Информация и информационные процессы
Оценка 4.7

Информация и информационные процессы

Оценка 4.7
Презентации учебные
pptx
24.12.2019
Информация и информационные процессы
Информация и информационные процессы
Информация и информационные процессы.pptx

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Лекция №1

Информация и информационные процессы. Информационные технологии. История развития информационных технологий.

Информационные технологии в профессиональной деятельности

1

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Понятие информации
Роль информации в живой природе и в жизни людей.
Виды информации

План занятия

2

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. В наиболее общем случае под «информацией» понимаются сведения (данные), которые воспринимаются живым существом или устройством и сообщаются (получаются, передаются, преобразуются, сжимаются, разжимаются, теряются, находятся, регистрируются) с помощью знаков.

Понятие информации

3

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информация в физике

В физике мерой беспорядка, хаоса для термодинамической системы является энтропия системы, тогда как информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы.
По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается.

Энтропия(хаос)

АнтиЭнтропия(порядок)

ИНФОРМАЦИЯ

4

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информация в Биологии

Ярким примером информации в биологии служит, генетическая информация.
Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов.
Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, то есть созданию точных копий организмов из одной клетки.

5

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информация в Кибернетике(науке об управлении)

Описание процессов управления в сложных системах (живых, технике)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информация в Кибернетике(науке об управлении)

Описание процессов управления в сложных системах (живых, технике)

Системы управления

разомкнутые

замкнутые

Контроллер дисковода изменяет
состояние магнитной головки
при записи на диск
(действие)

При изменении скорости водителем
меняются показатели спидометра
(действие, инф. об изменении – параметры)

7

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Социально значимые свойства информации

ИНФОРМАЦИЯ

ПОЛЕЗНАЯ

ПОНЯТНАЯ

АКТУАЛЬНАЯ

ДОСТОВЕРНАЯ

ПОЛНАЯ

8

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ

Глазами люди воспринимают зрительную информацию;
Органы слуха доставляют информацию в виде звуков;
Органы обоняния позволяют ощущать запахи;
Органы вкуса несут информацию о вкусе еды;
Органы осязания позволяют получить тактильную информацию.
Виды информации, которые человек получает с помощью органов чувств, называют органолептической информацией. Практически 90% информации человек получает при помощи органов зрения, примерно 9% — посредством органов слуха и только 1% — при помощи остальных органов чувств.

9

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информационные процессы

Сбор информации
Обработка информации
Передача информации
Хранение информации
Поиск информации

10

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Обработка информации

11

Входная информация – это информация, которую получает человек или устройства.
Выходная информация – это информация, которая получается после обработки человеком или устройством.
Обработка информации — процесс планомерного изменения содержания или формы представления информации.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Обработка информации

12

Обработка информации производится в соответствии с определенными правилами некоторым субъектом или объектом (например, человек или автоматическое устройство).
Входная информация, представленная в символьной форме (знаки, буквы, цифры, сигналы), называются входными данными.
В результате обработки исполнителем получают выходные данные.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Передача информации

13


ИСТОЧНИК

ПОЛУЧАТЕЛЬ

КАНАЛ СВЯЗИ

ИСТОЧНИК

ПОЛУЧАТЕЛЬ

КАНАЛ СВЯЗИ

КОДЕР

ДЕКОДЕР

В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель, а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Хранение информации

14

Носитель информации — материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Поиск информации

15

Поиск информации — это извлечение хранимой информации. Существуют ручной и автоматизированный методы поиска информации в хранилищах.
Методы поиска информации:
● непосредственное наблюдение;
● общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
● чтение соответствующей литературы;
● запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
● другие методы.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Информатика и ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

16

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ИНФОРМАТИКА

17

Информатика - наука об общих свойствах информации, закономерностях и методах её поиска и получения, хранения, передачи, переработке, распространения в квантовых системах, во вселенной, в растительном и животном мире, а также науку о способах её использования для решения задач термодинамики, молекулярной физики.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

18

ИТ — это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительная техника и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. 

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

19

Информационная технология - совокупность конкретных средств, с помощью которых человек выполняет разнообразные операции по обработке информации во всех сферах своей жизни и деятельности.
Информационные технологии предназначены для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

20

1 Этап

2 Этап

3 Этап

РУЧНОЙ (до второй половины XIX в. )

МЕХАНИЧЕСКИЙ (с конца XIX в.)

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ (40 – 60-е гг. XX в.)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

21

5 Этап

6 Этап

4 Этап

ЭЛЕКТРОННАЯ (с начала 70-х гг.)

КОМПЬЮТЕРНАЯ (с середины 80-х гг.)

СЕТЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

22

Если в качестве признака информационных технологий выбрать инструменты, с помощью которых проводится обработка информации (инструментарий технологии), то можно выделить следующие этапы ее развития:
1-й этап (до второй половины XIX в.) – «ручная» информационная технология, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки почтой писем, пакетов.
Основная цель технологии – представление информации в нужной форме.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

23

2-й этап (с конца XIX в.) – «механическая» технология, оснащенная более совершенными средствами доставки почты, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон.
Основная цель технологии – представление информации в нужной форме более удобными средствами.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

24

3-й этап (40 – 60-е гг. XX в.) – «электрическая» технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.
Основная цель информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

25

4-й этап (с начала 70-х гг.) – «электронная» технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы, оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

26

5-й этап (с середины 80-х гг.) – «компьютерная» («новая») технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. Происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Этапы развития ИТ

27

6-й этап – «сетевая технология» (иногда ее считают частью компьютерных технологий) только устанавливается. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

28

Цель информационной технологии - производство информации для анализа человеком и принятие на его основе решения по выполнению какого-либо действия (управленческого решения).
Особенностью ИТ является то, что в ней и предметом и продуктом труда является информация, а орудиями труда - средства вычислительной техники и связи.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

29

Реализации информационных технологий

АСУавтоматизированные системы управления – комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

30

Реализации информационных технологий

АСУТПавтоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т.д.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

31

Реализации информационных технологий

АСНИавтоматизированная система научных исследований – программно-аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

32

Реализации информационных технологий

АОСавтоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т.д.
САПР-система автоматизированного проектирования – программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Общая характеристика и классификация технических средств информатизации

33

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

34

План

Понятие ТСИ
Классификация ТСИ
По принципу действия
По назначению
В зависимости от выполняемых функций

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

35

ТСИ

Технические средства информатизации (ТСИ) — это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемая для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

36

ТСИ

Практически любые технические средства, в том числе и компьютерные, по назначению можно разделить на универсальные, используемые в различных областях, и специальные, созданные для эксплуатации в специфических условиях или сферах деятельности.
Применение универсальных технических средств снижает финансовые затраты на снабжение расходными материалами и ремонт, позволяет использовать типовые решения, облегчает их освоение, эксплуатацию и др.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Классификация ТСИ

37

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

38

Существует деление ТСИ по принципу действия.

В этом случае различают следующие технические средства:
механические — приводятся в движение мускульной силой человека (тележки, пишущие машинки, раздвижные стеллажи и т.д.);
электромеханические — используют в качестве источника движения электродвигатель (лифты и конвейеры для транспортировки носителей информации, стеллажи, электрические пишущие машинки и др.);

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

39

Существует деление ТСИ по принципу действия.

c) электрические — применяют электрические сигналы постоянного или переменного тока, например общее и местное освещение, телефонная и радиосвязь, электрическое табло, датчики электрических сигналов;
d) электронные — различные виды вычислительной техники, телевизоры и промышленное телевидение, электронные датчики сигналов, звуковые колонки, модемы и т.п.;

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

40

Существует деление ТСИ по принципу действия.

e) электронно-механические — проигрыватели и плееры, магнитофоны, видеомагнитофоны и видеоплееры, CD-проигрыватели, музыкальные центры и др.;
f) фотооптические — используют фотоэффект для получения изображений, например фото- и киноаппараты, микрофильмирующие устройства, фотонаборные машины, проекторы, фотооптические датчики сигналов. К ним можно отнести технические средства, использующие лазерные устройства: копиры, принтеры, сканеры, CD-проигрыватели, факсимильные аппараты и др.;

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

41

Существует деление ТСИ по принципу действия.

g) пневматические — например стеллажи и подъемники.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

42

Существует деление ТСИ по назначению.

По назначению ТСИ подразделяют на средства транспортирования, копировально-множительной техники, связи и телекоммуникации, обеспечения безопасности, обучения, компьютерные, аудио- и видеотехнические.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

43

Существует деление ТСИ по назначению.

К средствам транспортирования относят: тележки, ленточные и иные конвейеры и транспортеры, лифты, автотранспорт.
Копировально-множительные средства включают в себя полиграфическое оборудование, копиры (ксероксы), ризографы, средства оргтехники (пишущие машинки, ламинаторы, брошураторы, нумераторы, штемпелеватели, степлеры) и т. п.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

44

Существует деление ТСИ по выполняемым функциям

В зависимости от выполняемых функций все ТСИ можно разделить
на шесть групп.
1. Устройства ввода информации:
■ текста;
■ местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик);
■ мультимедиа (графика — сканер и цифровая фотокамера; звук — магнитофон, микрофон; видео — веб-камера, видеокамера).

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

45

Существует деление ТСИ по выполняемым функциям

2. Устройства вывода информации:
■ текста (монитор);
■ мультимедиа (графика — принтер, плоттер; звук — наушники, акустические системы; видео — видеомагнитофон, видеокамера)
3. Устройства обработки информации:
■ микропроцессор;
■ сопроцессор.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

46

Существует деление ТСИ по выполняемым функциям

4. Устройства передачи и приема информации:
■ модем (модулятор-демодулятор);
■ сетевой адаптер (сетевая плата).
5. Многофункциональные устройства:
■ устройства копирования;
■ устройства размножения;
■ издательские системы.
6. Устройства хранения информации.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ

47

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

48

Единица измерения информации

За единицу количества информации бит принято такое ее количество, которое имеет место при уменьшении неопределенности в два раза.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

49

Единица измерения информации

В компьютере информация представлена в двоичном коде, т. Е. на машинном языке, алфавит которого состоит из двух цифр (0 и 1).
Эти цифры представляют собой по сути два равновероятных состояния.
При записи одного двоичного разряда реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр), т.е. неопределенность уменьшается в два раза. Отсюда следует, что один двоичный разряд несет количество информации в 1 бит.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

50

Единица измерения информации

Число различных символов N, которое можно записать с помощью I двоичных разрядов:

В информатике наиболее
употребляемой единицей измерения количества информации является
байт, причем 1 байт = 8 бит.
Производные единицы измерения количества информации следующие:
1 Кбайт = 210 байт = 1 024 байт;
1 Мбайт = 2 10 Кбайт = 1 024 Кбайт.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВВОДА В ЭВМ

51

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

52

Кодирование информации

Все виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс - 1, нет импульса - 0, т. е. в последовательности нулей и единиц
Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц - машинным языком.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

53

Кодирование числовой информации

Двоичное коgирование числовой информации заключается в том, что числа в компьютере представлены в виде последовательностей
0 и 1, или битов.

Пример: если для кодирования использовать 8 бит, то максимальное обрабатываемое целое десятичное число не может превышать 11111111 в двоичной системе.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ТСИ

54

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Кодировки

КОИ08
CP1251
Cp866
ISO -8859-5
Unicode

55

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

56

Единица измерения информации

Двоичное коgирование текстовой информации используют для кодирования каждого символа 1 байт (8 двоичных разрядов), что позволяет закодировать N = 28 = 256 различных символов, которых обычно бывает достаточно для представления текстовой информации: прописные и строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки, графические символы. Присвоение символу конкретного двоичного кода произведено в соответствии с принятым соглашением, зафиксированным в кодовой таблице.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

57

Единица измерения информации

Двоичное коgирование графической информации Любая графическая информация на экране монитора представляется в виде изображения, которое формируется из точек (пикселов).
В случае обычного черно-белого изображения (без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь лишь два состояния - «черная » или «белая», т. е. для хранения ее состояния необходим 1 бит.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

58

Глубина цвета

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, определяемую числом битов на точку: 4, 8, 16. Каждый цвет можно
рассматривать как возможное состояние точки, и тогда по формуле N = 2I может быть вычислено число цветов, отображаемых на
экране монитора.

объем видеопамяти = число точек х глубина цвета

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

59

Глубина цвета

Сколько видеопамяти в килобайтах потребуется для графического режима
800 х 600 точек и глубине цвета 16 бит на точку?

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

60

Двоичное коgирование звуковой информации по сути представляет собой двоичное кодирование непрерывного звукового сигнала
после его дискретизации, т. е. преобразования в последовательность электрических импульсов - выборок.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

61

Считая, что каждый символ кодируется 16 битами, оцените информационный объем следующего предложения в байтах:
Хорошая жена, хороший дом — что еще надо человеку, чтобы встретить старость?!
Решение
77символов*16 бит = 154 байта

Задача 1

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

62

Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного
сообщения на русском языке, первоначально записанного в 8-битном коде КОИ-8, в 16-битную кодировку Unicode.
При этом информационное сообщение увеличилось на 720 бит. Какова длина сообщения в символах?

Задача 2

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

63

Световое табло состоит из лампочек. Каждая лампочка может находиться в одном из трех состояний («включено», «выключено»
или «мигает»). Какое наименьшее количество лампочек должно располагаться на табло, чтобы с его помощью можно было передать
128 различных сигналов?

34 <128<35
Ответ: 5 Лампочек

Задача 3

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

64

В велокроссе участвуют 250 спортсменов. Специальное устройство регистрирует прохождение каждым из участников промежуточного финиша, записывая его номер с использованием минимально возможного количества битов, одинакового для каждого спортсмена. Каков информационный объем сообщения, записанного устройством, после того как промежуточный финиш прошли
60 велосипедистов?

Задача 4

27 <250<28, 8 бит на одного спортсмена.
Ответ: 60*8=480 бит

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

65

Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512 Кбит/с. Передача файла через данное соединение заняла 20 с.
Определите размер файла в килобайтах.
Ответ: 1280 Кб
512*1024*20/8/1024=1280

Задача 5

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

66

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

67

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при
решении соответствующих классов задач.
Есть открытая и закрытая архитектуры. Архитектуру вычислительного средства следует отличать от его структуры.

Архитектура ЭВМ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

68

Структура вычислительного средства определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки, узлы и т. д.) и описывает связи внутри системы.

Архитектура ЭВМ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

69

В соответствии с принципом открытой архитектуры на основной электронной плате компьютера IВМ РС - системной, или материнской, - размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации (вычисления). Схемы, управляющие всеми остальными (периферийными) устройствами компьютера – монитором, дисками, принтером, реализованы на отдельных платах (контроллерах), которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате - слоты.

Архитектура ЭВМ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

70

К этим электронным схемам подводится
электропитание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий корпус - системный блок. Открытость архитектуры заключается в том, что для IBM Рссовместимых компьютеров все спецификации взаимодействия внешних устройств с контроллерами, контроллеров с системной платой (шиной) доступны.

Архитектура ЭВМ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

71

Классическая Архитектура Фон-Неймана

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

72

Классическая Архитектура Фон-Неймана

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа. Это однопроцессорный компьютер. Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.
Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

73

Классическая Архитектура Фон-Неймана

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

74

Системная шина

Магистраль – устройство, которое осуществляет взаимосвязь и обмен информацией между всеми устройствами компьютера.
Магистраль включает в себя три многоразрядные шины, представляющие собой многопроводные линии:
шину данных, 
шину адреса, 
шину управления.
По шине данных между устройствами передаются данные, по шине адреса от процессора передаются адреса устройств и ячеек памяти, по шине управления передаются управляющие сигналы.
Основными характеристиками системной шины является разрядность и частота

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

75

Пропускная способность

Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которое устройство может обработать или передать одновременно (измеряется в битах).
Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.
Пропускная способность шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с).

Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

76

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

77

Шина памяти

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть меньше, чем частота шины процессора.
Если частота шины памяти равна 533 МГц, а разрядность шины памяти, равная разрядности процессора, составляет 64 бита, то  пропускная способность шины памяти равна:
64 Бит × 533 МГц = 34 112 Мбит/с ≈33 Гбит/с ≈ 4 Гбайт/с
32 Бит x 600 Мгц = 19 200 Мбит/с = 18 Гбит/с = 2.2 Гб/с

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

78

Шины AGP И PCI Express

Для подключения видеоплаты к северному мосту использовалась 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP×8, частота которой равна 66 МГц × 8 = 528 МГц (2 Гбайт/с.)
Более высокую пропускную способность имеет шина PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств.

PCI Express 1.0 (x16) - 32 000Мбит/с или 4000 МБ/c
PCI Express 2.0 (x32) 128,00 Гбит/с или 16,00 ГБ/с
PCI Express 3.0 (x32) 204,80 Гбит/с или 25,60 ГБ/с

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

79

Домашнее задание

Черемкин – RS232 Лисин - Thunderbolt  Шапшова – HDMI Газеев – USB Сафиуллина – SATA Егоров - HDMI Иванов – IDE Хуснетдинов VGA
Бураков – FireWare
Бакшаев – SATA
Головин – USB
Кузовова – RS232
Павлюхина – FireWare
Михайлова – Thunderbolt
Куликова – DVI
Шагиева – FireWare Халиков RJ45
Бурганова – SATA Сыраев TOSLINK
Ефремова PS/2 Коновалова e-SATA

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

80

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

81

АЛАН ТЬЮРИНГ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

82

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

83

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

84

RS-232(последовательный порт, COM-порт) 

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

85

IEEE 1394 (FireWire, i-Link

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

86

SATA

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

87

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

88

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

89

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

90

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

91

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

92

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

93

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

94

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

95

Шины AGP И PCI Express

Для подключения видеоплаты к северному мосту использовалась 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP×8, частота которой равна 66 МГц × 8 = 528 МГц (2 Гбайт/с.)
Более высокую пропускную способность имеет шина PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств.

SATA 1.x 1.5Gb/s 1,2 Гбит/с 150 МБ/c
SATA 2.x 3Gb/s 2,4 Гбит/с 300 МБ/c
SATA 3.x 6Gb/s6 Гбит/с600 МБ/c

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

96

Многопроцессорная архитектура.

Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.
Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рис

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

97

Архитектура с параллельными процессорами.

Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой
архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рис.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

СОСТАВ ПК

98

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

99

Состав ПК

Конфигурацию ПК можно изменять по мере необходимости. Но, существует понятие базовой конфигурации, которую можно считать типичной:
системный блок;
Монитор;
Клавиатура;
мышка.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

100

Основные составные части типичного персонального компьютера:

Системный блок в составе:
2 — материнская плата,
3 — центральный процессор,
4 —оперативная память,
5 — карты расширений,
6 —блок питания,
7 — оптический привод,
8 — жёсткий диск; периферийные устройства:
1 — монитор,
9 —компьютерная мышь,
10 — клавиатура

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

101

Основные составные части типичного персонального компьютера:

Системный блок в составе:
2 — материнская плата,
3 — центральный процессор,
4 —оперативная память,
5 — карты расширений,
6 —блок питания,
7 — оптический привод,
8 — жёсткий диск; периферийные устройства:
1 — монитор,
9 —компьютерная мышь,
10 — клавиатура

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

СИСТЕМНЫЙ БЛОК

102

Системный блок — корпус, содержащий внутри системную/материнскую плату, в который монтируют дополнительные устройства, платы и блоки.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы


   1. Горизонтальные
(размеры указаны в миллиметрах): 1.1 Desktop (533×419×152) 

Типы корпусов

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

1.2 FootPrint (406×406×152) 

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

1.3 SlimLine (406×406×101)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

1.4 UltraSlimLine (381×352×75)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

2. Вертикальные:

2.1 MiniTower (152×432×432)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

2.2 MidiTower (173×432×490)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

2.3 BigTower (190×482×820)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

2.4 SuperBigTower (разные размеры)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

111

Материнская плата

Материнская плата (англ. motherboard, MB; также mainboard, сленг. мамамамкаматьматеринка) — сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера).

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

112

В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет:
разъём процессора (ЦПУ),
разъёмы оперативной памяти (ОЗУ),
микросхемы чипсета (подробнее см. северный мост, южный мост),
загрузочное ПЗУ,
контроллеры шин и их слоты расширения,
контроллеры и интерфейсы периферийных устройств.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

113

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-вывода, разъёма процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

114

Устаревшими являются форматы: Baby-AT; полноразмерная плата AT; LPX.
Современные и массово применяемые форматы: ATX; Mini-ATX; microATX.
Внедряемые форматы: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; FlexATX; NLX; WTX, CEB; BTX, MicroBTX и PicoBTX..

Форм-фактор

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

115

Д/з

WTX (workstation ATX)

356 × 425

14 × 16,75

EE-ATX

347 × 330

13,7 × 13

E-ATX

305 × 330

12 × 13

XL-ATX

345 × 262

13,5 × 10,3

ATX

305 × 244

12 × 9,6

Mini-ATX

284 × 208

11,2 × 8,2

Micro-ATX

244 × 244

9,6 × 9,6

Flex-ATX

229 × 191

9 × 7,5

Mini-ITX

170 × 170

6,7 × 6,7

Nano-ITX

120 × 120

4,7 × 4,7

Pico-ITX

100 × 72

4 × 2,8

Mobile-ITX

75 × 45

2,9 × 1,8

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

116

Форм-фактор

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

117

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

Процессоры

118

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

119

Процессор

Процессор, или центральный процессор ( Central Processing Unit - CPU) - основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует
работу всех устройств компьютера. CPU представляет собой «сердце » материнской платы, поскольку находится в постоянном взаимодействии с другими элементами материнской платы.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

120

Процессор

Физически процессор или микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы, на которой размещены главные функциональные компоненты:
1) ядро - главный компонент процессора, осуществляющий выполнение команд;
2) сопроцессор - специальный модуль для выполнения операций с «плавающей точкой» (или запятой);

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

121

Процессор

З) модуль предсказания перехода (Branch Predictor), который определят изменение последовательности команд после перехода, для того чтобы переслать эти команды заранее в декодер команд;
4) кэш-память первого уровня - сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений;
5) кэш-память второго уровня;
6) интерфейсный модуль системной шины, по которой в CPU поступают команды и данные, а также передаются данные из CPU.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

122

Процессор

Микропроцессор содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончайшими проводниками из алюминия или меди и используемых для обработки данных. Так формируются внутренние шины. В результате микропроцессор выполняет множество функций - от математических и логических операций до управления работой других микросхем и всего компьютера. Кристалл-пластинка помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется проводниками с металлическими штырьками, чтобы его можно было установить на системную плату компьютера.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

123

Производительность CPU

Производительность CPU характеризуется следующими основными параметрами:
степень интеграции;
разрядность обрабатываемых данных;
тактовая частота;
память, к которой может адресоваться CPU;
объем установленной кэш-памяти.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

124

Степень интеграции

Степень интеграции микросхемы CPU (чипа) показывает, какое число транзисторов в ней умещается.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

125

Разрядность

Разрядность обрабатываемых данных определяется количеством бит информации, которое процессор может обрабатывать одновременно: 16, 32 или 64. Первый 64-разрядный процессор появился в 2001 г. - Intel Itanium.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

126

Тактовая частота

Тактовая частота - это количество тактов (операций) процессора в секунду. Тактовая частота процессора пропорциональна частоте шины (FSB, см. "Частота шины"). Как правило, чем выше тактовая частота процессора, тем выше его производительность. Но подобное сравнение уместно только для моделей одной линейки, поскольку, помимо частоты, на производительность процессора влияют такие параметры, как размер кэша второго уровня (L2), наличие и частота кэша третьего уровня (L3), наличие специальных инструкций и другие.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

127

Тепловыделение

Тепловыделение(Измеряется в Ваттах ) - это мощность, которую должна отводить система охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу процессора. Чем больше значение этого параметра, тем сильнее греется процессор при работе.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

128

Объем памяти

Объем памяти, к которой может адресоваться CPU, определяется объемом оперативной памяти ПК, поскольку данные, которые обрабатывает CPU, должны располагаться в RАМ. Если процессоры ПК первого поколения имели максимальный объем адресуемой памяти 1 Мбайт, то у процессоров шестого и седьмого поколений эта величина составляет 64 Гбайт.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

КЭШ-Память

129

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

130

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

131

Кэш-память – это сверхбыстрая память используемая процессором, для временного хранения данных, которые наиболее часто используются.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

132

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

133

Кэш-память построена на триггерах, которые, в свою очередь, состоят из транзисторов.
Группа транзисторов занимает гораздо больше места, нежели те же самые конденсаторы, из которых состоит оперативная память.
Кэш память является очень дорогой памятью, при этом обладая ничтожными объёмами. Главное преимущество такой памяти – скорость. Кэш-память способна работать на таких же частотах, что и современные процессоры.
Кэш-память размещена на кристалле процессора.

Плюсы и минусы КЭШ-памяти

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

134

Современные процессоры, оснащены кэшем, который состоит, зачастую из 2–ух или 3-ёх уровней: L1 (первый уровень), L2 (второй уровень), L3 (третий уровень).

Уровни кэш-памяти процессора

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

135

Кэш-память первого уровня - это блок высокоскоростной памяти, расположенный прямо на ядре процессора. В него копируются данные, извлеченные из оперативной памяти. Сохранение основных команд позволяет повысить производительность процессора за счет более высокой скорости обработки данных (обработка из кэша быстрее, чем из оперативной памяти). Емкость кэш-памяти первого уровня невелика и исчисляется килобайтами. Обычно "старшие" модели процессоров обладают большим объемом кэша L1.

Кэш первого уровня (L1)

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

136

Кэш второго уровня (L2) – Кэш-память второго уровня - это блок высокоскоростной памяти, выполняющий те же функции, что и кэш L1, однако имеющий более низкую скорость и больший объем.
Кэш-память третьего уровня(L3) Интегрированная кэш-память L3 в сочетании с быстрой системной шиной формирует высокоскоростной канал обмена данными с системной памятью. Как правило, кэш-памятью третьего уровня комплектуются только топовые процессоры и серверные решения.

Уровни кэш-памяти процессора

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

137

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

138

Никлаус Вирт

Никлаус Вирт

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

139

Линус Торвальдс

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ

140

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

141

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), предназначено для приема, хранения и выgачи информации и представляет собой самую быстродействующую запоминающую систему компьютера. Оперативная память обозначается RАМ (Random Access Memory- память с произвольным доступом).

ОЗУ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

142

CPU имеет непосредственный доступ к данным, находящимся в оперативной памяти,
а к внешней памяти (на гибких или жестких дисках) – через буфер, являющийся также разновидностью оперативной памяти. Работа программ, загруженных с внешнего носителя, возможна только после того, как она будет скопирована в RАМ.

ОЗУ

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

143

Существенный недостаток ОЗУ, заключается в том, что она временная, т. е. при отключении питания оперативная память полностью очищается. При этом данные, не записанные на внешний носитель, будут утеряны.
Основная задача RАМ - предоставлять необходимую информацию в виде двоичных кодов по запросам CPU, т. е. данные в любой момент должны быть доступны для обработки. Оперативная память относится к категории динамической памяти: ее содержимое остается неизменным в течение короткого промежутка времени, что требует периодического обновления памяти.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

144

Основными характеристиками микросхем памяти различных
типов являются:
• объем;
• разрядность;
• быстродействие;
• временная диаграмма (циклограмма

Характеристики микросхем памяти

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

145

Разряgность шины ввода-вывода микросхемы определяется числом ее линий ввода-вывода.
Общий объем микросхемы памяти определяется произведением глубины адресного пространства на количество линий ввода-вывода (разрядов).
Глубиной адресного пространства микросхемы памяти
называется количество битов информации, которое хранится в ячейках памяти. В частности, емкость микросхемы памяти, имеющей глубину адресного пространства 1 Мбайт и четыре линии ввода-вывода (четырехразрядную шину ввода-вывода), составляет
1 Мбитх4 = 4 Мбит. Такая микросхема обозначается 1х4, 1Мх4, хх4400 либо хх4401.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

146

Быстроgействие микросхемы gинамической памяти определяется суммой времени последовательного выполнения элементарных действий между двумя операциями чтения либо записи данных - рабочим циклом (или циклом обращения). Он включает четыре последовательные операции считывания данных: выбор строки (RAS); выбор столбца (CAS), чтение или запись. Время, необходимое для чтения или записи данных, хранящихся по случайному адресу, называется временем доступа (Access time).

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

147

Временная gиаграмма характеризует число тактов, которые необходимы CPU для выполнения четырех последовательных операций считывания данных. Между CPU и элементами памяти недопустимо
временное рассогласование, обусловленное различным быстродействием этих компонентов.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

НАКОПИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

148

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

149

Накопитель информации - устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации - это предмет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель).

Что есть накопитель информации

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

150

Накопители информации могут быть классифицированы последующим признакам:
способу хранения информации – магнитоэлектрические, оптические, магнитооптические;
виду носителя информации - накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптических и магнитооптических дисках, магнитной ленте, твердотельные элементы памяти;

Типы накопителей

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

151

• способу организации доступа к информации – накопители прямого, последовательного и блочного доступа;
• типу устройства хранения информации – встраиваемые (внутренние), внешние, автономные, мобильные (носимые)
и др.

Типы накопителей

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ ДИСКАХ

152

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

153

Накопитель на гибких магнитных дисках ( floppy disk drive) — дисковод, предназначенный для считывания и записи информации с дискеты.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

154

Конструктивно дисковод состоит из механических и электронных узлов: рабочего двигателя, рабочей головки, шагового двигателя и управляющей электроники.

Информация и информационные процессы

Информация и информационные процессы

155

Дискета — портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х — конце 1990-х годов.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
24.12.2019