Информатика; Информация; Свойства информации; характерные черты информационного общества

Информационная культура; Роль информатизации в развитии общества; информационный рынок

Термин “информация”; Представление информации в ЭВМ; Формы представления в ЭВМ числовых данных

Логические основы построения ЭВМ; Алгоритм и его свойства; Схемы алгоритмов

Цель информационной технологии; Информационные технологии обработки данных

Автоматизированное рабочее место; Компьютерной сетью

1. 2        Информатика - наука  о законах и методах измерения (оценки)  информации,хранения, переработки и передачи информации с применением  математических и технических средств. Основная теоретическая задача информатики в определении общих закономерностей,  в соответствии с  которыми  происходят создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных  сферах  человеческой деятельности. Прикладные задачи информатики заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении способов оптимальной научной коммуникации с широким применением современных технических средств. Научные исследования в области информатики ведутся в следующих направлениях:- изучение основных научно-информационных процессов сбора, анализа, переработки, хранения, поиска и распространения научной информации;- изучение истории и организации научно-информационной деятельности в различных отраслях и странах;- определение оптимальных форм представления (записи) научной  информации, изучение свойств и закономерностей документальных потоков;- создание систем информационного поиска и информационного обслуживания;- применение машинной техники для реализации информационных систем и разработка некоторых специальных технических средств.

Информатика – научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Как наука информатика изучает общие закономерности, свойственные информа­ционным процессам (в самом широком смысле этого понятия). Когда разрабатыва­ются новые носители информации, каналы связи, приемы кодирования, визуального отображения информации и многое другое, конкретная природа этой информации почти не имеет значения.

Информация - совокупность сведений (данных),воспринимаемых от окружающей среды (входная информация), выдаваемой в окружающую среду (выходная информация), либо сохраняемой внутри некоторой системы (внутренняя информация). Эти Информация является динамическим объектом, образующимся в момент вза­имодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами (объекты различимы по своим свойствам). Характерной особенностью информации, отличающей ее от других объектов природы и обще­ства, является отмеченный выше дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании информационного процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить на свойства данных.

Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства информации, которые ей наиболее важны. Рассмотрим наиболее важные свойства информации с позиций изучаемой дисциплины.

Объективность и субъективность информации Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается. Это свойство учитывают, например, в правовых дисциплинах, где по-разному обрабатываются показания лиц, непосред­ственно наблюдавших события или получивших информацию косвенным путем (посредством умозаключений или со слов третьих лиц). В не меньшей степени объективность информации учитывают в исторических дисциплинах. Одни и те же события, зафиксированные в исторических документах разных стран и народов, выглядят совершенно по-разному. У историков имеются свои методы для тестирования объективности исторических данных и создания новых, более достоверных данных путем сопоставления, фильтрации и селекции исходных данных. Обратим внимание на то, что здесь речь идет не о повышении объективности данных, а о повышении их достоверности (это совсем другое свойство).

Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных 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.

Адекватность информации – это степень соответствия информации, полученной в информационном процессе, 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 при наличии 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..

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п. Для информации, отображаемой цифровым кодом, известны четыре классификационных понятия точности:· формальная точность, измеряемая значением единицы младшего разряда числа;· реальная точность, определяемая значением единицы последнего разряда числа, вер­ность которого гарантируется;· максимальная точность, которую можно получить в конкретных условиях функциони­рования системы;· необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально суще­ствующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации дове­рительной вероятностью необходимой точности, т.е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пре­делах необходимой точности.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее на­значенного момента времени, согласованного со временем решения поставленной задачи.

 

 

3,4,5  Ученые выделяют характерные черты информационного общества:

- решена проблема информационного кризиса, т.е. разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом;

- обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;

- главной формой развития станет информационная экономика;

- в основу общества будут заложены: автоматизированные генерация,  хранение, обработка и использование знаний с помощью новейшей информационной техники и технологии;

- информационная технология приобретет глобальный характер, охватывая все сферы социальной деятельности  человека;

- формируется информационное единство всей человеческой цивилизации;

- реализованы гуманистические принципы управления обществом и воздействия на окружающую среду.

Рассмотренное выше можно отнести к положительным тенденциям развития общества.

Кроме положительных моментов прогнозируются и опасные тенденции:

- увеличение  влияния  на общество средств массовой информации;

- информационные технологии могут разрушить частную жизнь людей и организаций;

- существует проблема отбора качественной и достоверной информации;

- многим людям будет трудно адаптироваться к среде информационного общества. Существует опасность разрыва между “информационной элитой” (людьми, занимающимися разработкой информационных технологий) и потребителями.

Ближе всех  на  пути  к  информационному обществу стоят страны с развитой информационной индустрией, к числу которых следует отнести: США, Японию, Англию, Германию и другие страны Западной Европы. Там уже давно одним из направлений государственной политики является направление, связанное с инвестициями в информационную индустрию, в развитие компьютерных систем и телекоммуникаций.

                                                                              Информационная культура. 

Информационная культура - умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи компьютерную информационную технологию, современные технические средства и методы.

Для свободной ориентации в информационном потоке человек должен  обладать информационной культурой как одной из составляющих общей культуры.  Информационная культура связана с социальной природой человека, является  продуктом разнообразных творческих способностей и проявляется в следующих аспектах:

- в конкретных навыках по использованию технических устройств (от   телефона  до персонального компьютера и компьютерных сетей);

- в способности использовать в своей деятельности компьютерную информационную технологию, базовой составляющей которой являются многочисленные программные продукты;

- в умении извлекать информацию из различных источников: как из  периодической  печати,  так и из электронных коммуникаций, представлять  ее в понятном виде и уметь эффективно использовать;

- во владении основами аналитической переработки информации;

- в умении работать с различной информацией;

- в знании особенностей информационных потоков в своей области деятельности.

Информационная культура вбирает в себя знания из тех наук, которые способствуют ее развитию и приспособлению  к конкретному виду  деятельности (кибернетика, информатика, теория информации, математика, теория проектирования баз данных и ряд других дисциплин). Неотъемлемой частью информационной культуры являются  знание  новой  информационной технологии и умение ее применять как для автоматизации рутинных операций, так и в неординарных ситуациях, требующих нетрадиционного творческого подхода.

                                                           Роль информатизации в развитии общества.

 Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая возможности воспринять ее в полной мере. Информационный кризис поставил  общество перед необходимостью поиска путей выхода из создавшегося положения. Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи  информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса, называемого информатизацией, в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития. Информатизация общества - организованный социально-экономический и научно-технический процесс  создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов. Современное материальное производство и другие сферы деятельности все больше в информационном обслуживании, переработке огромного количества информации. Универсальным техническим средством обработки любой информации является компьютер, который играет роль усилителя  интеллектуальных возможностей  человека и общества в целом, а коммуникационные средства, использующие компьютер, служат для связи и передачи информации. Появление и развитие компьютеров - это необходимая составляющая процесса информатизации  общества.

Информатизация общества - одна из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко  используемый до недавнего времени термин “компьютеризация  общества”.  При внешней похожести этих понятий они существенно различаются.

При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию  и  внедрению  технической  базы  компьютеров, обеспечивающих оперативное получение  результатов  переработки информации и ее накопление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6    Рынок информационных продуктов и услуг  (информационный рынок) - система экономических, правовых и организационных отношений при торговле продуктами интеллектуального труда на коммерческой основе.

Информационный рынок  характеризуется  определенной номенклатурой продуктов и услуг, условиями и механизмами их предоставления, ценами. В отличие от торговли обычными товарами, имеющими материально-вещественную форму, здесь в качестве предмета продажи или обмена выступают информационные системы, информационные технологии, лицензии, патенты, товарные знаки, ноу-хау, инженерно-технические услуги, различного рода  информация и прочие виды информационных ресурсов.

Основными источниками информации для информационного обслуживания являются базы данных. Они интегрируют в себе поставщиков и потребителей информационных услуг, связи и отношения между ними, порядок и условия продажи и покупки информационных услуг.

Поставщиками информационных  продуктов и услуг могут быть:

- центры, где создаются и хранятся базы данных, а также производится постоянное накопление и редактирование информации;

- центры, распределяющие информацию  на основе разных баз данных;

- службы телекоммуникации и передачи данных;

- специальные службы, куда стекается информация по конкретной сфере деятельности для ее анализа, обобщения, прогнозирования, например банки, биржи;

- коммерческие фирмы;

- информационные брокеры.

Потребителями информационных  продуктов и услуг могут быть различные юридические и физические лица.

В настоящее время в России быстрыми темпами идет формирование рынка информационных продуктов и услуг. Важнейшими компонентами этого рынка являются:

1. Техническая и технологическая составляющая. Это современное информационное оборудование, мощные  компьютеры, развитая компьютерная сеть и соответствующие им технологии переработки информации.

Пример 6. В настоящее время в России получают распространение современные мировые технические достижения:

- возможность работать в глобальной компьютерной сети Internet, что позволяет  вывести  информационные  ресурсы России на мировой рынок;

- технология ведения гипертекстовой среды - WWW (Всемирная паутина);

- электронная почта в компьютерной сети РЕЛКОМ, в которую вовлечено около 300 тыс. пользователей, из них 20 тыс. индивидуалов.

2. Нормативно-правовая составляющая. Это юридические документы: законы, указы, постановления, которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке.

Пример 7. Законы “Об информации, информатизации и защите информации”; “Об авторском праве и смежных правах”; “О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных”; “О правовой охране топологий интегральных схем”.

3. Информационная составляющая. Это справочно-навигационные средства и структуры, помогающие находить нужную информацию.

Пример 8. “Российская энциклопедия информации и телекоммуникаций”, где обобщены сведения об информационной структуре рынка, включая производителей и распространителей.

4. Организационная составляющая. Это элементы государственного регулирования взаимодействия производителей и распространителей информационных продуктов и услуг.

Выделяют пять секторов рынка информационных продуктов и услуг.

1. Деловая информация. Состоит из следующих частей:

- биржевая и финансовая информация - котировки ценных бумаг, валютные курсы, учетные ставки, рынок товаров и капиталов, инвестиции, цены. Поставщиками являются специальные службы биржевой и финансовой информации, брокерские компании, банки;

- статистическая информация - ряды динамики, прогнозные модели и оценки по экономической, социальной и демографической областям. Поставщиками  информации  являются государственные службы, компании;

- коммерческая информация - данные по компаниям, фирмам, корпорациям, направлениям работы и их продукции, ценам; о финансовом состоянии, связях, сделках, руководителях, деловых новостях в области экономики и бизнеса.  Поставщиками являются специальные информационные службы.

2. Информация для специалистов. Содержит следующие части:

- профессиональная информация - специальные  данные  и информация для юристов,  врачей, фармацевтов, преподавателей, инженеров и т.д.;

- научно-техническая информация - документальная, библиографическая, реферативная, справочная информация в области естественных, технических, общественных наук, по отраслям производства и сферам человеческой деятельности;

- доступ  к первоисточникам - организация доступа к источникам информации через библиотеки и специальные службы, возможности приобретения первоисточников,  их получения по межбиблиотечному абонементу в различных формах.

3. Потребительская  информация. Состоит из следующих частей:

- новости  и  литература - информация служб новостей и агентств прессы,  электронные журналы, справочники, энциклопедии;

- потребительская информация - расписания работы транспорта,  резервирование железнодорожных и авиа- билетов и мест в гостиницах,  заказ товаров и услуг, банковские операции и т.п.;

- развлекательная информация - игры,  телетекст, видеотекст.

4. Услуги образования. Включают все формы и ступени образования: дошкольное, школьное, специальное, среднепрофессиональное, высшее, повышение квалификации и переподготовку. Информационная продукция может быть представлена в компьютерном или некомпьютерном виде: учебники, методические разработки, практикумы, развивающие компьютерные игры, компьютерные обучающие и контролирующие системы и пр.

5. Обеспечивающие информационные системы и средства. Состоят из следующих частей:

- программные продукты - программные комплексы с разной ориентацией - от профессионала до неопытного  пользователя компьютера: системное программное обеспечение,  программы общей ориентации, прикладное программное обеспечение по реализации функций  в  конкретной области принадлежности,  по решению задач типовыми математическими методами и др.;

- технические средства - компьютеры, телекоммуникационное оборудование, сопутствующие материалы и комплектующие;

- разработка  и  сопровождение  информационных систем и технологий - обследование организации в целях выявления информационных потоков, разработка концептуальных моделей, разработка структуры программного  комплекса, создание и сопровождение баз данных;

- консультирование по различным аспектам информационной индустрии - какую приобретать информационную технику, какое программное обеспечение необходимо для реализации профессиональной деятельности, нужна ли информационная система и какая, на базе какой информационной технологии лучше организовать свою деятельность и т.д.;

- подготовка источников информации - создание баз данных по заданной теме, области, явлению и т.п.

7. 8. 10                                      Правовое регулирование на информационном рынке

Развитие рыночных отношений в  информационной  деятельности поставило вопрос о защите информации как объекта интеллектуальной собственности и имущественных прав на нее. В Российской Федерации принят ряд указов,  постановлений, законов:

- “Об информации, информатизации и защите информации”.

-  “Об авторском праве и смежных правах”.

- “О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных”.

- “О правовой охране типологий интегральных схем”.

Базовым юридическим документом является закон “Об информации, информатизации и защите информации”. С его помощью удалось частично решить  вопросы правового регулирования на  информационном рынке; защиты прав и свобод личности от угроз и ущерба, связанных с искажением, порчей, уничтожением “персональной” информации.

В законе определены цели и основные направления государственной политики в сфере информатизации. Информатизация определяется как важное новое стратегическое направление деятельности государства. Указано, что государство должно заниматься формированием и реализацией единой государственной научно-технической и промышленной политики в сфере информатизации.

Закон создает условия для включения России в международный информационный обмен, предотвращает бесхозяйственное отношение к информационным ресурсам и информатизации, обеспечивает информационную безопасность и права юридических и  физических  лиц  на информацию.  В нем определяются комплексные проблемы организации информационных  ресурсов,   правовое положение по их использованию и предлагается рассматривать информационные  ресурсы в двух аспектах:

- как  материальный  продукт,  который можно покупать и продавать;

- как интеллектуальный продукт, на который распространяется право  интеллектуальной  собственности,  авторское право.

Закон закладывает юридические основы гарантий прав граждан на информацию. Он направлен на урегулирование важнейшего вопроса экономической реформы - формы, права и механизма реализации собственности на накопление информационных ресурсов и технологические достижения.  Обеспечена защита собственности в сфере информационных систем и технологий, что способствует формированию цивилизованного рынка информационных ресурсов, услуг, систем, технологий, средств их обеспечения.

 

8,10

Термин “информация” имеет множество определений. Прежде всего в широком смысле информация - это отражение реального мира; в узком смысле информация - это любые сведения, являющиеся объектом хранения,  передачи и преобразования.

Информация - совокупность сведений (данных),воспринимаемых от окружающей среды (входная информация), выдаваемой в окружающую среду (выходная информация), либо сохраняемой внутри некоторой системы (внутренняя информация). Эти определения важны для понимания процессов обработки информации в ЭВМ.

С практической точки зрения информация представляется в виде  сообщения. Информационное сообщение связано с источником информации, приемником информации и каналом передачи. Сообщение от источника к приемнику передается в материально-энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигнал и т.д.). Человек воспринимает сообщение посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. И в том и другом случае с приемом информации связано изменение во времени  значений  какой-либо величины,  характеризующей состояние приемника. В этом смысле информационное сообщение может быть  представлено в виде функции X(t), характеризующей изменение во времени материально-энергетических  параметров  физической среды, в которой осуществляются информационные процессы. Чаще всего функция X(t) может принимать любые  вещественные значения в диапазоне изменения аргумента t.  Например, температура в интервале времени измерения может  непрерывно изменяться  от  некоторого  начального значения до некоторого конечного. При этом функция X(t) передает  характер изменения температуры во времени. Непрерывно изменяется во времени, например, давление атмосферного воздуха, сообщая информацию о возможности изменения погоды.  В этом случае мы встречаемся с  непрерывной или  аналоговой информацией, источником которой обычно являются различные природные объекты,  объекты технологических производственных процессов и др.

Информационные сообщения, используемые человеком, чаще носят характер дискретных  сообщений. Таковыми являются, например, сигналы тревоги, передаваемые посредством световых и звуковых сообщений. Дискретными являются также языковые сообщения, передаваемые в письменном виде или с помощью звуковых сигналов; сообщения, передаваемые с помощью жестов и др.

Из-за ограниченной точности чувственного восприятия и используемых измерительных приборов человек воспринимает непрерывную информацию чаще всего в дискретной форме. Примером этого является определение по  термометру  цифрового значения температуры с определенной точностью.

Переход от непрерывного представления сигнала к дискретному дает в ряде случаев значительные преимущества при передаче, хранении и обработке информации. В информационной технике для этих целей широко используются специальные устройства - аналого-цифровые преобразователи.

Примером хорошо известных аналого-цифровых преобразователей могут служить используемые в магазинах электронные весы, которые преобразуют аналоговую величину “вес продукта” в ее цифровое представление,  выраженное в граммах и килограммах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.12.13                        Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления                                                                                                   информации.

                                                           Представление информации в ЭВМ

Объектом передачи и преобразования в ЭВМ является дискретная информация.  Для  ее представления  применяется так называемый алфавитный способ,  основой  которого  является использование фиксированного конечного набора символов любой природы, называемого алфавитом.

Примерами таких алфавитов могут служить алфавиты естественных человеческих языков, совокупность десятичных цифр, любая другая упорядоченная совокупность знаков.  Символы из набора алфавита называются буквами, а любая конечная последовательность букв - словом в этом алфавите. При этом не требуется, чтобы слово обязательно имело языковое смысловое значение. Например, словами являются последовательности символов,  составленные из алфавита, включающего латинские буквы и цифры:

ALFA1  FECD  15AB  BASIC

Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения опти­ческих характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) исполь­зуется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассо­вых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, исполь­зующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На биохимическом уровне происхо­дит накопление и передача данных в живой природе.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапа­зоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зави­сят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность.

Все процессы, происходящие в вычислительной системе, связаны непосредственно с различными физическими носителями информационных сообщений (носитель данных), а все узлы и блоки этой системы являются физической средой, в которой осуществляются информационные процессы.  Особенности носителя информации накладывают определенные ограничения  на используемый для ее представления алфавит.  При подготовке к решению на ЭВМ исходная формулировка, описание метода решения, задание конкретных исходных данных осуществляются на математическом языке, алфавит которого наряду с буквами естественного  языка может включать буквы других языков,   специальные символы математических операций и другие знаки. Носителем  информации на данном этапе служат листы обычной бумаги.

Для ввода в ЭВМ информация об условиях задачи и методе ее решения должна быть перенесена на специальный носитель, с которого она воспринимается ЭВМ.

В качестве такого носителя ранее использовались  специальные  бумажные  карты (перфокарты) или ленты (перфоленты), на которые буквы, цифры, другие символы наносились с помощью специальной системы знаков, например совокупности пробитых и непробитых позиций.  В настоящее время  в  качестве носителя применяется магнитная лента, гибкие диски (дискеты),  жесткие диски (винчестеры).Для нанесения  информации используется набор из двух знаков, каждый из которых представляет  собой  участок  поверхности  носителя различной намагниченности. Носителями информации являются также компакт-диски,  информация  на  которых  кодируется посредством  чередования  отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска. При промышленном производстве компакт-дисков эта подложка выполняется из алюминия, а не отражающие свет участки делаются с помощью продавливания углублений в  подложке специальной прессформой.  При единичном производстве компакт-дисков подложка выполняется из золота, а нанесение на нее информации осуществляется лазером.

Носителем информации в электронных блоках ЭВМ,  ведущих ее обработку,  является электрический сигнал,  у которого меняется какой-либо параметр (частота, амплитуда).

Процесс преобразования часто требует представлять буквы одного алфавита средствами (буквами, словами) другого алфавита. Такое представление называется кодированием. Декодированием называется процесс обратного преобразования информации относительно ранее выполненного кодирования.

Для представления информации в ЭВМ преимущественное распространение получило двоичное кодирование, при котором символы вводимой в ЭВМ информации представляются средствами двоичного алфавита, состоящего из двух букв. В дальнейшем в качестве этих букв будут использоваться символы 0 и 1.

Двоичный алфавит по числу входящих в него символов является минимальным, поэтому при двоичном кодировании алфавита, включающего большее число букв, каждая буква соответствует  последовательности  нескольких  двоичных знаков или двоичному слову. Такие последовательности называют кодовыми комбинациями. 

Полный набор кодовых комбинаций, соответствующих двоичному представлению всех букв кодируемого алфавита, называется кодом.

Различают коды равномерные и неравномерные. Кодовые комбинации равномерных  двоичных кодов содержат одинаковое число двоичных знаков, неравномерных - не одинаковое.

В вычислительной технике используются обычно равномерные коды,  кодовые комбинации которых составляются в  виде последовательности из восьми двоичных знаков.

 Количество введенной в ЭВМ информации измеряют величиной, выраженной в двоичных знаках или битах (англ. bit, от binary - двоичный и digit - знак). Бит - цифра 0 или 1.

Последовательность из восьми двоичных знаков, применяемая в кодах для представления символов входных алфавитов, получила название  байта. Как правило, код символа хранится в одном байте, поэтому коды символов могут принимать значения от 0 до 255. Такие кодировки называются  однобайтными,  они позволяют использовать до 256 различных символов. Используются и более крупные единицы количества информации: 1 Килобайт = 1024 байт; 1 Мегабайт = 1024 Килобайт; 1 Гигабайт = 1024 Мегабайт.

Названные единицы измерения количества информации используются для характеристики емкости запоминающих устройств ЭВМ. Емкость  запоминающих  устройств определяется количеством информации, которое хранится в памяти одновременно.

 

14,15,17 В общем случае система счисления представляет собой совокупность приемов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Способов такой записи существует множество. Любая предназначенная для практического применения система счисления должна обеспечивать:

- возможность представления любого числа в рассматриваемом диапазоне величин;

- единственность представления (каждой комбинации  символов должна соответствовать  только одна величина);

- простоту оперирования числами.

Все системы представления чисел делят на позиционные и непозиционные.

В непозиционной системе счисления значение символа не зависит от его положения в числе. Примером непозиционной системы счисления  является римская система,  использующая набор символов: единица - I, пять - V, десять - X, пятьдесят - L, сто - C и т.д. Каждое число в этой системе представляется как комбинация этих символов. Например, число 88 в римской системе запишется так:LXXXVIII

Как видно из примера,  смысл каждого символа не зависит от того места,  на котором он стоит. Так цифра X, участвуя три раза в записи числа 88,  каждый раз означает одну и ту же величину - десять единиц.

В позиционной системе счисления значение цифры определяется ее положением в числе: один и тот же знак принимает различные значения.  Например, в десятичном числе 333 первая цифра  справа  означает три единицы,  соседняя с ней - три десятка, а левая - три сотни.

Любая позиционная система система счисления  характеризуется основанием. Основание (базис) естественной позиционной системы счисления - число знаков или  символов,  используемых для изображения цифр в данной системе. Поэтому возможно бесчисленное множество  позиционных  систем, так как за основание можно принять любое целое число p (p>1):2,3,...,8,...,10,...,16,.., образовав новую систему. Например, возможна  шестнадцатиричная  система счисления, запись чисел в которой производится  с помощью  следующих знаков (цифр): 0.1,...,9, A, B, C, D, E, F.

Для позиционной системы счисления справедливо равенство

A_(P) = a_n-1p^n-1 + ... + a₁p¹ + a₀p⁰ + a_-1p^-1 +...+ a_-mp^-m,                          (2.1)

где A_(p) -  произвольное число, записанное в системе счисления с основанием p;

a_i - цифры системы счисления;

n,m - число целых и дробных разрядов.

Числу 86,54  соответствует  его  значение,  вычисляемое согласно равенству (2.1):

86,54₍₁₀₎ = 8 х 10¹ + 6 х 10⁰ + 5 х 10^-1 + 4 х 10^-2.

Для примера запишем число X = 135₍₁₀₎ в двоичной, троичной, восьмеричной и шестнадцатиричной системах счисления.

X = 10000111₍₂₎ = 12000₍₃₎ = 207₍₈₎ = 87₍₁₆₎.

Cправедливость этих равенств можно подтвердить, использовав написание числа X по формуле (2.1):

X₍₂₎ = 1 х 2⁷ + 0 х 2⁶ + 0 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 0 х 2³ + 1 х 2² + 1 х 2¹ + 1 х 2⁰ = 135₍₁₀₎;

X₍₃₎ =                                               1 х 3⁴ + 2 х 3³ + 0 х 3² + 0 х 3¹ + 0 х 3⁰ = 135₍₁₀₎;

X₍₈₎ =                                                                              2 х 8² + 0х 8¹ + 7х 8⁰ = 135₍₁₀₎;

X₍₁₆₎ =                                                                                      8 х 16¹ + 7 х 16⁰ = 135₍₁₀₎.

 

 

Системы счисления, применяемые в ЭВМ можно разделить на основную и вспомогательные.

Основной является система счисления, в которой представляется и  хранится информация, а также выполняются все основные операции в цифровой вычислительной машине. В этом качестве используется двоичная система счисления. Несмотря на  громоздкость  записи она имеет перед другими системами   счисления ряд значительных преимуществ. Это прежде всего простота конструкции элементов, представляющих каждый разряд числа. При применении двоичной системы счисления они наиболее просты, так как должны иметь только два устойчивых состояния, которые соответствовали бы цифрам 0 и 1, изображающим коэффициенты a_i в равенстве (2.1). Это увеличивает надежность функционирования ЭВМ. Простота выполнения арифметических операций - свойство двоичной арифметики (см. таб. 2.2). Важное значение при выборе основной системы счисления имеет тот факт, что в этом случае можно использовать хорошо разработанный аппарат двоичной логики.

Операции сложения, вычитания и умножения двоичных чисел представлены в таб. 2.2.

Операции сложения, вычитания, умножения и деления двоичных чисел  выполняются по тем же правилам, которыми мы пользуемся при аналогичных действиях с десятичными  числами. Рассмотрим это на примере.

Пример 10.

Сложить два десятичных числа 15₍₁₀₎ и 17₍₁₀₎ в двоичной системе счисления. Десятичное число 15₍₁₀₎ в двоичной системе запишется так: 1111₍₂₎, а десятичное число 17₍₁₀₎ - 10001₍₂₎. Сложение, как и в десятичной системе, выполним столбиком:

1 111₍₂₎                 15₍₁₀₎

                                                                                                   +                         +

10 001₍₂₎                17₍₁₀₎

                                                                                                 __________           ________

                                                                                                  100 000₍₂₎               32₍₁₀₎

 

Сложение осуществляется   следующим   образом.  Сначала складываем две цифры младших разрядов 1 + 1. Результат равен 10  (двум),  поскольку к старшей цифре рассматриваемой системы добавляется единица.  В данном разряде  записываем нуль,  а  единицу  переносим в старший (второй) разряд.  К   имеющейся там единице прибавляем переносимую единицу : 1 + 1 = 10, во втором разряде записываем нуль, а единицу переносим в старший (третий) разряд и т.д.

Проверку правильности операции можно провести, используя запись числа по равенству (2.1).

1 х 2⁵ + 0 х 2⁴ + 0 х 2³ + 0 х 2² + 0 х 2¹ + 0 х 2⁰ = 32₍₁₀₎.

Пример 11.  Получить произведение чисел X1 = 10110₍₂₎ и X2 =1011₍₂₎ в двоичной системе счисления.

     Решение:          10110

                               x

                                    1011

                             10110

                                 10110

                          00000

                        10110____    

                        11110010

Ответ: X1 x X2 = 11110010₍₂₎.

Умножение можно заменить многократным сложением  множимого с самим собой. Перед каждым сложением второе слагаемое сдвигается влево на число разрядов, равное разряду соответствующей единицы множителя (младший разряд множителя считается нулевым). Количество сложений равно числу единиц во множителе.

Деление двоичных  чисел осуществляется путем многократного вычитания делителя из делимого.

Пример 12. Получить частное от деления чисел X1 = 1111101₍₂₎ и 101₍₂₎ в двоичной системе счисления.

Решение:             1111101ï101______

                       - 101                    11001              

                                 101

                                 101

                                      101

                          101

                                      000

Ответ: X1 : X2 = 11001₍₂₎.

Вспомогательные системы счисления используются для ввода и вывода информации, а также для перехода из одной системы счисления в другую. В качестве вспомогательных систем счисления применяются: десятичная, восьмеричная и шестнадцатиричная системы.

Исходная числовая информация и результаты решения представляются,  как правило, в десятичной системе счисления. Программа часто кодируется в шестнадцатиричной системе счисления,  имеющей компактную запись,  и,  вместе с тем, делающей простой перевод чисел в двоичную систему счисления. Шестнадцатиричные цифры имеют 16 значений: от 0 до 15; они записываются цифрами от 0 до 9, затем идет буква А (обозначает число 10),  буква B (обозначает 11) и далее от С до F (со значениями от 12 до 15). Десятичные эквиваленты чисел представлены в таб.2.1.  Каждая шестнадцатиричная  цифра соответствует комбинации четырех двоичных, т.е. 4 битам (16=2 54 0). Если для записи программы применяется восьмеричная система, использующая для записи числа цифры от 0 до 7, каждой цифре соответствует 3 бита (8=2 53 0).

Использование двоичной системы счисления для ЭВМ связано с необходимостью перевода в нее вводимых в ЭВМ чисел и обратного  преобразования числовых данных при выводе из ЭВМ. Эти преобразования осуществляются автоматически, специально разработанными методами. Если потребуется ручной перевод при наладке программы, расчете контрольной точки и т.д., его можно осуществить несколькими путями: для целых чисел, правильных дробей, произвольных чисел (неправильных дробей).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Для перевода целых чисел и целых частей неправильных дробей используется метод, базирующийся на делении переводимого числа на основание новой системы счисления. 

Рассмотрим порядок перевода целых чисел из одной системы счисления в другую:

1. Разделить данное число на  основание  новой  системы счисления. Остаток  от деления дает младший разряд числа в новой системе счисления;

2. Если  частное  от деления больше или равно основанию новой системы счисления, продолжить деление в соответствии с пунктом 1. Второй остаток дает второй разряд нового числа и т.д.;

3. Такое последовательное деление необходимо продолжать до получения целого частного, которое будет меньше основания новой  системы  счисления.  Это  частное будет старшим разрядом числа в новой системе счисления.

Пример 13. Перевести число X = 49₍₁₀₎ в двоичную систему счисления.

Примем условное обозначение операции в виде 10 -> 2.

                Решение:                              частное                                              остаток

                                                               49 : 2 = 24                                            1 ^ ^

                                                               24 : 2 = 12                                            0 ï ï

                                                               12 : 2 =  6                                             0 ï ï

                                                               6 : 2 =  3                                                              0 ï ï

                                                               3 : 2 =  1                                               1

                                                                                                           > 1

Ответ:  X = 49₍₁₀₎ = 110001₍₂₎.

Пример 14. Перевести число X = 1237₍₁₀₎ в шестнадцатиричную систему счисления.

Примем условное обозначение операции в виде 10 -> 16.

Решение:                                            частное     остаток

                                                               1237 : 16 = 77     5  ^ ^

                                                                   77 : 16 =  4       13

 

                                                                                              4 

Ответ:  X = 1237₍₁₀₎ = 4D5₍₁₆₎.

Стрелка (двойная) показывает порядок записи числа в новой системе счисления.

В данном примере для перевода числа из десятичной  системы в шестнадцатиричную потребовалось произвести две операции. При переводе этого  же  числа  в  двоичную  систему счисления потребовалось бы десять операций деления. Поэтому для ускорения перевода используют двухступенчатую схему 10 -> 16 -> 2. Зависимость между числами шестнадцатиричной системы счисления и эквивалентными им двоичными  тетрадами представлена в таб. 2.1.

Рассмотрим перевод числа этим способом.

Пример 15.  Перевести число 4D5₍₁₆₎ в двоичную систему, 16 -> 2.

Решение: записываем каждую шестнадцатиричную цифру двоичными  тетрадами,  сохраняя  при  этом последовательность цифр шестнадцатиричного числа.

 

                                               4                             D                            5

                                         0100                     1101                    0101

Ответ:  4D5₍₁₆₎ = 10011010101₍₂₎.

 

Для перевода двоичного числа в шестнадцатиричное  необходимо разбить  двоичное  число  на тетрады справа налево. Первую цифру двоичного числа при  необходимости  дополняют до тетрады нулями.

Пример 16. Перевести  двоичное  число  1011101110₍₂₎ в шестнадцатиричную систему счисления, 2 - > 16.

Решение: разделим число на тетрады и к первым двум двоичным цифрам добавим недостающие до тетрады нули.

 

                               0010    1110    1110           4-битовые группы,

                                                                                              тетрады

 

                               2       Е       Е                         Шестнадцатиричные экви-

                                                                                              валенты каждой тетрады

Ответ: 1011101110₍₂₎ = 2EE₍₁₆₎.

Для перевода правильных дробей из системы  счисления  с основанием p₁ в систему с основанием p₂ используется метод, базирующийся на умножении переводимой правильной дроби на основание p₂ новой системы счисления.

Рекомендуемая последовательность операций:

1. Умножить число на основание новой системы счисления;

2. В полученном произведении выделить целую часть. Она даст старший разряд дробной части искомого нового числа;

3. Дробную часть произведения снова умножить на основание новой системы счисления. Целая часть произведения даст следующий разряд нового числа и т.д.

При переводе правильных дробей точный перевод может потребовать значительного (иногда бесконечного) количества разрядов нового числа.  Поэтому  в большинстве случаев он осуществляется с определенной, заданной заранее точностью. Для этого в условии задачи указывается необходимое количество разрядов нового числа, которое обеспечит точность представления числа в новой системе счисления примерно такую же, как и в исходной. В ЭВМ точность перевода обычно ограничивается  длиной  разрядной  сетки, отведенной  для представления чисел.

Пример 17. Перевести число X = 0,2₍₁₀₎ в двоичную систему счисления с точностью до четырех разрядов после запятой. 10 -> 2.

                Решение:                        целая часть

                                               0,2 x 2 = 0,4        0                               cтарший

                                               0,4 x 2 = 0,8        0                               разряд

                                               0,8 x 2 = 1,6        1 

                                               0,6 x 2 = 1,2        1 

Ответ: X = 0,2₍₁₀₎ = 0,0011₍₂₎.

 

 

18,19                                                            Формы представления в ЭВМ числовых данных

В математике  широко  используются две формы записи чисел: естественная и нормальная.

При естественной  форме число записывается в естественном натуральном виде, например, 23745 - целое число, 0,0273 - правильная дробь, 3,429 - смешанное число.

При нормальной форме запись одного числа может быть различной в  зависимости от ограничений, накладываемых на ее форму. Например, число 23745 может быть записано так: 23745 = 2,3745 х 10⁴ = 0,23745 х 10⁵ = 237450 х 10^-1 и т.д.

При естественном представлении чисел в ЭВМ устанавливаются длины разрядной сетки, а также целой и дробной частей. При этом распределение разрядов между целой и дробной частями не изменяется и остается всегда постоянным независимо от величины числа. В связи с этим существует и другое   название этой формы представления чисел - с фиксированной запятой. В  современных  вычислительных  машинах  эта форма используется преимущественно для представления  целых чисел.

Так как числа бывают положительные и отрицательные,  то в разрядной  сетке при их машинном представлении один разряд отводится под знак числа,  а остальные  образуют  поле числа. В знаковый разряд, который может располагаться как в начале, так и в конце числа, записывается информация о знаке числа.  Принято соглашение, что знак положительного числа “+” изображается

символом 0, а знак отрицательного числа “-” - символом 1. Если поле числа включает n разрядов, то диапазон представления целых чисел в этом случае ограничивается значениями -(2ⁿ-1) и +(2ⁿ-1).

Представление чисел в ЭВМ в нормальной форме - представление числа в форме с плавающей запятой, поскольку положение запятой в записи числа, как показывают приведенные примеры, в этом случае не являются однозначным.

В нормальной форме число записывается  следующим образом:

A = m_ap^qа                           (2.3)

где m_a - мантисса числа A;

q_a - порядок числа A (характеристика числа);

p  - основание системы счисления.

Чтобы избежать неоднозначности представления чисел, используют так называемую нормализованную форму, для которой справедливо следующее условие:

p £ | m_a |< 1.                       (2.4)

Так числа 23,745 х 10³ и 0,0273 в нормализованном виде в соответствии с условием (2.4) должны быть записаны следующим образом: 0,23745 х 10⁵ и 0,273 х 10 ^-1.

Коды чисел. Под кодом подразумевается изображение нормализованного числа, в котором слева от запятой стоит символ, отображающий знак этого числа. Принята следующая система кодирования: знак “минус” изображается цифрой 1, знак “плюс” - цифрой 0.

В цифровых  вычислительных  машинах  используют  прямой, обратный и дополнительный коды. В запоминающем устройстве все числа хранятся в прямом коде. Коды изображают следующим образом:  прямой - [X]пр,  обратный - [X]обр, дополнительный - [X]доп.

Положительное число во всех кодах изображается одинаково, причем это изображение совпадает с изображением самого числа

X=[X]пр = [X]обр = [X]доп.

Изображение отрицательного  числа в каждом коде имеет свои особенности.

Прямой код. Дробная часть числа остается без изменений, в знаковом разряде записывается единица.

Пример 19.  X=-,101101; [X]пр = 1,101101.

Обратный код. В дробной части числа единицы заменяются нулями, а нули единицами (производится инверсия числа по разрядам). В знаковом разряде записывается единица.

Пример 20. X=-0,101101; [X]обр = 1,010010.

Дополнительный код. Образуется дополнением единицы к младшему разряду обратного кода отрицательного числа.

Пример 21.  X=-0,101101; [X]обр = 1,010010; [X]доп = 1,010011.

При выполнении арифметических операций вычитания (в общем случае алгебраического сложения) числа представляются в обратном или  дополнительном кодах. Затем коды чисел складываются, в результате чего получается  обратный  (дополнительный) код суммы.  При необходимости записи результата в запоминающее устройство его переводят в прямой код. Получение обратного и дополнительного кодов из прямого, а также обратное  преобразование не представляют  больших трудностей.

Пусть необходимо сложить два числа

X₁ = +0,0101 и X₂ = -0,1001.

Напрямую было бы необходимо:  произвести  логические  и арифметические операции:  оценку  модулей  и знаков чисел, выбор большего модуля,  вычитание меньшего, присвоение результату знака числа, имеющего больший модуль.  Получим в итоге

X₁ + X₂ = 0,0101 - 0,1001 = -0,0100.

В случае применения обратного или дополнительного кодов операция алгебраического сложения сводится к простому сложению всех разрядов, включая знаковый

[X₁]обр = 0,0101          [X₁]доп = 0,0101

[X₂]обр = 1,0110          [X₂]доп = 1,0111

[X₁ + X₂]обр = 1,1011          [X₁ + X₂]доп = 1,1100

[X₁ + X₀]пр  = 1,0100         [X₁ + X₂]обр = 1,1011

                                                                                                   [X₁ + X₂]пр  = 1,0100

X₁ + X₂ = -0,0100.

Если при сложении есть перенос единицы в знаковой  разряд, то в обратном коде эта единица добавляется к младшему разряду суммы (циклический перенос),  а  в дополнительном коде отбрасывается.

Пример 22. Сложить два числа: X = -,0101 и X = +0,1001.

 

[X₁]обр = 1,1010       [X₁]доп = 1,1011

[X₂]обр = 0,1001       [X₂]доп = 0,1001

[X₁ + X₂]обр = 10,0011        [X₁ + X₂]доп = 10,0100

                                                                                                 единицу в знаковом разряде

                                                                                                 отбрасываем

[X₁ + X₂]обр = 0,0100        [X₁ + X₂]доп = 0,0100.

Так как получилось положительное число, то перевод в прямой код не требуется.

Таким образом, в цифровых вычислительных машинах все арифметические операции сводятся к операции сложения.

20,21                                                   Логические основы построения ЭВМ

Большинство схем управления и счета в ЭВМ - логические. Составные части этих схем, называемые логическими элементами, выполняют определенные логические функции. В основу построения логических элементов и схем положены  законы  и правила математической логики.

Логика - это наука о законах человеческого мышления. В середине прошлого века на логику было распространено буквенное исчисление и формульное выражение логических связей, которые существуют между суждениями,  понятиями, высказываниями. Большой вклад в разработку  основ  применения формального метода  математики в области логики внесли ученые: Лейбниц, русский математик Порецкий П.С., английский математик Джорж Буль и другие. В 1854 г. Джорж Буль опубликовал книгу “Законы мышления” (“The  Laws  of Thaught”), в которой им была развита алгебра высказываний, получившая впоследствии название алгебры логики, или Булева алгебра. Алгебра логики явилась основой,  на которой в начале XX века стала развиваться теория релейно-контактных схем и практика конструирования сложных дискретных автоматов,  способных принимать различные состояния, переходить под воздействием  входных  сигналов из одного состояния в другое и выдавать выходные сигналы. Алгебра логики является инструментом разработки сложных схем,  оптимизации многих тысяч логических элементов, из которых состоит современная ЭВМ.

Алгебра логики - это раздел математической логики, значения всех элементов (функций и аргументов) которой определены в двухэлементном множестве: 0 и 1.  Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями.

Особое значение для разработки логических схем ЭВМ имеет исчисление высказываний.

Высказывание - это любое предложение, в отношении которого имеет смысл утверждать о его истинности или ложности. При этом считается, что высказывание удовлетворяет закону исключенного третьего, т.е. каждое высказывание или истинно, или  ложно и не может быть одновременно и истинным, и ложным.

Пример 23. Высказывания: “Сейчас идет снег” - это утверждение может быть истинным или ложным;  “ Москва - столица России” - истинное утверждение;  “частное от  деления 10 на 2 равно 3" - ложное утверждение.

Если высказывание истинно, то значение его истинности принимается равным единице, если высказывание ложно, то значение его истинности оценивается нулем.

Высказывания могут  быть  простыми и сложными.  Простое высказывание содержит одну простую законченную мысль. Например, доска черная. Простые высказывания с помощью специальных символов (логических связей) объединяются  в  сложные, истинность  которых  зависит  от  значений истинности   составляющих высказываний и вида логических операций, выполняемых над этими высказываниями. Так как простые высказывания могут принимать значения 1 или 0, их называют логическими (двоичными) переменными. Сложные высказывания - логическими функциями этих переменных.  В устройствах  ЭВМ   истинность и ложность высказываний представляется электрическими сигналами  разного  уровня. Например, истинность высказывания представляется сигналом высокого уровня (сигнал кода 1),  а ложность - сигналом низкого уровня (сигнал   кода 0).

В алгебре логики, как и в обычной алгебре, используют символическую запись. Если простые высказывания обозначить латинскими буквами  a,b,c,...,  а сложные - буквами x,y,z, то сложное высказывание можно записать в виде функции x=f(a,b,c,...,k).

Эта функция в алгебре логики называется переключительной (булевой), если сама функция и ее переменные a,b,c,...,k могут принимать только два значения 0  или  1.  Переключительные функции  могут задаваться в виде таблицы истинности, примерная форма которой для функции трех переменных x=f(a,b,c) приведена в табл.2.3. Число наборов, определяющих функцию x табличным способом, равно 2ⁿ, где n - число переменных. В табл.2.3. каждому из восьми возможных наборов значений переменных a,b,c соответствует  значение  функции  x, равное 0 или 1. Например,  набору a=1, b=0, c=1 соответствует значение функции x, равное единице. Применительно к ЭВМ это означает, что сигнал x высокого  уровня на выходе анализируемой схемы появится лишь в том случае,  если на входы a и c поступят единичные сигналы, а на вход b нулевой.

Простейшими операциями в алгебре логики являются операции логического сложения (иначе, операция ИЛИ, операция дизъюнкции) и логического  умножения (иначе, операция И, операция конъюнкции). Для обозначения операции логического сложения используют символы + или V, а логического умножения - символы * или ^.

Правила выполнения операций в алгебре логики определяются рядом аксиом, теорем и следствий.

В частности, для алгебры логики выполняются законы:

1) сочетательный:

(a+b) + c = a + (b+c);

(a х b) х c = a х (b х c);

2) переместительный:

a + b = b + a;

a х b=b х a;

3) распределительный:

a х (b+c) = a х b + a х c;

(a+b) х c = a х с + b х c.

Справедливы соотношения:

                                               a+a=a;                   a+b=b, если a£b;

                                               a х a=a;                                 a х b=a, если a£b;

                                               a+a х b=a;                                            a+b=b, если a³b

                                               a+b=a, если a³b;    и др.

 

В алгебре логики также вводится еще одна операция - операция отрицания (иначе, операция НЕ, операция инверсии), обозначаемая чертой над элементом.

                                       __    __       _       __       _

По определению: a + a  = 1,  a х a = 0, 0 = 1, 1=0.

 

 

 

 

 

 

22   Решение задачи на ЭВМ – сложный и трудоемкий процесс. Любая задача начинается с постановки задачи. На основе словесной формулировки задачи выбираются переменные, подлежащие определению, записываются ограничения, связи между переменными, в совокупности образующие математическую модель решаемой проблемы. Анализируется метод решения. На этом этапе необходимо принять очень важное решение – использовать ли имеющееся готовое программное обеспечение или разрабатывать собственную программу. Дешевле и быстрее использовать имеющиеся в наличии готовые разработки. Обновление программного обеспечения – задача программистов. В этом случае традиционно выделяются следующие основные этапы решения задачи на ЭВМ [ 1 ] :

1) постановка задачи, разработка математической модели;

2) выбор метода численного решения;

3) разработка алгоритма и структуры данных;

4) проектирование программы;

5) производство окончательного программного продукта;

6) решение задачи на ЭВМ.

Постановка задачи – точное описание исходных данных, условий задачи и целей ее решения. На этом этапе многие из условий задачи, заданные в форме различных словесных описаний, необходимо выразить на точном (формальном) языке математики. Часто задача программирования задается в математической формулировке, поэтому необходимость в выполнении этапов 1 и 2 отпадает. Для решения достаточно сложных задач этап формализации может потребовать значительных усилий и времени. Среди опытных программистов распространено мнение, что выполнить этап формализации – это значит сделать половину всей работы по созданию программы.

Выбор метода решения тесно связан с постановкой задачи. На первом этапе задача сводится к математической модели, для которой известен метод решения.  Метод численного решения  сводит  решение  задачи к последовательности арифметических и логических операций. Однако возможно, что для полученной модели известны несколько методов решения и тогда предстоит выбрать лучший. Можно усовершенствовать существующий или разработать новый метод решения формализованной задачи. Эта работа по своему характеру является научно–исследовательской и может потребовать значительных усилий. Разработкой и изучением таких методов занимается раздел математики, называемый численным анализом. При выборе метода надо учитывать требования, предъявляемые постановкой задачи, и возможности его реализации на конкретной ЭВМ: точность решения, быстроту получения результата, требуемые затраты оперативной памяти для хранения исходных и промежуточных данных и результатов.

Алгоритм устанавливает последовательность точно определенных действий, приводящих к решению задачи. При этом последовательность действий может задаваться посредством словесного или графического описаний. Если выбранный для решения задачи численный метод реализован в виде стандартной библиотечной подпрограммы, то алгоритм обычно сводится к описанию и вводу исходных данных, вызову стандартной подпрограммы и выводу результатов на экран или на печать. Более характерен случай, когда стандартные подпрограммы решают лишь какую–то часть задачи. Здесь эффективным подходом является разделение сложной исходной задачи на некоторые подзадачи, реализующиеся отдельными модулями. Определяется общая структура алгоритма, взаимодействие между отдельными модулями, детализируется логика. Этот этап тесно связан со следующим этапом проектирования программы.

Проектирование программы включает в себя несколько подзадач. Во–первых, необходимо выбрать язык программирования. Во–вторых, определить, кто будет использовать разработанное программное обеспечение и каким должен быть интефейс (средство общения с пользователем). В–третьих, решить все вопросы по организации данных. В–четвертых, кодирование, т. е. описание алгоритмов с помощью инструкций выбранного языка программирования. Если задача, для которой разрабатывается алгоритм, сложная, то не следует сразу пытаться разрешить все проблемы. Сложившийся в настоящее время подход к разработке сложных программ состоит в последовательном использовании принципов проектирования сверху вниз, модульного и структурного программирования .

Окончательный программный продукт получается после отладки и испытания программы. При программировании и вводе данных с клавиатуры могут быть допущены ошибки. Их обнаружение, локализацию и устранение выполняют на этапе отладки и испытания (тестирования) программы. Причем могут быть допущены логические ошибки и на этапе постановки задачи, и на этапе алгоритмизации. В этом случае необходимо вернуться к предыдущим этапам. Дорабатывать и улучшать программу можно в течение всего жизненного цикла программного продукта.

Решение задачи на ЭВМ – выполнение всех предусмотренных программой вычислений и вывод результатов расчета на экран дисплея или на печать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22-27                                                         Алгоритм и его свойства

В основе решения любой задачи лежит понятие алгоритма. Под алгоритмом принято понимать “точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату” (ГОСТ 19.781–74).

При составлении алгоритмов следует учитывать ряд требований, выполнение которых приводит к формированию необходимых свойств.

Алгоритм должен быть однозначным, исключающим произвольность толкования любого из предписаний и заданного порядка исполнения. Это свойство алгоритма называется определенностью.

Реализация вычислительного процесса должна через определенное число шагов привести к выдаче результатов или сообщения о невозможности решения задачи. Это свойство алгоритма называется результативностью.

Решение однотипных задач с различными исходными данными можно осуществлять по одному и тому же алгоритму, что дает возможность создавать типовые программы для решения задач при различных вариантах задания значений исходных данных. Это свойство алгоритма называется массовостью.

Предопределенный алгоритмом вычислительный процесс можно расчленить на отдельные этапы, элементарные операции. Это свойство алгоритма называется дискретностью.

Алгоритмизация – техника составления алгоритмов и программ для решения задач на ЭВМ.

 Изобразительные средства для описания алгоритмов

К изобразительным средствам описания алгоритмов относятся следующие основные способы их представления:

а) словесный (записи на естественном языке);

б) структурно–стилизованный (записи на языке псевдокода);

в) программный (тексты на языках программирования);

г) графический (схемы графических символов).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных и задается в произвольном изложении на естественном языке. Способ основан на использовании общепринятых средств общения между людьми и, с точки зрения написания, трудностей для авторов алгоритмов не представляет. Однако для “исполнителей” такие описания алгоритмов часто неприемлемы. Они строго не формализуемы, страдают многословностью записей, допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний. Поэтому такой способ описания алгоритмов не имеет широкого распространения.

Пример. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел (m и n) на естественном языке.

При таком словесном способе содержание алгоритма может быть следующим:

1) если числа равны, то необходимо взять любое из них в качестве ответа, в противном случае – продолжить выполнение алгоритма;

2) определить большее из чисел;

3) заменить большее число разностью большего и меньшего чисел;

4) повторить алгоритм с начала.

Структурно–стилизованный способ записи алгоритмов основан на формализованном представлении предписаний, задаваемых путем использования ограниченного набора типовых синтаксических конструкций. Такие средства описания алгоритмов часто называются псевдокодами. Разновидностью структурно–стилизованного способа описания алгоритмов является известный школьникам алгоритмический язык в русской нотации (АЯРН).

Пример. Приведем описанный на АЯРН алгоритм решения задачи об определении принадлежности точки D треугольнику АВС.

алг Определение принадлежности точки треугольнику (действ x_A, y_A, х_B,  у_B, х_C, у_C, х_D, у_D целое z лит а);

арг х_А, у_А, х_В, у_В, х_С, у_С, х_D, у_D;

рез z,а;

нач

действ S1, S2, S3, S4

вычислить значение S1, равное площади тр–ка АВС;

вычислить значение S2, равное площади тр–ка АВD;

вычислить значение S3, равное площади тр–ка АСD;

вычислить значение S4, равное площади тр–ка СDВ;

если S1 = S2+S3+S4

то z := 1,

                а := “точка внутри треугольника”,

иначе z := 0,

                а := “точка вне треугольника”,

все

напечатать значение а:

кон

Программный способ записи алгоритмов – это алгоритм, записанный на языке программирования, позволяющем на основе строго определенных правил формировать последовательность предписаний, однозначно отражающих смысл и содержание частей алгоритма с целью их последующего исполнения на ЭВМ. 

Для графического изображения алгоритмов используются графические символы. Наиболее распространенными являются блочные символы (блоки), соединяемые линиями передач управления. Существует государственный стандарт на выполнение графической записи алгоритма. Графическая запись алгоритма является наиболее наглядной. Перечень условных графических символов, их наименования, форма, размеры и отображаемые функции устанавливаются ГОСТ 19.003–80. Основные графические символы, используемые для описания алгоритмов, приведены в [1, 2].

Схемы могут быть представлены также в виде структограмм или по имени их авторов, диаграммами Нэсси – Шнейдермана [7].

На рис. 3 приведена схема алгоритма перевода температуры из шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта. Перевод осуществляется по формуле:

Температура по Фаренгейту = (температура по Цельсию) × 180/100 +32.

 Схемы алгоритмов

Использование схем позволяет представить алгоритм в наглядной форме, поэтому они наиболее часто используются.

Вычислительный блок представляет собой прямоугольник, в котором записываются расчетные формулы. Причем формула должна быть записана таким образом, что вычисляемая переменная записывается слева, далее идет знак равенства (в данном случае этот знак называется присваиванием), далее – расчетная формула.

Проверка условия изображается ромбом, внутри которого записывается это условие. В результате проверки выбирается один из двух возможных путей вычислительного процесса.

Если условие выполняется, то есть имеет значение ДА, то следующим выполняется этап по стрелке ДА. Если условие не выполняется, то осуществляется переход по стрелке НЕТ.

Начало и конец вычислительного процесса изображаются овалом, в котором записываются слова “Начало” или “Останов”.

При решении задач на ЭВМ исходные данные задаются при вводе в машину. Ввод данных может осуществляться разными способами, например, с клавиатуры, с перфоленты, с диска и т. д. Задание численных значений исходных данных мы будем называть вводом, а фиксацию результатов расчета – выводом. Ввод исходных данных и вывод результатов изображаются параллелограммом. Внутри него пишется слово “Ввод” или “Вывод” и перечисляются переменные, подлежащие вводу или выводу.

Параллелограммом обозначается ввод – вывод, не привязанный к какому–либо конкретному устройству. Если ввод или вывод осуществляется с использованием конкретных устройств, то блоки ввода – вывода изображаются с помощью специальных фигур [2].

Комментарий используется в тех случаях, когда пояснение не помещается внутри блока.

По стандарту высота блока равна а, ширина 2а, где размер а выбирается из ряда 10, 15, 20 мм. Блоки “начало” и “конец” имеют высоту 0.5а.

Линии потока проводят параллельно внешним краям рамки листа. Направление линий потока сверху вниз и слева направо принимают за основное; если линии потока основного направления не имеют изломов, то их направление стрелками можно не обозначать. В остальных случаях направление линий потока обозначать стрелкой обязательно. Записи внутри символа или рядом с ним должны выполняться машинописью или чертежным шрифтом и должны быть краткими. В левом верхнем углу в разрыве линий ставится номер блока.

В настоящее время основная тенденция в использовании схем алгоритмов состоит не столько в указании последовательности операций, сколько в группировании блочных символов в виде базовых управляющих конструкций. К ним относятся следование, ветвление и повторение. Основные структуры алгоритмов – это ограниченный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий. Такие структуры рекомендуются при использовании так называемого структурного подхода к разработке алгоритмов и программ. Структурный подход предполагает использование только нескольких основных структур, комбинация которых дает все многообразие алгоритмов и программ.

1 Алгоритмы линейной структуры

Алгоритм линейной структуры (следование) – алгоритм, в котором все действия выполняются последовательно друг за другом. Такой порядок выполнения действий называется естественным.

                2 Алгоритмы разветвляющейся структуры

На практике редко удается представить схему алгоритма решения задачи в виде линейной структуры. Часто в зависимости от каких–либо значений промежуточных результатов необходимо организовать вычисление либо по одним, либо по другим формулам. Ветвление – такая схема, в которой предусмотрено разветвление указанной последовательности действий на два направления в зависимости от итога проверки заданного условия. В схемах такой структуры используется логический блок (рис. 5).

                3 Алгоритмы циклической структуры

Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются алгоритмами циклической структуры (повторение). Совокупность действий алгоритма, связанную с повторением, называют циклом. Для изображения алгоритмов циклической структуры используется также блок “модификация”. В блоке “модификация” объединяются несколько блоков: подготовка цикла, проверка окончания, изменение параметра цикла (подготовка очередного шага). В блоке модификации записывается параметр цикла, знак равенства (присваивание), начальное значение параметра цикла, конечное значение параметра цикла и шаг изменения параметра цикла. Для нашего примера схема алгоритма с использованием блока модификации выглядит следующим образом (рис. 13):

Блок 3 можно прочитать таким образом: выполнить для всех X от XH до XK с шагом DX. Тело цикла выделено линией потока, замкнутой на блок модификации.

                                                                                4 Алгоритмы со структурой вложенных циклов

Внутри одного цикла могут находиться один или несколько других циклов. В этом случае охватывающий цикл называется внешним, а вложенные в него циклы - внутренними. Правила организации как внешнего, так и внутренних циклов аналогичны правилам организации простого цикла. Параметры внешнего и внутреннего циклов изменяются не одновременно, т.е. при одном значении параметра внешнего цикла параметр внутреннего последовательно принимает все возможные значения. При организации вложенных циклов необходимо следить за тем, чтобы область действия внутреннего цикла не выходила за область действия внешнего цикла.

5Подчиненные алгоритмы

При записи алгоритмов могут использоваться алгоритмы, составленные раньше. Алгоритмы, целиком используемые в составе других алгоритмов, называются подчиненными алгоритмами или подалгоритмами. Не исключено, что алгоритм, содержащий в своем описании подчиненные алгоритмы, сам может выступать в роли подалгоритма. В схемах подалгоритм изображается символом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28 Цель информационной технологии – производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Применяя разные технологии переработки информации, можно получить различные результаты.

Основными составляющими информационных технологий являются:

- сбор данных или первичной информации;

- обработка данных и получение результатной информации;

- передача результатной информации пользователю для принятия на ее основе решений.

Информационная технология является важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определяется главным образом развитием научно-технического процесса, появлением новых технических средств переработки информации. Основным техническим средством технологии переработки информации является персональный компьютер, который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов, так и на качество результатной информации. Внедрение персонального компьютера и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этап развития информационной технологии, на котором она получила название “новая информационная технология”. В новые информационные технологии включены коммуникационные технологии, которые обеспечивают передачу информации разными средствами (телефон, телеграф, телекоммуникации, факс и др.). Таким образом, новая информационная технология – информационная технология с “дружественным” интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства.

Основные принципы новой (компьютерной) информационной технологии включают:

- интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;

- взаимосвязь с другими программными продуктами;

- гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач.

Реализация информационных технологий осуществляется с помощью технических средств производства информации, которыми являются:

- аппаратное обеспечение;

- программное обеспечение;

- математическое обеспечение.

С их помощью производится переработка первичной информации нового качества.

Рассмотрим программное обеспечение. Оно представляет собой один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет пользователю достичь поставленной цели. В качестве программного обеспечения могут быть использованы следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовой процессор, настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, маркетинговые и пр.), экспертные системы и др.

Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые являются для нас основной средой. При кажущемся сходстве определений информационной системы и информационной технологии это различные понятия.

Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель в информационных технологиях – получение необходимой пользователю информации в результате целенаправленных действий по переработке информации.

Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, технические и программные средства связи и т.д. Основная цель информационной системы – организация хранения и передачи информации.

Реализация функций информационной системы невозможна без знания информационной технологии, ориентированной на информационную систему. Информационная технология не может существовать и вне сферы информационной системы.

Таким образом, обобщая вышесказанное, можно предложить следующие определения информационной системы и технологии переработки информации средствами компьютерной техники.

Информационные технологии – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явление.

Информационная система – взаимосвязанная совокупнность средств, методов и персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи

 Процедуры обработки информации       

Информационная технология включает следующие процедуры, отличающиеся как по функциям, так и по времени их выполнения:- сбор и регистрация информации;- передача информации к месту обработки;- машинное кодирование информации;

- хранение и поиск информации;- вычислительная обработка;- размножение информации; - принятие решений и выработка управляющих воздействий.

Обычно экономическая или любая другая информация подвергается всем процедурам преобразования, но в ряде случаев некоторые процедуры могут отсутствовать. Последовательность их также может быть различной, при этом некоторые процедуры могут повторяться. Состав процедур зависит от рассматриваемого объекта.

 Классификация информационных технологий

Функциональная часть любой информационной системы связана с предметной областью и понятием информационных технологий. Например, технология выдачи кредита банком может иметь свои особенности в зависимости от вида кредита, залога и т.д. и работает с соответствующей информацией.

Информационные технологии различаются по типу обрабатываемой информации:

- данные;- тексты;- графические документы;- знания;- объекты реального мира.

Классификация информационных технологий по этому признаку приведена на рис. 1.3.

Выделение, предложенное на этом рисунке, условное, так как большинство технологий позволяет поддерживать и другие виды информации. Так, в текстовых процессорах предусмотрена возможность выполнения простых расчетов, а табличные процессоры могут обрабатывать не только цифровую, но и текстовую информацию, и даже графическую. Однако каждая из этих технологий в полном объеме сосредоточена на обработке информации определенного типа.

Информационные технологии можно разделить на обеспечивающие и функциональные.

Обеспечивающие информационные технологии – технологии обработки информации, которые могут использоваться в различных предметных областях для решения различных задач. Эти технологии могут быть классифицированы по типу задач, на которые они ориентированы. Обеспечивающие технологии могут базироваться на различных видах компьютеров и программных средах. Функциональная информационная технология – модификация обеспечивающих информационных технологий, при которой реализуется какая-либо из предметных технологий. Так, сотрудник кредитного отдела банка может пользоваться как обеспечивающими технологиями: текстовые и табличные процессоры, так и специальными функциональными технологиями: УБД, экспертные системы, реализующие предметные технологии.

29,30                               Информационные технологии обработки данных

Информационная технология обработки данных предназначена для решения задач, которые могут быть формализованы, т.е. имеющих точный алгоритм решения, и их содержание может быть выражено в виде математической модели. Эта технология применяется на уровне исполнительской деятельности в целях автоматизации рутинных, постоянно повторяющихся операций.

Обычно эта информационная технология решает следующие задачи:

- обработка данных об операциях, производимых объектом деятельности;

- создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел;

- получение ответов на текущие запросы и оформление их в виде документов или отчетов.

Существуют несколько особенностей, cвязанных с обработкой данных:

- выполнение необходимых задач по обработке данных, специфичных для каждого отдельного объекта деятельности;

- решение задач, для которых можно разработать алгоритм;

- выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;

- выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;

- использование детализированных данных. Записи о деятельности объекта имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение контроля. В процессе контроля деятельность объекта проверяется хронологически от начала периода к его концу;

- требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.

Основные компоненты информационной технологии обработки данных представлены на рис. 2.1.

Рассмотрим характеристики основных компонентов информационной технологии обработки данных.

Сбор данных. По мере того как хозяйственный объект производит продукцию или услуги, каждое его действие сопровождается записью соответствующих его деятельности данных.

Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность объекта, используются следующие типовые операции:

- классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации (распознавания) и группировки записей; - сортировка, с помощью которой упорядочивается последовательность записей;

- вычисления, включающие арифметические и логические операции. Эти операции, выполняемые над данными, дают возможность получать новые данные, удобные для дальнейшего рассмотрения и анализа;

- укрупнение, или агрегирование, служащее для уменьшения количества данных и реализуемое в форме расчетов итоговых или средних значений.

Хранение данных. Многие данные от производимых операций объекта необходимо сохранять для последующего использования. Для их хранения создаются базы данных.

Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы, при этом они могут создаваться как по запросу, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.

 

 

 

Автоматизированное рабочее место (АРМ) – это совокупность аппаратных, программных, методических и языковых средств, обеспечивающих автоматизацию функций пользователя в некоторой предметной области и позволяющих оперативно удовлетворять его информационные и вычислительные потребности.

АРМ должно обеспечить выполнение некоторой группы функций. Наиболее простой функцией АРМ является информационно-справочное обслуживание. Эта функция в той или иной степени присуща многим АРМ.

Для решения задач учетно-аналитического и прогнозного характера, требующих выполнения операций группировки, выборки, сопоставления, необходимы АРМ, в которых применяются языковые средства, обеспечивающие оперирование числовыми, текстовыми и графическими данными.

Пользователями АРМ могут быть специалисты и руководители с различной степенью подготовки работы с вычислительной техникой, поэтому языковые средства общения и средства ведения в таких АРМ должны быть максимально упрощенными. Диалоговые средства таких АРМ обеспечивает “дружелюбный интерфейс” с пользователем, а программные средства предус возвраты в исходную или предшествующую фазу общения, а также защиту и возможность восстановления данных после любых ошибок или непредвиденных ситуаций в работе, большой набор подсказок на различных этапах работы.

С помощью АРМ обеспечиваются формирование, поддержка и использование локальных баз данных, а при наличии вычислительной сети – центральной базы данных. АРМ дает возможность пользоваться информационно-вычислительными ресурсами не только своей ЭВМ, но и других компьютеров, включенных в сеть, а также центральной ЭВМ.

АРМ могут быть построены на базе:

- больших универсальных ЭВМ;

- малых ЭВМ;

- персональных компьютеров.

АРМ, построенные на базе больших универсальных ЭВМ, обеспечивают возможность работать с большими базами данных, при технической о программной поддержке с помощью профессионалов в области вычислительной техники. Такие АРМ требуют наличия в организации специального подразделения по техническому и программному обеспечению вычислительных средств. Недостаточная гибкость программных средств, жесткие требования технических средств к операционной системе, высокая стоимость машинных ресурсов затрудняет широкое использование больших универсальных ЭВМ в качестве базы для АРМ.

АРМ, построенные на базе малых ЭВМ, стоят несколько дешевле, но обладают теми же недостатками, что АРМ на базе больших ЭВМ.

АРМ, созданные на базе персональных компьютеров, – наиболее распространенный тип автоматизированного рабочего места для работников управленческого труда. На таких АРМ пользователь сам непосредственно выполняет все функции по преобразованию информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

31     Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных. Компьютерные сети можно классифицировать по степени территориальной распределенности. При этом различают:

- глобальные сети;

- региональные сети;

- локальные сети.

Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных на различных континентах, и часто используют спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и ЭВМ, находящиеся на расстоянии 10-15 тыс. км друг от друга.

Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи чаще используются телефонные линии. Расстояние между узлами сети составляет 10-1000 км.

Локальные сети связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий одного предприятия, учреждения. Локальные сети получили очень широкое распространение, так как 80-90% информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 10-20% связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. В качестве канала передачи данных используется:

- витая пара;

- коаксиальный кабель;

- оптический кабель и др.

В оптическом канале световод сделан из кварцевого стекла толщиной в человеческий волос. Расстояние между ЭВМ в локальной сети небольшие – до 10 км. При использовании каналов связи – до 20 км.

Сеть Internet до 1995 г. имела строго иерархическую трехуровневую структуру. На первом верхнем уровне находилась базовая высокоскоростная магистраль, к которой подключались отдельные сети второго уровня, являющиеся региональными поставщиками услуг доступа в Internet. К этим сетям подключались сети третьего уровня: сети предприятий, научных учреждений, учебных заведений. С развитием Internet и появлением гипертекстовой системы WWW (Word Wide Web) многие компании и пользователи пришли к выводу, что эта сеть является недорогим средством проведения различных деловых операций и распространения информации. Она стала превращаться в коммерческую сеть, при этом она значительно увеличилась, и связи перестали представлять трехуровневую структуру. Теперь сеть представляет собой совокупность взаимосвязанных коммуникационных центров, к которым подключаются региональные поставщики сетевых услуг и через которые осуществляется их взаимодействие. Логическая схема современной глобальной сети Internet представлена на рис. 4.6. С точки зрения пользователя, в Internet выделяются поставщики услуг, поддерживающие информацию на серверах, и потребители этих услуг – клиенты. Взаимодействие поставщиков с потребителями осуществляется через коммуникационную систему со множеством узлов.