Информация в материальном мире

Информация и информатика

Информация в материальном мире

Свойства информации

На свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных.

Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дис­циплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие свойства: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации.

Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъек­тивными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка природного объекта или явления образуется более объективная информация, чем в результате наблюдения рисунка того же объекта, выполненного человеком. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается.

Полнота информации. Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность ее для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

Достоверность информации. Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» – всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются опреде­ленным уровнем «информационного шума». Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижа­ется.

Адекватность информации – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информа­цию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекват­ных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммер­ческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приво­дить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении инфор­мации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, осно­ваны многие современные системы шифрования данных. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут заняться поиском ключа, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность.

Данные

Информатика

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислитель­ной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управ­ления ими.

В информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия. Для этого даже есть специальное понятие – интерфейс. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом. Соответственно, существуют аппаратные интерфейсы, программные интерфейсы и аппаратно-программные интерфейсы.

Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. В составе основной задачи информатики сегодня можно выделить следующие направления для практических приложений: архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных); интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением); программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ); преобразование данных; защита информации; автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека); стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программ­ными средствами, а также между форматами представления данных, относя­щихся к различным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для инфор­матики ключевым понятием является эффективность.

Вычислительная техника

Понятие компьютера

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных сис­тем является компьютер. Компьютер – это электронной прибор, предназначенный для автоматизации созда­ния, хранения, обработки и транспортировки данных.

Исторически компьютеры эволюционировали, увеличиваясь в мощности и уменьшаясь в размере. По размеру в настоящее время различают следующие виды ЭВМ:

Большие ЭВМ.Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и корпораций. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainframe). На базе таких компьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя множество компьютеров подобного класса. Размер современного мейнфрейма сопостовим с размером шкафа.

К большим ЭВМ также относятся суперкомпьютеры, предназначенные для выполнения сверхсложных математических расчетов (например, для нужд астрономии или экологии). От мэйнфреймов суперкомпьютеры отличаются более высоким быстродействием и эксклюзивностью конструкции, а также очень высокой ценой.

Персональные компьютеры (ПК).Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой про­изводительностью. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удов­летворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Мобильные устройства.Имеют малый размер и вес, за счет аккумуляторов способны автономно работать около суток. Мощность мобильных устройств последнего поколения сопоставима с мощностью персональных компьютеров.

Существует несколько способов классификации современных компьютеров.

По уровню специализации компьютеры делят на универсальные и специализированные. На базе универсальных компьютеров можно собирать вычислительные системы произвольного состава (состав компьютерной системы называется конфигурацией).

Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К таким компьютерам относятся, например, бортовые компьютеры судов, самолетов, компьютерное оборудование станков, различные измерительные и диагностические стенды. Специализированные мини-ЭВМ, ориентированные на работу с графикой, называют графическими станциями. Их используют при подготовке кино- и видеофильмов, а также рекламной продукции.

Во многих случаях с задачами специализированных компьютерных систем могут справляться и обычные универсальные компьютеры, но считается, что использование специализированных систем все-таки эффективнее. Критерием оценки эффективности выступает отношение производительности оборудования к величине его стоимости.

Персональные компьютеры можно классифи­цировать по типоразмерам. Так, различают настольные, портативные и карманные модели. Популярные в прошлом десятилетии, в настоящее время наладонные компьютеры полностью вытеснены с рынка смартфонами.

Настольные моделираспространены наиболее широко. Они являются стационарно установлены на рабочем месте. Эти модели отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов. Достаточные размеры корпуса в настольном исполнении позволяют выполнять большинство подобных работ без привлечения специалистов, а это позволяет настраивать компьютерную систему оптимально для решения именно тех задач, для которых она была приобретена.

В последнее время набирает популярность такой тип настольных компьютеров, как моноблок. В компьютерах этого типа все основные компоненты внесены в корпус монитора. Достоинства – хорошая компактность, уменьшение количества проводов, простота установки, высокая эстетичность. Недостатки – цена выше, чем у обычного персонального компьютера с такими же параметрами, нет возможности модернизации и быстрой замены вышедших из строя элементов.

Портативные моделиудобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах, а также студенты. С портативным компьютером можно работать при отсутствии рабочего места. Для эксплуатации на рабочем месте портативные компьютеры не очень удобны, но их можно подключать к настольным компонентам, используемым стационарно. Портативные компьютеры представлены такими типами оборудования, как ноутбуки, нетбуки, ультрабуки и трансформеры.

Ноутбук оснащается открывающимся дисплеем, по размеру соизмеримым с дисплеем настольного компьютера. Ноутбуки некоторых производителей допускают быстрое и удобное добавление в их состав одного – двух новых устройств.

Нетбуки меньше обычных ноутбуков. Они оснащаются низкопроизводительными экономичными компонентами, предназначены для интенсивной работы с беспроводными сетями и Интернетом, имеют низкую цену. Вследствие малых размеров нетбуки обычно имеют малое количество внешних портов и не имеют привода для работы со сменными дисковыми носителями информации.

Ультрабук имеет дисплей такого же размера, как и у ноутбука, однако за счет миниатюризации всех основных компонентов получается сверхтонким и сверхлегким. Платой за удобство являются серьезно ограниченные возможности по подключению внешних устройств и высокая цена.

Планшетный компьютер представляет собой единый корпус, на верхней части которого находится сенсорный экран. Ввод данных осуществляется посредством экранной клавиатуры. На некоторых моделях для ввода также используется специальное перо – стилус. Планшетные компьютеры полностью аппаратно и персонально совместимы с настольными компьютерами. Стоят дороже ноутбуков соответствующего размера.

Трансформер представляет собой планшетный компьютер (единый корпус, на верхней части которого находится сенсорный экран), который можно подключить к идущей в комплекте док-станции, оснащенной полноценной клавиатурой. Креп­ление экрана часто позволяет развернуть его на 180 градусов и закрыть лицевой стороной вверх. В отличие от Интернет-планшетов, трансформеры программно совместимы с персональными компьютерами.

В последние годы популярность набирают Интернет-планшеты. Размер экрана таких планшетов соизмерим с экраном нетбуков. У интернет-планшетов аппаратная и программная платформа совместима со смартфонами и не совместима с настольными и портативными компьютерами.

В мире существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с од­ними и теми же данными.

По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы – IBM PC и Apple Macintosh. Кроме них существуют и другие платформы, распространенность которых ограничивается отдельными регионами или отдельными отраслями. В области Интернет-планшетов и смартфонов на рынке представлены аппаратные платформы Apple iPhone, Microsoft Lumia и широкий спектр Android-устройств.

Кроме аппаратной совместимости существуют и другие виды совместимости: совместимость на уровне операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, – внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персо­нальных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop)и вертикальном (tower)исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower)и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором.От него зависят требования к размещаемым устройствам. Внастоящее время в основном используются корпуса форм-фактора АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной платы компьютера, так называемой материнской платы (см. ниже).

Корпуса персональных компьютеров чаще всего поставляются вместе с блоком питания, поэтому мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 350-450 Вт.

Монитор

Монитор – устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими пара­метрами являются: тип, размер, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Наиболее распространены жидкокристаллические (ЖК) мониторы.

Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера (см. ниже), хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем меньше утомление глаз (для ЭЛТ-мониторов), тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Для старых ЭЛТ-мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более. Жидко­кристаллическим мониторам мерцание не свойственно. Для них частота обновления в 60 Гц уже считается комфортной. Для отображения объемного изображения при помощи специальных очков нужна частота обновления не менее 120 Гц.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует мони­тор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время обще­признанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарт MPR-II огра­ничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах ТСО-95 и ТСО-99 -ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стан­дарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, анти­бликовые свойства покрытия).

Клавиатура

Клавиатура служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых)данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя (интерфейс командной строки). С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойст­вом повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. При длительном удержании клавиши начинается автоматический многократный ввод связанного с ней символа. При этом интервал времени после нажатия, по истечении которого начнется автомати­ческий повтор кода и темп повтора (количество знаков в секунду) можно настраивать средствами операционной системы.

Мышь

Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверх­ности вызывает перемещение графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями левой и правой кнопок (эти нажатия называются щелчками).

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интер­фейса пользователя, который называется графическим.Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изме­няет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютер­ной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.

Стандартная мышь имеет две кнопки. Сегодня наиболее распространены мыши, в которых роль третьей кнопки играет вращающееся колесико. Функции дополнительных кнопок определяются тем программным обеспечением, которое поставляется вместе с мышью, без этого программного обеспечения они могут не работать.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции левой и правой кнопок, а также чувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок).

Материнская плата

Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней разме­щаются:

– процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

– системный контроллер (чипсет)– одна или несколько больших микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функцио­нальные возможности материнской платы;

– шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

– оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ)– платы с микросхемами, предназначенными для временного хранения данных, когда компью­тер включен; именно данные из ОЗУ обрабатывает процессор;

– ПЗУ (постоянное запоминающее устройство)– микросхема, предназначенная для длительного хранения небольшого объема данных, в том числе и когда компьютер выключен; в ней записаны системные программы самого низкого уровня (см. следующие лекции).

– разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Устройства, входящие (интегрированные) в состав материнской платы, рассматриваются отдельно в разделе 3.3.

Жесткий диск

Жесткий диск – основное устрой­ство для долговременного хранения больших объемов данных и про­грамм. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Над поверхностью каждого диска располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска.В настоящее время функции контроллеров дисков частично интегрированы в сам жесткий диск, а частично выполняются микросхемами, вхо­дящими в системный контроллер (чипсет).

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. Производительность также непрерывно растет вместе с ростом емкости. Однако она зависит и от характеристик контроллера жесткого диска. Важен также параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска.

При желании в системный блок можно установить несколько жестких дисков. Это позволяет увеличивать суммарную емкость, либо производительность (работа идет с несколькими дисками одновременно), либо надежность (на нескольких дисках хранятся идентичные копии данных). В последних двух случаях говорят об объединении дисков в RAID-массив.

Также в последнее время набирают популярность твердотельные накопители, в которых вместо магнитных дисков используются микросхемы флэш-памяти. Твердотельные накопители характеризуются очень высокой скоростью работы, низкой емкостью и надежностью, высокой ценой.

Дисковод гибких дисков

Для оперативного переноса небольших объемов информации в недавнем прошлом использовали так назы­ваемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный нако­питель – дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока. Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации, к тому же емкость стандартных дискет не превышала 1,44 МБайта.

В прошлом десятилетии были попытки заменить гибкие диски на магнитно-оптические, но эти попытки не привели к успеху. В настоящее время для переноса информации применяются накопители на микросхемах флэш-памяти (размером с брелок для ключей), карточки памяти (также на флэш-микросхемах) или переносимые (карманные) жесткие диски. Для работы с карточками памяти необходимо специальное устройство – карт-ридер.

Платы расширения

Благодаря ним компьютер может приобрести дополнительные функции. Платы вставляются в свободные слоты на материнской плате.

Существуют платы сверхбыстрой долговременной памяти, платы для подключения разнообразных внешних и внутренних устройств, платы ввода и вывода звуковой информации, платы для записи (захвата) видеосигнала, платы для передачи данных между компьютерами, наконец, платы для диагностики материнской платы и процессора компьютера. Часто платы расширения позволяют добавить в компьютер новые интерфейсы, которые не были реализованы на материнской плате компьютера. Различное технологическое оборудование также может подключаться к компьютеру посредством своих плат расширения.

Лекция 4

Оперативная память

Оперативная память (RAM – Random Access Memory) – это массив электронных ячеек, способных хранить данные, пока на ячейки подается питание.

Микросхемы динамической памяти (дешевые, требуют постоянного обновления записанных в них данных) используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти (очень быстрые, но и весьма дорогие) используют в качестве вспо­могательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для доступа к часто используемым данным и оптими­зации работы процессора. Кэш-память в настоящее время организуется внутри микросхемы процессора, это делает ее еще быстрей.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В большинстве современных процессоров предельный размер адреса обычно составляет 32 разряда, а это означает, что всего независимых адресов может быть 2³². Одна адресуемая ячейка может сохранить 8 бит, то есть один байт данных.

Таким образом, в 32-битных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 2³² байт = 4 Гбайт.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных платах, называ­емых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.

Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и скорость передачи данных. По скорость передачи данных оперативная память делится на поколения (SDRAM, DDR DRAM, RDRAM, DDR2, DDR3), не совместимые друг с другом (каждое поколение совместимо лишь с соответствующим ему чипсетом и, в последнее время, процессором). Это связано с тем, что процессоры последних поколений общаются с памятью напрямую, без участия микросхемы чипсета.

Процессор

Процессор – основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. С остальными устройствами компьютера процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основ­ных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

У классических процессоров семейства x86 (Pentium, старые процессоры AMD) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных проводников. Комбинация из 32 нулей и единиц (наличие или отсутствие напряжения в линии) образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копиро­вания данных из ячейки в один из своих регистров. 32-битная шина данных не позволяет адресовать более 4 Гигабайт ОЗУ. В последние годы большинство процессоров оснащены 64-битной шиной данных (Intel Core, AMD64).

По шине данных происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных персональных компью­терах шина данных, как правило, 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но из других областей. Команды тоже представлены в виде байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемы. Современные процессоры имеют основную и несколько расширенных систем команд (SSE, 3DNow). Программа может запросить у системы тип процессора и, при возможности, воспользоваться расширенной системой команд вместо основной. Говорят, что такая программа оптимизирована под систему команд конкретного процессора.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне. В последнем случае программа вынуждена определять тип процессора и заменять отсутствующие команды комбинациями имеющихся команд. При этом скорость выполнения программы снижается.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был 16-разряд­ный процессор, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, несколько моделей Intel Pentium; несколько моделей Intel Pentium MMX, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III, Intel Pentium 4 и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели процессоров компании AMD и некоторых других производителей относятся к семейству х86 и обладают программной совместимостью.

Единицы измерения данных

Существует много различных систем и единиц измерения данных. В информатике для измерения данных используют тот факт, что разные типы данных имеют уни­версальное двоичное представление и потому вводят свои единицы данных, осно­ванные на нем.

Наименьшей единицей измерения является байт. Поскольку одним байтом, как правило, кодируется один символ текстовой информации, то для текстовых доку­ментов размер в байтах соответствует лексическому объему в символах (пока исклю­чение представляет рассмотренная выше универсальная кодировка UNICODE).

Более крупная единица измерения – килобайт (Кбайт). Условно можно считать, что 1 Кбайт примерно равен 1000 байт. Условность связана с тем, что для вычислитель­ной техники, работающей с двоичными числами, более удобно представление чисел в виде степени двойки и потому на самом деле 1 Кбайт равен 2¹⁰ байт (1024 байт). Однако всюду, где это не принципиально, с инженерной погрешностью (до 3 %) «забывают» о «лишних» байтах.

В килобайтах измеряют сравнительно небольшие объемы данных. Условно можно считать, что одна страница неформатированного машинописного текста составляет около 2 Кбайт.

Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов мега-, гига-, тера-. 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10²⁰ байт; 1 Гбайт = 1024 Мбайт = 10³⁰ байт; 1 Тбайт = 1024 Гбайт = 10⁴⁰ байт. В более крупных единицах пока нет практической надобности.

Особо обратим внимание на то, что при переходе к более крупным единицам «инже­нерная» погрешность, связанная с округлением, накапливается и становится недо­пустимой, поэтому на старших единицах измерения округление производится реже.

Единицы хранения данных

При хранении данных решаются две проблемы: как сохранить данные в наиболее компактном виде и как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ (если доступ не обеспечен, то это не хранение). Для обеспечения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру, а при этом, как мы уже знаем, образуется «паразитная нагрузка» в виде адресных данных. Без них нельзя получить доступ к нужным элементам данных, входящих в структуру.

Поскольку адресные данные тоже имеют размер и тоже подлежат хранению, хранить данные в виде мелких единиц, таких как байты, неудобно. Их неудобно хранить и в более крупных единицах (килобайтах, мегабайтах и т. п.), поскольку неполное заполнение одной единицы хранения приводит к неэффективности хранения. К тому же практика показала, что сходные по смыслу и способу использования группы данных могут иметь различный объем.

В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом. Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относя­щиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информа­цией из-за отсутствия метода доступа к ним. Кроме функций, связанных с адреса­цией, имя файла хранит и сведения о типе данных, заключенных в нем. Для автоматических средств работы с данными это важно, поскольку по имени файла они могут автоматически определить адекватный метод извлечения информа­ции из файла.

Создание каталогов (папок)

Каталоги (папки) – важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Файлы объединяются в каталоги по любому общему признаку, заданному их созда­телем (по типу, по принадлежности, по назначению, по времени создания и т. п.). Каталоги низких уровней вкладываются в каталоги более высоких уровней и явля­ются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог диска.

Все современные операционные системы позволяют создавать каталоги. Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать расширения имен.

При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все про­межуточные каталоги разделяются между собой определенным символом. В операционных системах Microsoft в качестве такого символа используется «\» (обрат­ная косая черта).

Управление приложениями

Работа с приложениями составляет наиболее важную часть работы операционной системы. Это очевидно, если вспомнить, что основная функция операционной сис­темы состоит в обеспечении интерфейса приложений с аппаратными и программ­ными средствами вычислительной системы, а также с пользователем. С точки зре­ния управления исполнением приложений различают однозадачные и многозадачные операционные системы.

Однозадачные операционные системы (например, MS-DOS)передают все ресурсы вычислительной системы одному исполняемому приложению и не допускают ни параллельного выполнения другого приложения (полная многозадачность), ни его приостановки для запуска другого приложения (вытесняющая многозадачность). В то же время, параллельно с однозадачными операционными системами возможна работа специальных программ, называемых резидентными. Такие программы не опираются на операционную систему, а непосредственно работают с процессором, используя его систему прерываний.

Большинство современных графических операционных систем – многозадачные. Они управляют распределением ресурсов вычислительной системы между зада­чами и обеспечивают:

– возможность одновременной или поочередной работы нескольких приложений;

– возможность обмена данными между приложениями;

– возможность совместного использования программных, аппаратных, сетевых и прочих ресурсов вычислительной системы несколькими приложениями.

Для правильной работы приложений на компьютере они должны пройти операцию, называемую установкой (инсталляцией). Необходимость в установке связана с тем, что разработ­чики программного обеспечения не могут заранее предвидеть особенности аппарат­ной и программной конфигурации вычислительной системы, на которой предстоит работать их программам. Таким образом, дистрибутивный комплект (установоч­ный пакет)программ