сервера может редактироваться, просматриваться сотрудниками на PC. Если к серверу подключено несколько принтеров и он обеспечивает печать документов для всей организации - это сервер печати. Если к компьютеру подключено несколь­ко факс-модемов, это факс-сервер, принимающий и передающий документы сразу по нескольким каналам связи.

В серверных ЛВС функции управления сети выполняет сетевая операционная система, которая устанавливается на более мощном чем у PC серверном компьюте­ре. Известными разработчиками сетевых программных продуктов для серверных ЛВС являются фирмы Novell и Microsoft.

Работа сложной вычислительной сети невозможна без управления. Поэтому функции управления вычислительной сетью возлагаются на администратора сети. В обязанности администратора сети входят физическая и программная организация работы сети, управление трафиком, поддержание в рабочем состоянии сетевого программного обеспечения и оборудования.

Исходя из СОД различают следующие способы обработки данных: централи­зованная, децентрализованная, распределенная.

Централизованная обработка данных предполагает наличие вычислительно­го центра (ВЦ). При этом способе пользователь доставляет на ВЦ исходную инфор­мацию и получает результаты обработки этой информации в виде результативных документов. Основными недостатками такого способа обработки информации явля­ются: большая загруженность ВЦ, регламентация сроков исполнения заданий, слож­ность и трудоемкость налаживания связи.

Способ децентрализованной обработки связан с появлением ПК. Существу­ют несколько видов технологии децентрализованной обработки данных. Один из них основан на автономных компьютерах, не объединенных в локальную сеть. При этом информация храниться в отдельных файлах и на отдельных дисках. Недостат­ки такого способа: дублирование данных, невозможность обработки больших объе­мов информации, слабая технологическая взаимоувязка задач, низкая защита от несанкционированного доступа.

Другая технология предусматривает объединение компьютеров в ЛВС, при этом локальная сеть может дополняться специальными серверами. Этот способ ос­нован на распределении функций обработки данных между различными компьюте­рами, включенными в сеть. При этом каждый компьютер предназначен для решения определенного класса задач или задач своего уровня. Получающаяся в этом случае система распределенной обработки данных и управления обеспечивает более вы­сокую производительность, надежность, и, следовательно, эффективность исполь­зования вычислительных ресурсов

Локальные вычислительные сети(ЛВС)и их возможности.Коммутационное оборудование.

Для связи между источником сигнала (компьютера, DVD-проигрывателя, видеокамеры) и воспроизводящим устройством (проектором, плазменной или… Коммутационное оборудование используется для того, чтобы можно было обеспечить… Применяется такое оборудование в самых разных электрических сетях. Это могут быть сети жилых помещений, офисов,…

Виды современного коммутационного оборудования

1. Интерфейсы, служащие для подключения источника сигнала к средствам его отображения. 2. Коммутационные кабели, которые связывают между собой все элементы… 3. Коммутаторы сигналов, направляющие источник сигнала на одно средство отображения или несколько.

Сферы применения коммутационного оборудования

На сегодняшний день системы коммутации применяются в самых различных электросетях:

• сетях офисов;
• сетях жилых зданий;
• сетях административных зданий;
• сетях промышленных зданий.

На всех перечисленных объектах при планировании и проведении электропроводки должны учитываться возможности дальнейшего применения коммутационного оборудования

Иерархическая модель взаимодействия открытых систем.

Иерархическая модель данных — представление базы данных в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Иерархическое описание ЭВМ

Принципы структурного описания предполагают введение следующих понятий: • система — совокупность элементов, объединенных в одно целое для достижения… • структура системы — фиксированная совокупность элементов системы и связей между ними;

История развития вычислительной техники,средств и методов программирования. Поколения ЭВМ

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период… Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения.…  

Класическая архитектура ЭВМ.

  В общих чертах работу компьютера можно описать так. В начале с помощью… Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления. Таким образом, управляющее устройство…

КЛАССИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА ЭВМ II ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня.

Ранее все вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде. Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации - текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Еще одной поистине революционной идеей, значение которой трудно переоценить, является предложенный Нейманом принцип «хранимой программы». Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма трудоемким занятием: например, для изменения программы машины ENIAC требовалось несколько дней (в то время как собственно расчет не мог продолжаться более нескольких минут - выходили из строя лампы). Нейман первым догадался, что программа может также храниться в виде набора нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Схема устройства такой ЭВМ представлена на рисунке 2.1. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные-управляющих сигналов от процессора к остальным узлам ЭВМ

Рисунок 2.1 - Архитектура ЭВМ, построенной на принципах Фон Неймана

Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок - процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств (сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных, в том числе и арифметических, операций, согласование работы узлов компьютера). Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно» и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом. На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается - определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти.

В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством - счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название «фон-неймановской архитектуры». Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день - фон-неймановские машины. Исключение составляют лишь отдельные разновидности систем для параллельных вычислений, в которых отсутствует счетчик команд, не реализована классическая концепция переменной и имеются другие существенные принципиальные отличия от классической модели (примерами могут служить потоковая и редукционная вычислительные машины).

По-видимому, значительное отклонение от фон-неймановской архитектуры произойдет в результате развития идеи машин пятого поколения, в основе обработки информации в которых лежат не вычисления, а логические выводы.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ЭВМ

Как отмечалось выше, появление третьего поколения ЭВМ было обусловлено переходом от транзисторов к интегральным микросхемам. Значительные успехи в… Наличие интеллектуальных контроллеров внешних устройств стало важной… Контроллер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой «вверенного ему» внешнего…