Фундаментальные основы информатики. История создания. Представление информации в ЭВМ

1. Информатика

Фундаментальные основы
информатики

2. Фундаментальные основы информатики

Информатика - это область человеческой деятельности,
связанная с процессами преобразования информации с
помощью ПЭВМ.
Информатика – отрасль народного хозяйства, объединяющая
совокупность предприятий разных форм собственности,
занимающихся производством компьютерной техники и
программных продуктов.
Информатика – фундаментальная наука, занимающаяся
разработкой методологии создания информационного
обеспечения процессов управления объектами на базе
компьютерных информационных систем.
Информатика – прикладная наука, которая занимается
разработкой информационных систем и технологий.

3. Фундаментальные основы информатики

Одним из основных понятий информатики является понятие
«информационная технология».
К числу инструментальных информационных технологий можно
отнести гипертекстовые технологии, машинную графику,
телекоммуникационные методы доступа, мультимедиа и др.
К прикладным информационным технологиям относятся:
банковские и биржевые технологии, технологии менеджмента,
налоговые технологии и технологии управления.
Информационные технологии являются предметом
рассмотрения информатики.

4. История развития и классификация ЭВМ

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство
для вычислений.
Самый древний инструмент для счета – человеческая рука. От
нее возникли пятеричная, десятеричная и двадцатеричная
системы счисления.
Самый первый механизм – абак (перемещение камешков по
желобу), похожий на счеты.
В 40-х гг. XVII в. Блез Паскаль изобрел механическое
устройство, позволяющее складывать числа.
В XIX в. Чарльз Беббидж соединяет идею механической
машины с программным управлением.
В конце 30-х гг. XX в. американцы построили ЭВМ,
включающую в себя элементы сложения и вычитания,
электронную память, механические компоненты.

5. История развития и классификация ЭВМ

До конца 40-х гг. XX в. был создан ряд машин, в основу
которых были положены принципы универсальных ЭВМ
(первая появилась в Кембридже, в Англии).
Основоположником отечественной вычислительной техники
стал С.А. Лебедев. Это была малая электронная счетная
машина (МЭСМ).
Первый компьютер был построен в 1949 г. английским
исследователем Морисом Уилксом в соответствии с
принципами Джона фон Неймана :
АЛУ – арифметико-логическое устройство;
УУ – устройство управления, которое организует процесс
выполнения программ;
ЗУ – запоминающее устройство или память;
ВУ – внешние устройства для ввода и вывода информации.

6.

Основные принципы
построения компьютеров по
Нейману
АЛУ
УУ
ВУ
ЗУ
Одинарные линии – управляющие связи;
Двойные - информационные.

7. История развития и классификация ЭВМ

В современных компьютерах – АЛУ и УУ , как правило,
объединены в единое устройство - центральный процессор.
В 50–е гг. появилось первое поколение машин ( «Урал», М-2).
Это были машины ламповые, программирование - в машинных
кодах.
В 60-е гг. появилось второе поколение машин (БЭСМ-24,
«Минск-22». Машины работали на транзисторах, программы
писались на языках высокого уровня («Фортран», «Алгол»,
«Бейсик»).
В 70-е гг. появились машины третьего поколения. Это –
машины на интегральных схемах; появились диски,
операционные системы, пакеты программ. К машинам этого
вида относятся ЕС ЭВМ, СМ-ЭВМ ( это – машины единой
серии).

8. История развития и классификация ЭВМ

В 80-е гг. появились машины четвертого поколения. Это были
мини-ЭВМ, макро-ЭВМ, ПЭВМ. Использовались дисплеи, гибкие
диски, диалоговый режим работы. К машинам этого типа
относятся - ЕС-1840, IBM PC/AT, ЕС-1842 и др.
Разработаны языки программирования высокого уровня (
ФОРТРАН, Си, С++, Паскаль, Бейсик, Лого, Форт, Лисп и др.).
В это время появились IBM PC с 16-разрядным
микропроцессором Intel-8088 с разработанным фирмой
Microsoft программным обеспечением.
В 1983 был выпущен компьютер IBM PC XT, имеющий
встроенный жесткий диск, а в 1985 – IBM PC AT на основе
нового микропроцессора Intel-80286, работающего в 3-4 раза
быстрее.
Пятое поколение – это машины «искусственного интеллекта».
Основу всех современных ЭВМ составляют микропроцессоры.

9. История развития и классификация ЭВМ

ПЭВМ подразделяются на бытовые, профессиональные
и мощные ПЭВМ.
По характеру области применения средства
вычислительной техники разделяют на универсальные и
специализированные.
По принципам действия средства вычислительной
техники подразделяют на цифровые и аналоговые.

10. Представление информации в ЭВМ

Системы счисления – это способ представления информации с
помощью специального алфавита символов, называемых цифрами.
Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.
Десятичная система счисления имеет основание системы «10».
Используемые символы: 0-9.
Двоичная система счисления имеет основание системы «2».
Используемые символы: 0 и 1.
Восьмеричная система счисления имеет основание системы «8».
Используемые символы : 0-7.
Шестнадцатеричная система счисления имеет основание системы
«16». Используемые символы : 0-9, буквы от A до F.
При переходе от десятичной системы счисления к двоичной,
восьмеричной и шестнадцатеричной используется для целой части
числа метод последовательного деления на число, равное основанию
этой системы счисления.
Минимальная единица информации в двоичном коде – 1 бит.

11. Представление информации в ЭВМ

1 байт – 8 бит – соответствует одному
вводимому символу для большинства
кодировочных таблиц (ASCII, КОИ-8 и т.п.
1 килобайт (КВ) – 1024 байт;
1 мегабайт (МВ) – 1024 килобайт;
1 гигабайт (GB) - 1024 мегабайт и т.д.

12. Кодирование данных двоичным кодом

Двоичное кодирование основано на представлении данных
последовательностью двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются
двоичными цифрами, по английски – binary digit или bit (бит).
Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 ( да или
нет, черное или белое, истина или ложь и т.п.).
Если количество битов увеличить до двух – то можно выразить
четыре различных понятия:
00 01 10 11
Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:
000 001 010 011 100 101 110 111
Общая формула количества независимых кодируемых значений:
N=2m , где m- разрядность двоичного кодирования.

13. Кодирование целых и действительных чисел

Кодировка целого числа: целое число делится пополам до тех пор,
пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность
остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с
последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа:
19 : 2 = 9 +1
9 : 2 = 4 +1
4 : 2 = 2 +0
2:2=1
Таким образом: 1910=100112
1910= 1*20 + 1*21 + 0*22 + 0*23 +1*24

14. Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое
число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода
можно кодировать и текстовую информацию. 8-ми двоичных разрядов
достаточно для кодирования 256 различных символов ( все символы
английского и русского языков, как строчные, так и прописные; все
знаки препинания, знаки арифметических действий некоторые
специальные символы, например, символ «§»).
Институт стандартизации США ввел в действие систему
кодирования
ASCII ( American Standard Code for Information
Interchange – стандартный код информационного обмена США).
В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и
расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127,
а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

15. Кодирование текстовых данных

Аналогичные системы кодирования текстовых данных были
разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой
области действовала система кодирования КОИ-7 ( код обмена
информацией, семизначный).
Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код
обмена информацией, восьмизначный). Эта кодировка имеет широкое
распространение в компьютерных сетях на территории России и в
российском секторе Интернета.
Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка
символов русского алфавита, носит название кодировки ISO
(International Standard Organization – Международный стандарт
организации). На практике данная кодировка используется редко.