Основни понятия в информационните технологии:
хардуер и софтуер.
Информационните технологии (information technology) са широк клас от дисциплини и области на дейност, свързани с обработката и управлението на информация.
Обработка на данни (data processing) е процес на регистрация и извършване на операции над големи обеми данни - събиране, съхранение, преобразуване, защита, разпространение на данните.
Понятието информационна технология (information technology) е по-общо от понятието обработка на данни и включва свързаните с обработката методи и приложение на данните.
Данните са регистрирани факти за събития, процеси, операции и др.
Информацията от своя страна представлява резултатът от обработката на данни. Данни организирани в използваема форма.
Информация (informare (лат.) - обучавам) първоначално е означавал - предаване на знание или съдържание.
Основни единици за информация
bit; Binary digit (двоична цифра) (0,1)
1 Byte = 8 b
1 KB = 1024 b = 210 B
1 MB = 1024 КB = 220 B
1 GB = 1024 МB = 230 B
1 TB (тера) = 1024 GB = 240 B
1 PB (пета) = 1024 TB = 250 B
1 EB (ексабайт) = 1024 PB = 260 B
1 ZB (зетабайт) = 1024 EB = 270 B
1YB (йотабайт) = 1024 ZB = 280 B
Скоростта на предаване на информация се измерва в bits-per-second (bps)
Компютърът е изчислителна машина, състояща се от отделни модули, чието общо предназначение е обработка на данни, представени в цифров вид.
Съвременните компютри са електронни автоматични устройства, работещи на принципа на програмното управление. При това изпълняват функциите управление, обработка, съхраняване и трансфер на данни.
Класификация според технологичното изпълнение
От началото на 50-те и до края на 90-те години на миналия век се смениха се четири поколения цифрови компютри, различаващи се по електронните си компоненти.
Първо поколение цифрови компютри (1951-1959 г.) - изградени с електронни лампи.
Второто поколение (1959-1969 г.) - изградени с транзистори.
Третото поколение (1965-1971 г.) - с интегрални схеми с ниска степен на интеграция.
Четвъртото поколение (след 1975 г.) - интегралните схеми (широко се използва названието чип).
Всеки компютър е неделима съвкупност от апаратура (хардуер, HARDWARE) и система за математическо или програмно осигуряване (софтуер, SOFTWARE).
• Компютърната архитектура отразява най-общите принципи на взаимодействие на хардуера и софтуера при организацията на изчислителния процес. Под архитектура на компютъра се разбира тази съвкупност от параметри на компютъра, които са достъпни за програмистите (система от инструкции на компютъра, видовете адресации на паметта, типовете памет, и др.)
• Организация на компютъра - как тези параметри са реализирани (програмно или апаратно, какви са техническите решения за целта). Тук се разглеждат конкретните конструктивни особености.
• При описание компютри (в бита) под архитектура се разбира състава и структурата на ПК, функциите и параметрите на неговите основни устройства. За целта се използва понятието конфигурация. Тя зависи от приложението, необходимите функции.
• Терминът компютърна система обединява три съставни части - хардуер, софтуер и човека - потребител.
Устройство на компютъра
През 1945 г. блестящият математик от унгарски произход Джон фон Нойман, работещ в Принстънския университет в САЩ, формулира заедно със своя асистент Голдщайн концепцията за последователната архитектура.
Според нея компютърът се състои от три основни блока:
• процесор;
• памет;
• периферни устройства.
свързани помежду си чрез информационни шини
Съвременните компютърни системи имат 4 слойна архитектура:
Първи слой
Централен процесор CPU
Оперативна памет RAM
Втори слой – магистрален слой – магистралите (шините), по които протича информация
DATA BUS
ADDRESS BUS
CONTROL BUS
Компютърната шина се състои от много паралелни проводници, всеки от които в даден момент носи един бит (част от адрес, инструкция или данни).
Обособена група от тези проводници предава синхронизиращи или управляващи сигнали, друга - двоичен код, който идентифицира адреса на компонента (процесор, памет, периферен контролер), а друга група проводници предава сигнали, кодиращи данните.
Трети слой – интерфейсен слой (адаптационен слой)
Свързва магистралите с периферните устройства.
Състои се от контролери (адаптери) като:
VC – видео контролер
DC – дисков контролер
SB – звуков контролер
LANC – мрежов контролер
Четвърти слой – периферни устройства
Централен процесор
Централен процесор (CPU - Central Processing Unit) е предназначен за управление на всички устройства на компютъра и изпълнение на операциите за обработка на данните.
CPU на един персонален компютър физически представлява миниатюрен силициев "чип" (интегрална схема) и се нарича микропроцесор. В него има милиони транзистори и връзки между тях, те формират електронните вериги на централния процесор.
Състои се от:
аритметично-логическо устройство (АЛУ) - съдържа електрически схеми, които обработват данните;
управляващо устройство (УУ)- следи къде се намира следващата за изпълнение инструкция и адресите (разположението) на исканите данни.
Регистри на централния процесор
Регистърът е устройство в микропроцесора, което може да запомни само една двоична дума с определена дължина, но е изключително бързодействащо. Данните се извличат от ОП и временно се съхраняват в тези регистри на процесора, също междинните резултати. Крайните резултати се изпращат в ОП.
CPU има специализирани регистри за управляваща информация:
– програмният брояч (ПБ) – пази адреса, където се намира следващата за изпълнение инструкция;
– регистърът на инструкциите (РИ) - съдържа поредица от битове, представящи текущата инструкция: кода на операцията и адресите на исканите данни.
– флаговият регистър (F) - отделните му битове съдържат различни данни за състояния в процесора (прекъсване, препълване, преноси и др.).
Класификация
а)Според разрядността си - дължината на машинната дума (микропроцесорът обработва едновременно няколко байта, наречени машинна дума)
б) Според предназначението
- Специализирани
обикновено се вграждат в обекти за управление - автомобили, самолети, електрически и електронни битови прибори и др.
- Универсални
най-популярните представители са персоналните компютри. Те са разработени на базата на универсални микропроцесори и непрекъснато се усъвършенстват техните възможности.
Оперативна памет
Паметта е устройство, с което процесорът директно обменя информация, многократно и с много голяма бързина през времето на извършване на обработка на данните.щ
MAINBOARD (MB) – основна платка на компютъра (дънна платка
Дънната платка служи за обединяване на компонентите на една компютърна система и за синхронизиране на действията им.
На нея са разположени процесор, памет, шини и слотове (изходи за включване на периферни устройства). От тази платка много зависи надеждността, бързодействието и възможността за разширение и модернизация.
Периферни устройства
В зависимост от функциите си периферните устройства са:
входни и изходни
запомнящи
комуникационни
Твърд диск (хард диск)
Основни характеристики: обем и бързина (измерва се с времето за достъп до определена информация, в милисекунди)
Оптическите ВЗУ използват лазерна технология за запис и четене на информация върху оптически компакт диск (CD, DVD).
CD-ROM е предназначено единствено за четене на компакт дискове;
CD-RW е предназначено за четене и записване на компакт дискове;
CD-RW/DVD е предназначено за:
- четене и записване на компакт дискове;
- четене на DVD дискове.
DVD-RW е предназначено за четене и записване на компакт дискове или DVD дискове.
BD-ROM (BlueRay) – голям капацитет.
USB флаш или флаш драйв ( flash drive) комбинирана с USB (universal serial bus) интерфеис.
Мобилни миниатюрни флаш-памети за пренос на програми, музика, изображения и др.
Техния капацитет е няколко GB, скоростта на трансфера на данни е около 15 Mbs.
Трябва обаче да се помни, че броят на презаписите върху тях не е безкраен.
ВИДЕОКАРТА (ВИДЕОКОНТРОЛЕР)
обработва информацията, изпращана от процесора, която трябва да бъде изведена на монитора;
имат собствена видеопамет.
Параметри на видеокартите:
Брой цветове – например 256, 65535,16777216
Наличие на ускорение за 2D и 3D функции;
Наличие на изход за TV;
Наличие на TV тунер;
Принтери
За регистриране на резултатите от обработката на данни с компютъра се използват печатащите устройства (принтерите).
Съществува голямо разнообразие от принтери, отличаващи се по способа за формиране на символите върху хартията, скоростта си на работа, цена и др.
матрични (иглени) - Epson (Star LC 15 11, 20 );
мастилено – струйни - HP, Canon, HP – Desk Jet, Canon BJ;
лазерни – Laser Jet
Скенери
Устройство за въвеждане на графични изображения и текст
Изображението се разлага на точки – дигитализиране (точки/инч).
Разделителната способност варира – 100 dpi и 2 400, 4 800 dpi.
Типични характеристики са:
– резолюция на сканиране: 3200 х 6400 dpi (точки на инч);
– скорост на сканиране: 33 секунди (1 лист формат А4);
Мишка
механични;
оптични.
Клавиатура
Клавиатурите се различават по броя на клавишите си – 86, 101, 102, 104, .........
Свързва се чрез контролер на клавиатурата с шината на компютъра. При всяко натискане на клавиш от електронните схеми в клавиатурата се генерира позиционен код, а контролерът го преобразува в ASCII-код.
Други периферни устройства:
За извеждане на графична информация от системите за автоматизирано проектиране (т.нар. CAD-системи) се прилагат графични регистриращи устройства (плотери), които изчертават със специални пера точни графични изображения, схеми и други на проектираните изделия.
видеокамери, цифрови фотоапарати, тонколони, ръкавици с тактилни датчици и др.
Софтуер
(SOFTWARE)
Език за програмиране се нарича съвкупност от семантични конструкции и синтактични правила (наподобяваща човешкия език), която се използва за представяне на алгоритми във форма, удобна за обработка от компютър.
Алгоритъм, написан на език за програмиране, се нарича компютърна програма.
Алгоритъм
Алгоритъм – предписание за изпълнение на елементарни действия.
Примери:
oбаждане от тел. автомат
приготвяне на кафе
попълване на формуляр и др.
компютърни алгоритми
компютърен алгоритъм
„Ясно и точно предписание за изпълнение на последователност от елементарни операции, с цел решаването на клас еднотипни задачи“ (акад. Макаров).
Алгоритъм (програмирането) –
Пълно, точно и еднозначно предписание за решаване на определен клас задачи при входни данни, които могат да се променят в определени граници.
Свойства на алгоритмите:
Определеност
Масовост
Резултатност
Формалност (дискретност)
Определеност
Описанието на алгоритъма е недвусмислено. То трябва да е ясно и да определя еднозначно действията, които трябва да се изпълнят.
Многократното изпълнение на един и същ алгоритъм с едни и същи начални данни води до получаването на един и същ резултат, независимо от това, кой изпълнява алгоритъма.
Масовост
Алгоритъмът не е предназначен за еднократно решаване на някаква задача, а за многократно решаване на задачи от един и същ тип, при различни стойности на началните данни.
Резултатност
След краен брой стъпки алгоритъмът винаги води до резултат, при допустими начални данни.
Резултатността означава достигане на желания резултат за крайно време.
Дискретност
Алгоритъмът е представен чрез ясно разграничими елементи, които изграждат съответните му стъпки.
2. Бройни системи
Бройна система – съвкупност от знаци и правила, чрез които се записват числата.
Бройната система е метод за представяне на произволно число посредством ограничен набор от символи наречени цифри.
Видове бройни системи:
Непозиционна - стойността на цифрата не зависи от нейното място в поредицата.
(римска - I, V, X, L, C, D, M ).
1999 година - е MCMXCIX, а 2007 година - MMVII
Позиционна - стойността на цифрата се определя от нейното място в поредицата.
Броят на различните цифри в една позиционна система се нарича основа на тази бройна система.
Примери: 5- тична ( 0, 1, 2, 3, 4) – някои индиански племена
60- тична – шумери и вавилонци
1 час=60 мин., 1 мин=60 сек.,
12-тична (английски, немски) – дузини (12), гроса (12 х 12)
10-тична – 0,1,2,......9
16-тична – 0,1,2,......9,A, B, C, D, E, F, (с буквите се означават десетичните числа 10, 11, 12, 13, 14 и 15).
Преобразуването на двоично в десетично число:
1100,11B = 1.23 + 1.22 + 0.21 + 0.20 + 1.2-1 + 1.2-2 = =12 + 0,5 + 0,25 = 12,75(10)
Една двоична цифра е един разряд от двоично число.
Всеки елемент, представящ един двоичен разряд, се нарича разрядна клетка. Тя е елементарната информационна единица бит. Двоични числа се записват чрез поредица от разрядни клетки, образуващи разрядна мрежа.
3. Софтуер
Синоними: Програмно обезпечение; Математическо осигуряване
Софтуер - компютърните програми (по принцип), разглеждани като нематериалната част на компютърните системи.
Софтуер са компонентите: програми, технологии, езици за програмиране, модели, ръководства и др.
Програмен продукт – програми, ръководства и данни за решаване на конкретна задача от дадена предметна област, явяващ се обект на покупко-продажба.
Продава се не продукта, а правото той да се ползва.
3.1 Видове софтуер – според характера на решаваните задачи
Системен софтуер – решава задачи по-тясно свързани с апаратурата (хардуера). В общия случай това са програми, изпълняващи системни функции и грижещи се за периферните устройства и връзката между тях и потребителя (драйвери).
Приложен софтуер - решава конкретни потребителски проблеми и използва услугите на системния софтуер. Потребителски приложения, работещи като краен продукт.
3.2 Система за програмиране Езици за програмиране:
ниско ниво – асемблер;
високо ниво – FORTRAN (FORmula TRAnslator), Бейсик, Си++, Java и др.
Транслатори – програмни компоненти, осигуряващи изпълнението на програмите – компилатори и интерпретатори.
This entry was posted
at 11:15
and is filed under
Компютърни системи и технологии
. You can follow any responses to this entry through the
.