Единицы измерения количества информации

Бит -минимальная единица измерения информации. Бит соответствует одному двоичному разряду и может принимать значения1или0.

Байт- равен8бит. Одинбайтможетпринимать256различныхзначений2⁸ = 256,напримерположительныхце­лыхчисел от «все биты выключены»00000000до «все битывключены»11111111₂ = 255₁₀

Биты, составляющие байт, пронумерованы справа налево, от 0 до 7:

1Кбайт=2¹⁰ байт

1Мбайт=2¹⁰Кбайт

1Гбайт=2¹⁰Мбайт

1Тбайт=2¹⁰Гбайт

Разрядная сетка

Разряднаясетка— это количество двоичных разрядов, ко­торое отводится в памяти компьютера для хранения числа или символа.

Размер разрядной сетки обычно равен машинному слову. Машинное слово— наибольшая последовательность (вектор) битов, которую процессор может обрабатывать как единое целое. Число битов в слове может быть равно8,16, 32 или64.

Объект и предмет информатики.

Информационные ресурсы.

Информатика - научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности.

Объектинформатики - как сами ЭВМ, так и основанные на них и телекоммуникационных технологиях ИС различного класса и назначения.

Предметинформатикипредставляет информационный обмен между людьми, возникающий в связи с их совместной деятельностью.

ИТ–комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации.

Структура современной информатики.

Теоретическаяинформатика – ряд математических разделов, опирающихся на математическую логику, включает теорию алгоритмов и автоматов, теорию информации, теорию кодирования, теорию формальных языков и грамматик, исследование операций и т.д.

Вычислительнаятехника – раздел, изучающий назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств.

Программирование – разработка систем программного обеспечения (ПО), разделы современного программирования: создание системного ПО, прикладного ПО, разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка операционных систем.

Информационныесистемы – раздел информатики, связанный с решение м вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах. Это и информационно-справочные системы, информационно – поисковые системы, глобальные системы хранения и поиска информации.

Искусственныхинтеллект – область информатики, в которой решаются проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой, математикой и т.п. 50 лет идут исследования в этой области. Направления: моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и др.

Информационные ресурсы.

Ресурс – запасы, источники чего-нибудь (словарь русского языка С.Н. Ожегова). Материальные ресурсы, природные ресурсы, трудовые, финансовые, энергетические.

Информационные ресурсы – отдельные документы, отдельные массивы документов, документы и массивы документов в ИС (библиотеки, архивы, фонды, банки данных, и т.д.).

ИР – это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальном носителе.

Вычислительная система (ВС)

Это совокупность взаимодей­ствующих элементов, предназначенная для управления вычисли­тельным процессом.

Она состоит из технического и программного обеспечения. Следовательно, в качестве вычислительной системы можно рассматривать компьютер, так как это техническое устрой­ство (точнее, совокупность устройств) для автоматической обра­ботки, хранения и представления информации. Компьютер состо­ит из множества частей (подсистем), каждая из которых выполняет свою уникальную функцию.

Основными потоками в компьютере являются информацион­ные потоки. Входная информация поступает в компьютер через устройства ввода (мышь, клавиатура), процесс обработки инфор­мации происходит в системном блоке. Готовая информация посту­пает к пользователю через устройства вывода (монитор, принтер).

Далее, под вычисли­тельной системойбудем понимать совокупность компьютеров и внешних устройств, функционирование которой направлено на выполнение процесса обработки и/или передачи данных.

Развитие ВС тесно связано с эволюцией средств вычислительной техники. С момента создания первой ЭВМ и вплоть до появления малых, микроЭВМ и, наконец, персо­нального компьютера (ПК) системы создавались по принципу централизованной обработки данных. В системах коллективного доступа вычислительные возможности центральной ЭВМ делились между внешними по отношению к ней устройствами — тер­миналами.

Принцип централизованной обработки данных не обеспечива­ет в должной мере надежность процесса обработки, затрудняет развитие вычислительных систем и значительно увеличивает вре­менные затраты в диалоговом многопользовательском режиме.

С появлением ПК в архитектуре вычислительных систем реа­лизуется принцип распределенной обработки данных

Обработка данных, выполняемая на независимых, но связан­ных между собой компьютерах, называется распределенной.

Принцип распределенной обработки данных реализуется в многомашинных ассоциациях. В них могут входить компьютеры различной производительности.

В настоящее время структура таких ассоциаций разрабатывает­ся в двух направлениях: многомашинные вычислительные комплексыи компьютерные сети

Системы коллективного доступа

Вычислительные системы коллективного доступа позволяют нескольким пользователям иметь доступ к одним и тем же данным. При этом каждый пользователь должен иметь свое имя, а возможно, и пароль для идентификации его в системе.

В настоящее время такие системы строятся на базе сетей ПК, в которых один, как правило, наиболее мощный компьютер, выделя­ется в качестве сервера. На сервере хранятся все данные, которыми пользуются все пользователи сети.

При определенной конфигурации сети пользователи могут не только использовать данные, хранящиеся на сервере, но и запус­кать программы так, что они выполняются на сервере, а пользова­тель на своем компьютере получает только готовые результаты. При этом очередность выполнения заданий от разных пользовате­лей определяется системой очередей: запрос на вычисление от каждого терминала поступает в первую очередь и сразу выполняет­ся, причем время обработки строго ограничено. Если задача не­большая по объему и результат получен, он отправляется пользова­телю. Если же процесс вычисления не закончен, он прерывается, а задача попадает во вторую очередь, к которой процессор обращает­ся только тогда, когда первая очередь пуста. Обработка запроса продолжается с места прерывания и снова ограничена по времени. Задача, требующая длительных вычислений, поступает в третью очередь и т. д. Система очередей не физическая, каждому запросу присваивается номер очереди и номер задачи в очереди. Так реали­зуется разделение времени между пользователями.

Центральная ЭВМ в системе коллективного доступа может ре­шать практически любой класс задач, в том числе задачи повы­шенной сложности.

Надежность любой системы определяется надежностью входя­щих в нее компонентов. Выход из строя одного из терминалов мало сказывается на работе системы коллективного доступа. При выходе из строя центральной ЭВМ: даже кратковременный ее сбой приводит к роковым последствиям для системы в целом.

Многомашинные и многопроцессорные ВС

Многомашинная вычислительная система — это группа объ­единенных с помощью специальных средств сопряжения ЭВМ, выполняющих совместно единый информационно-вычислитель­ный процесс.

Многомашинные вычислительные комплексы (ВК) могут ра­ботать в одном из следующих режимов:

1) 100%-ное горячее резервирование. Все ЭВМ в этом случае исправны и работают параллельно, выполняя одни и те же опера­ции над одной и той же информацией (дуплексный режим). По­сле выполнения каждой команды результаты преобразования сравниваются, и при их совпадении процесс вычислений продол­жается. При этом в памяти каждой ЭВМ в определенный момент находится одна и та же информация. При обнаружении несовпа­дения в результатах обработки неисправная ЭВМ выводится на ремонт;

2) все ЭВМ работают в автономном режиме по автономным рабочим программам.

Задание режимов работы вычислительного комплекса возмож­но программным путем или с помощью команд прямого управле­ния, или с пульта управления комплекса.

По типу организации многомашинные ВК можно разделить на две группы: несвязанные и связанные.

Несвязанные ВК разрабатывались с целью разгрузить цен­тральный процессор от выполнения операций по вводу-выводу данных извне. Они состоят из центральной и периферийной ЭВМ, между которыми нет прямого физического соединения и отсутст­вуют какие-либо совместно используемые аппаратные средства. Целесообразность их применения определяется тем, что операции ввода-вывода информации и вычисления совмещаются во вре­мени.

Связанные ВК включают несколько ЭВМ, которые совместно используют общие аппаратные средства. В таких ВК все ЭВМ мо­гут выполнять различные программы автономно или во взаимо­действии друг с другом.

Основной недостаток многомашинных систем — достаточно в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся ВС становится неработоспособной.

Многопроцессор­ных вычислительных систем (ВС) с мультиобработкой, в составе которых содержится два или несколько процессоров, работающих с единой оперативной памятью, общим набором каналов вво­да-вывода. Наличие единой оперативной системы делает возмож­ным автоматическое распределение ресурсов системы на различ­ных этапах ее работы.

В многопроцессорных системах при решении задач с неболь­шими емкостями памяти возможно одновременное решение на разных процессорах. Если в какой-либо интервал времени требу­ется резкое увеличение емкости памяти, то вся память отдается для решения одной задачи.

Основные особенности построения многопроцессорных систем:

ü система включает в себя один или несколько процессоров;

ü центральная память системы находится в общем пользовании, и к ней должен быть обеспечен доступ от всех процессоров системы;

ü система должна иметь общий доступ ко всем устройствам ввода-вывода, включая каналы;

ü в системе должно быть предусмотрено взаимодействие эле­ментов аппаратного и программного обеспечения на всех уровнях: на уровне системного программного обеспечения, на программном уровне при решении задач пользователей (возможность перераспределения заданий), на уровне обмена данными и др.

Особое место среди ВС занимают систе­мы реального времени(В настоящее время все больше промышленных предприятий оснащают свои производства компьютерной техникой, которая должна реагировать на все события в реальном масштабе времени, т.е. время реакции системы на события должно быть «привязано» к реальным промежуткам времени – секунды, минуты, часы). Они применяются при автоматизации про­изводственных процессов. В такой системе обработка данных про­исходит настолько быстро, что ее промежуточные результаты мо­гут быть использованы в управлении процессом.