Процессы сбора, передачи и обработки информации

Основные понятия теории информатики

Процессы сбора, передачи и обработки информации

Информатика

Термин «информатика» (комбинация из слов «информация» и «автоматика») был введен в 1970-х годах прошлого века в связи с началом массового производства и широкого внедрения электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Информатика – это наука, предметом изучения которой являются процессы сбора, получения, передачи, хранения, накопления, отображения, использования, защиты, преобразования и обработки информации

Основные направления развития информатики можно подразделить на теоретическую и прикладную информатику.

Теоретическая информатика включает теорию информации, информационное моделирование, методы измерения информации, алгебра логики, теория алгоритмов, искусственный интеллект (ИИ), теорию автоматов, теорию БД, представление знаний

Прикладная информатика включает вычислительные и информационные технологии, техническое и программное обеспечение информационных процессов.

Сигналы, данные, информация

Информация – это совокупность сведений, передаваемых в определенной форме между различными объектами.

Источник

Получатель

Канал связи

Рисунок 1.1

 

В процессе информационного обмена (рис. 1.1) устанавливается связь между двумя объектами: источником (генератором) информации и приемником (получателем). В качестве объектом могут выступать любые объекты материального мира. В информатике изучаются схемы информационного обмена между человеком и автоматом.

Сообщения – это совокупность знаков или сигналов, отображающих ту или иную информацию.

Сигнал – физический процесс, несущий передаваемое сообщение в пространстве и времени.

Линия связи – физическая среда, используемая для передачи сигналов.

Данные – это зарегистрированные сигналы, представленные в форме, пригодной для хранения, передачи и обработки информации.

Система передачи информации – состоит из источника, передатчика, канала связи, приемника и получателя информации.

Информационный процесс – это последовательность действий, производимых с информацией, наиболее значимыми процессами являются процессы:

– Сбора;

– Передачи;

– Преобразования;

– Обработки;

– Накопления;

– Хранения

– и использования информации.

Атрибутивные свойства информации

Формы представления информации

Существует множество форм и видов представления информации.

По способу восприятия информации через органы чувств различают: визуальную, звуковую, тактильную, ароматическую и вкусовую информацию. форма восприятия информации тесно связана с понятием пользовательского интерфейса. Особое значение имеет визуальная и звуковая информация.

Визуальная информация может быть представлена в знаковой, графической и табличной форме, а звуковая – в виде устной словесной (вербальной) и музыкальной формы.

Для хранения информации используются различные материальные носители (книги, пластинки, оптические диски и т.д.).

При компьютерном хранении и обработке информации все формы информации кодируются, т.е. каждому значению некоторой физической величины присваивается числовое значение. Этот процесс имеет еще одно название - оцифровка.

Системы счисления

Меры и единицы количества и объема информации

Имеется несколько подходов, которые устанавливают количество информации в сообщении, при этом учитываются синтаксические и семантические характеристики информации.

Комбинаторный подход

Количество информации в комбинаторной мере – это число возможных комбинаций информационных элементов.

Размещениями из n элементов по m называются такие их соединения, которые различаются друг от друга самими элементами и их порядком. Например, размещения их трех элементов А, В, С по 2: АВ, АС, ВС, ВА, СА, АС. Число всех размещений из n различных элементов по m равняется: .

Перестановками из n элементов называются их соединения, отличающиеся друг от друга только порядком входящих в них элементов. Например, перестановки из трех элементов А, В, С: АВС, АСВ, ВСА, ВАС, САВ, СВА. Число перестановок из n элементов равняется n!.

Сочетаниями из n элементов по m называются их соединения, отличающиеся друг от друга только самими элементами. Например, сочетания из трех элементов А, В, с по 2: АВ, АС, ВС. Число всех сочетаний из n различных элементов по m равняется .

Алфавитный подход

Количество информации I, приходящееся на один символ сообщения. определяют по формуле Хартли:

I=log₂N

где N – число возможных символов, которое может использоваться при передаче сообщения.

Например, при передаче символов русского алфавита, который содержит 33 буквы, количество информации будет равно I=log₂33=5,04. Это значит, что для кодирования 33-х букв требуется 6 бит.

Статистический подход

Статистический подход базируется на понятии энтропии и служит для оценки меры информационной неопределенности, учитывающей вероятность появления событий.

Количество информации определяется, как мера уменьшения неопределенности знаний о передаваемой информации.

Формула шеннона:

где N – число возможных символов, которое может использоваться при передаче сообщения;

p_i – вероятность появления i-го символа в сообщении.

Количество информации, определяемое по формуле Шеннона, называют информационной энтропией. Энтропия при равенстве всех вероятностей имеет наибольшее значение, при этом формула Шеннона совпадает с формулой Хартли.

Кодирование данных в ЭВМ

Кодирование чисел

Для кодирования чисел используются 1, 2, 4, 8, 16 байт. Если число представляется на внутримашинном уровне, то на его хранение отводятся, по крайней мере, два байта.

При хранении чисел один бит (крайний левый) отводится под знак числа.

В вычислительной технике, с целью упрощения выполнения арифметических операций, применяют специальные коды (прямой, обратный и дополнительный). За счет этого облегчается определение знака результата вычисления арифметической операции, а операция вычитания чисел сводится к арифметическому сложению. Положительные числа хранятся в прямом коде, а отрицательные числа в дополнительном.

Прямой двоичный код – это такое представление двоичного числа, при котором знак плюс кодируется нулем в старшем разряде числа, а знак минус - единицей. При этом знаковый разряд называется знаковым.

Например, числа +5₁₀ и ‑5₁₀, представленные в прямом четырехразрядном коде, выглядят так: +5₁₀ = 0.101₂; ‑5₁₀ = 1.101₂. Здесь точка условно отделяет знаковые разряды.

Обратный код для отрицательных чисел получается из прямого кода с помощью инверсии, при которой единицы незнаковых разрядов заменяются нулями, а нули заменяются единицами. Например, ‑5₁₀ число в обратном коде выглядит так ‑5₁₀ = 1.010₂.

Дополнительный код для отрицательных чисел получается из обратного кода добавлением единицы к младшему разряду кода. Например, число ‑5₁₀ в обратном коде выглядит так 1.011₂.

Для положительных чисел прямой, обратный и дополнительный коды совпадают.

Для дробных чисел используется формат хранения с плавающей точкой. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму.

N=m*q^p,

где m(<1) – мантисса числа;

q – основание системы счисления;

p – порядок числа.

Пусть дано число в десятичной системе счисления 12,375. Преобразуем его в нормальную форму: 12,375 = 0,12375*10².

Пусть дано число в двоичной системе счисления 1100, 011. Преобразуем его в нормальную форму: 1100,011 = 0,1100011*2¹⁰⁰.

При хранении дробных чисел часть битов отводится для мантиссы числа, часть – для хранения порядка числа, а в крайнем левом бите хранится знак.

Мантисса числа выражается в прямом коде, как для положительных, так и для отрицательных чисел. Различие проявляется только в значении знакового разряда.

Кодовые таблицы

При вводе информации каждый символ (буквы, цифры, знаки пунктуации и др.) кодируются определенной последовательностью двоичных цифр в соответствии с международными стандартами кодирования, которые называются таблицами кодирования.

Наиболее широкое распространение имеет кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В первой части таблицы (коды 0-127) содержаться коды латинских букв, цифр, знаков препинания и управляющих символов. Вторая часть таблицы (коды 128-255) предназначена для размещения символов национального алфавита. В разных странах, в разных операционных системах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы, их называют расширениями ASCII.

Система кодировки Unicode предназначена для поддержки символов национального алфавита. Набор знаков в кодировке Unicode имеет несколько форм представления. В большинстве случаев используется двухбайтная кодировка, что позволяет закодировать 65536 символов.

Основные понятия алгебры логики

Алгебра высказываний

Высказывание – это повествовательное предложение, которое либо истинно, либо ложно. В высказывании говорится о единственном событии. Высказывание «Москва – столица России» является истинным, а высказывание «Волга впадает в Черное море» - ложным.

Не всякое предложение является высказыванием. К высказываниям не относятся вопросительные и восклицательные предложения; предложения, в которых не может быть единого мнения о том, истинны они или ложны.

Из двух предложений можно образовать новые предложения с помощью союзов: «И», «ИЛИ», «ЕСЛИ… ТО…», «ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА, КОГДА», также с помощью частицы «НЕ» или словосочетания «НЕВЕРНО, ЧТО», которые в алгебре высказываний называются логическими связками.

Высказывания обозначаются большими буквами латинского алфавита. Высказывания принимают значения «истина» (1) или «ложь» (0).

В алгебре высказываний определены действия над высказываниями, в результате выполнения которых получают новые высказывания.

Пусть А и В простые высказывания.

Инверсией (отрицанием) называется логическая операция, проводимая с одним высказыванием, с помощью связки «НЕ ВЕРНО, ЧТО». Обозначения инверсии:  (подчеркивание сверху), NOT, НЕ. А читается, как «неверно, что А».

Конъюнкцией (логическим умножением) называется операция объединения простых высказываний в одно с помощью союза «И». Обозначения конъюнкции: *, Ù, &, AND, И. А & В читается, как «А и В».

Дизъюнкцией (логическим сложением) называется операция объединения простых высказываний в одно с помощью союза ИЛИ. Обозначение дизъюнкции6 +, Ú, OR, ИЛИ. А Ú В читается, как «А или В».

Импликацией (логическим следованием) называется операция объединения двух простых высказываний в одно с помощью союза «ЕСЛИ …, ТО…». Обозначение импликации: Þ. А Þ В читается, как «если А, то В» или «из А следует В».

Эквивалентностью (логическим равенством) называется операция объединения двух простых высказываний в одно с помощью союза «ТОГДА И ТОЛЬКО ТОГДА, КОГДА…». Обозначение эквивалентности: Û. А Û В читается, как «А эквивалентно В тогда и только тогда, когда из А следует В и из В следует А».

Неэквивалентностью (логическим неравенством, исключающим ИЛИ) называется операция объединения двух простых высказываний в одно с помощью союза «ТОГДА и ТОЛЬКО ТОГДА, КОГДА…». Обозначения: Å, XOR. А Å В читается, как «А не эквивалентно В тогда и только тогда, когда из А не следует В, а из В не следует А».

При определении значения логического выражения учитывают старшинство или приоритет логических операций: сначала выполняется инверсия, затем конъюнкция, а потом дизъюнкция. Для изменения указанного порядка используют скобки.

Таблица истинности

Высказывания, образованные при помощи операций логического сложения, умножения и отрицания, называют сложными высказываниями. Истинность всякого сложного высказывания устанавливают с помощью таблиц истинности (табл. 1.1), которые содержат всевозможные комбинации значений входных переменных вместе с соответствующими им значениями выходных переменных.

Таблица 1.1

		Инверсия	Конъюнкция	Дизъюнкция	Импликация	Эквива-лентность	Неэкви-валентность
		Отрицание	Умножение	Сложение	Следование	Равенство	Неравенство
		NOT	AND & *	OR +			XOR
А	В		А Ù В	А Ú В	А Þ В	А Û В	А Å В
0	0	1	0	0	1	1	0
0	1	1	0	1	1	0	1
1	0	0	0	1	0	0	1
1	1	0	1	1	1	1	0

Например, истинность высказывания F=A&  можно установить с помощью таблицы истинности 1.2.

Таблица 1.2

А	В		A&
0	0	1	0
0	1	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0

 

1.6.3. Тождественные преобразования над высказываниями

Высказывания, у которых совпадают таблицы истинности, называются равносильными. При тождественных преобразованиях можно заменять высказывания, входящие в формулу, равносильными. Равносильности формул логики высказываний называют законами логики.

Законы формальной логики, сформулированные Аристотелем:

· закон тождества: в ходе рассуждений истинностные значения высказываний не должны изменяться;

· закон противоречия: никакое высказывание не может быть истинным и ложным одновременно;

· закон исключенного третьего: каждое высказывание должно быть либо истинным, либо ложным.

Согласно закону двойного отрицании отрицать отрицание высказывания то же, что утверждать это высказывание:

Законы коммутативности (переместительный закон) и ассоциативности (сочетательный закон) конъюнкции и дизъюнкции аналогичны одноименным законам сложения и умножения чисел:

A & B = B & A или A * B = B * A

A Ú B = B Ú A или A + B = B + A

(A & B) & C = A & (B & C) или (A * B) * C = A * (B * C)

(A Ú B) Ú C = A Ú (B Ú C) или (A + B) + C = A + (B + C)

В силу законов идемпотентности в алгебре логики нет «показателей степеней» и «коэффициентов»; конъюнкция одинаковых «сомножителей» равносильна одному из них, дизъюнкция одинаковых «слагаемых» равносильна одному из них:

A & A = A или A * A = A

A Ú A = A или A + A = A

Логические основы ЭВМ

Логический элемент предназначен для преобразования одного или нескольких входных сигналов в выходной.

Различают два вида сигналов: логическая единица и логический нуль. логическая единица соответствует высокому уровню некоторой физической величины, например, электрического напряжения, а логический нуль – низкому.

На рис. 1.2 приведены условные обозначения базовых логических элементов, применяемых в вычислительной технике, а в табл. 1.8 приведены их соответствующие таблицы истинности.

 

Инвентор (NOT)	И (AND)	ИЛИ (OR)	Исключающее ИЛИ (XOR)	И НЕ
1	&	1	1	&

Рис. 1.2

Таблица 1.8

Сигналы
Вход		Выход
А	В	И (AND) С = А * В	ИЛИ (OR) C = A + B	Исключающее ИЛИ (XOR) C = A Å B	И НЕ
0	0	0	0	0	1
0	1	0	1	1	1
1	0	0	1	1	1
1	1	1	1	0	0

 

Для хранения информации используются триггеры. Триггер – базовый элемент памяти, обладающий двумя устойчивыми состояниями. Это означает, что он может хранить один бит информации. Триггер строится на основе базовых логических элементов. Пример логической схемы триггера, построенного на базе логических элементов И НЕ, приведен на рис. 1.3.

&

&

S

R

Q

Рис. 1.3

Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ – это структура и принципы работы ЭВМ.

Основные принципы работы ЭВМ, которые не утратили своего значения до настоящего времени, были сформулированы в 1946 г. Джоном фон Нейманом, одним из разработчиков машины ENIAK.

Центральный процессор

Центральный процессор или CPU (Central Processing Unit) – это устройство, основное назначение которого заключается в выполнении программ.

Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), регистров общего назначения (РОН).

Регистры общего назначения предназначены для временного хранения данных, команд и адресов.

АЛУ выполняет числовые и логические операции над данными в соответствии с кодом команды, хранящимся в регистре команд.

УУ осуществляет обмен информацией между процессором и оперативной память.

Информация, хранящаяся в оперативной памяти, может быть двух видов – данные и команды выполняемой программы. Команды и данные передаются в процессор по разным шинам на разные регистры. Для передачи запросов также предусматривается отдельная адресная шина.

УУ выбирает очередную команду из программы, расшифровывает код ее операции и записывает в регистр команд. Если команда предназначается для обработки данных, то в регистр данных из оперативной памяти пересылаются соответствующие данные.

Основными характеристиками процессора являются тактовая частота и разрядность.

Тактовая частота – это количество элементарных операций, выполняемых процессором в единицу времени. Тактовая частота измеряется в герцах. Быстродействие современных процессоров составляет 2-4 ГГц.

Разрядность – это количество битов, обрабатываемых микропроцессором за один такт работы. На сегодняшний день существуют 8-, 16-, 32- и 64-разрядные процессоры.

Разрядность и тактовая частота являются основными факторами, определяющими производительность и быстродействие компьютера.

При обработке данных в современных процессорах используются дополнительные приемы, которые увеличивают производительность. Прежде всего, это конвейерная обработка данных, наличие раздельных кэш-памятей для команд и данных, поддержка многопроцессорного режима работы и наличие в архитектуре двух или более АЛУ.

Микропроцессор, имеющий несколько АЛУ, называется многоядерным. В настоящее время стали выпускать двух-, и четырехядерные микропроцессоры.

Наличие двух или более процессоров практически не увеличивает скорость выполнения одной программы (если в ней не предусмотрено распараллеливание вычислений), но если будут запущены одновременно две программы, то производительность увеличится почти в два раза. Если многопроцессорный режим распараллеливает выполнение различных программ, то конвейерная обработка распараллеливает выполнение команд одной программы.

Запоминающие устройства

Виды памяти

Запоминающие устройства бывают внутренними и внешними.

К внутренним запоминающим устройствам компьютера относятся:

· Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM)

· Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM)

· Кэш-память (недоступный для пользователя буфер)

· Внутренняя память регистров процессора (РОН)

· Видеопамять графического адаптера

Внутренняя память обеспечивает первоначальную проверку работоспособности ПК при его включении (POST-тестирование), загрузку операционной системы в оперативную память (подготовку ПК к работе) и хранение программ и данных в процессе решения задач. ПЗУ имеет автономный источник питания, а ОЗУ работоспособна только при включении питания ПК (энергозависима).

К внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) относятся:

· Жесткие и гибкие магнитные диски

· Магнитные ленты (стримеры)

· Оптические диски

· Флэш-память

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации. На жестких дисках хранится программное обеспечение компьютера и все основные. Гибкие магнитные диски, магнитные ленты, оптические диски и флэш-память позволяют переносить данные и программы с одного компьютера на другой и хранить информацию, не используемую постоянно на ПК.

Основными характеристиками памяти являются ее объем и быстродействие считывания и записи данных. Объем памяти измеряется в байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб) и гигабайтах (Гб). Чем больше объем памяти, тем меньше ее быстродействие. Самым большим быстродействием обладает регистровая память (РОН). Объем и быстродействие памяти во многом определяют производительность компьютера.

Устройства ввода

Устройства ввода данных служат для преобразования в цифровой вид информации, поступающей от периферийных устройств.

Клавиатурой называется устройство для ручного ввода информации в компьютер. Современная клавиатура имеет, как правило, 101-104 клавиши, среди которых выделяют: алфавитно-цифровые клавиши, необходимые для ввода текста; клавиши управления курсором и ряд специальных и управляющих клавиш.

Мышью называют устройство, которое обеспечивает преобразование своего положения на плоскости стола в позицию указателя мыши или курсора на экране дисплея.

По своему устройству мыши подразделяются на механические и оптические. Движение механической мыши передает шарик, который соприкасается с поверхностью стола или коврика. Движение оптической мыши передает световой луч, который отражается от поверхности стола и воспринимается оптическим приемником.

В настоящее время появились беспроводных клавиатуры и мыши, которые работают на расстоянии до 1,5 м от ПК.

Трекбол представляет собой устройство, в котором перемещение курсора осуществляется вращением шарика, выступающего над плоской поверхностью.

Джойстик (ручка управления) имеет то же самое назначение, что и клавиши управления курсором, но перемещение по экрану осуществляется быстрее и в восьми направлениях, а не в четырех. Джойстик применяется для компьютерных игр.

Сенсорная панель (Touchpad) представляет собой поверхность прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев. Прикосновение пальца к поверхности панели и его перемещение управляет курсором так же, как и соответствующие воздействия манипуляторов мыши и трекбола. Сенсорная панель применяется в современных портативных ПК.

Световое перо – устройство, напоминающее обычное перо, на кончике которого имеется сверхчувствительный детектор. Если прикоснуться таким пером к экрану дисплея, то в этом месте появится система прямоугольных координат с началом в точке прикосновения. Перемещение пера по экрану вызовет появление рисунка.

Сенсорный экран служит для управления компьютером при помощи касания экрана пальцами. Сенсорный экран применяется в справочных компьютерах в музеях, на выставках, на вокзалах и в аэропортах.

Сенсорный экран может быть встроен в обычный монитор или перемещаться поверх экрана монитора, в этом случае он соединяется с одним из портов компьютера.

Графический планшет (дигитайзер) – это устройство для ввода графических данных, таких как чертежи и схемы. Он состоит из планшета и соединенного с ним специального карандаша. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран.

Сканер – устройство, преобразующее изображение, расположенное на листе бумаги или другом носителе, к электронному виду. Основная характеристика сканера – разрешающая способность, которая измеряется в dpi (dot per inch - точках на дюйм). Это число показывает, сколько точек, составляющих изображение, проставляется на отрезке длиной в один дюйм. Стандартная разрешающая способность сканирования 200 dpi позволяет обеспечить полиграфическое качество, т.е. полученные изображения будут достаточно четкими.

Сканеры бывают нескольких видов: ручные, планшетные, барабанные.

И в планшетных, и в ручных сканерах лист бумаги остается неподвижным, при этом перемещение оптического устройства по поверхности листа в ручных сканерах производится пользователем, в планшетных сканерах – автоматически. В настоящее время ручные сканеры применяются для ввода штрих-кода в кассовых аппаратах.

Барабанные сканеры используют для сканирования исходных изображений, имеющих высокое качество и небольшие размеры (фотонегативы, слайды и т.п.). в сканерах этого типа считывающая головка является неподвижной, а исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабана, вращающегося с высокой скоростью.

Устройства вывода

Мониторы (дисплеи) предназначены для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы различаются по принципу действия, размеру, техническим характеристикам и стандарту безопасности.

На экране монитора любого типа изображение формируется в виде набора цветных точек, называемых пикселями. В зависимости от принципа действия монитора пиксели формируются по-разному.

По принципу действия мониторы разделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой (CRT), жидкокристаллические (LCD) и плазменные.

В мониторах CRT изображение формируется с помощью зерен люминофора – вещества, которое светится под воздействием электронного луча. В мониторах LCD принцип отображения информации основан на поляризации света. Плазменные мониторы используются в качестве больших выносных экранов для показа изображения большой аудитории. По сравнению с CRT-мониторами плазменные и LCD-мониторы имеют малую толщину (всего несколько сантиметров).

Основными техническими характеристиками мониторов являются размер экрана, размер зерна, максимальное разрешение и частота обновления экрана.

Размер экрана – это длина диагонали экрана, выраженная в дюймах (1” = 2,54 см). Наиболее распространенными размерами для экрана монитора являются 15”, 17”, 19”, 20”, 21”.

Размер зерна – это размер цветной точки, т.е. минимальный размер пикселя. Чем меньше размер зерна, тем более четкое и контрастное изображение можно получить на мониторе.

Максимальное разрешение – это общее число цветных точек, которые можно разместить на экране. Например, разрешение 1024х768 означает, что изображение формируется из 1024х768=786432 пикселей. Для реализации очень высокого разрешения необходим не только высококачественный монитор, но и соответствующий контроллер монитора – видеокарта.

Частота обновления экрана выражается в герцах (Гц, Hz) и обозначает количество прорисовок экрана в секунду. Чем выше частота, тем меньше мерцание экрана, меньше устают глаза и тем комфортнее пользователю. Стандартом предусмотрена частота 80 Гц. В LCD-мониторах допустимо чуть более низкое значение этого параметра.

Принтеры – это устройства для вывода информации на бумагу. В зависимости от способа различают матричные, струйные, лазерные, термографические принтеры.

Матричные принтеры схожи по принципу действия с печатной машинкой. Печатающая головка перемещается в поперечном направлении и формирует изображение из множества точек, ударяя иголками по красящей ленте. Качество изображение матричных принтеров невысокое. Основное достоинство – низкая цена расходных материалов. Матричные принтеры используются сейчас в кассовых аппаратах и в других аналогичных устройствах.

Струйные принтеры формируют изображение с помощью, которые распыляются через капилляры печатающей головки. Струйные принтеры могут печатать достаточно быстро (до несколько страниц в минуту), обеспечивая высокое качество печати, в том числе цветных изображений. Разрешающая способность струйных принтеров составляет 300 dpi и более.

Лазерные принтеры при работе используют принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски.

Высокая скорость печати (до 20 страниц в минуту) достигается за счет постраничной печати, при которой страница печатается сразу целиком. Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество печати. Разрешающая способность принтеров может достигать 1200 dpi.

Термографические принтеры для передачи на бумагу изображения используют нагрев. Имеются два типа термографических принтеров – с прямым нагревом и с теплопередачей.

Для принтеров с прямым нагревом используется бумага со специальным химическим покрытием. В месте контакта нагретой точки и бумаги происходит химическая реакция, и цвет точки меняется.

В принтерах с теплопередачей используется специальная красящая лента, краситель которой, расплавляясь, переносится на бумагу.

В настоящее время термографические принтеры выпускаются в карманном исполнении (они имеют небольшой размер) для портативных (notebook) и карманных (palmtop) ПК. Основным недостатком термографических принтеров является использование термографической бумаги, которая является недолговечным и дорогим расходным материалом.

Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода чертежей на бумагу. Работает плоттер по принципу струйного принтера. Различают плоттеры барабанного типа, которые работают с рулоном бумаги, и планшетного типа (лист бумаги лежит на плоском столе).

Операционные системы

Операционная система (ОС) – это программа, которая управляет всеми ресурсами компьютера. Это первая программа, которая загружается в оперативную память после включения питания.

Основное назначение ОС состоит в организации работы файловой системы, управлении техническими устройствами и процессом выполнения программ.

ОС осуществляет загрузку программ в оперативную память, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу исполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении. Важнейшей функцией ОС является работа с файлами. Все действия с файлами (создание, удаление, копирование и перемещение) производятся пользователем с помощью ОС.

Наибольшую известность получли следующие ОС: MS-DOS, Windows, MacOS, UNIX, Linux.

MS- DOS – ОС для 16-разрядных ПК фирмы IBM.

MacOS – одна из первых ОС с графическим пользовательским интерфейсом. Система была разработана для компьютеров Macintosh фирмы Apple.

UNIX – старейшая сетевая ОС. На основе UNIX строятся сетевые протоколы Интернет.

Windows – это семейство ОС с графическим многооконным интерфейсом, разработанных фирмой Microsoft. В 2007 вышла новая версия Windows Vista.

Linux является бесплатной ОС, которая с каждым годом получает все большее распространение.

Файловая система

Файл – это любой набор информации, сохраненный на диске под собственным именем. Файлом могут быть программы, тексты, рисунки, наборы данных и т.п. Файлы хранятся на диске в виде иерархической древовидной структуры.

Диски обозначаются буквами латинского алфавита и знаком двоеточия. Жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков, которые обозначаются буквами С:, D:, E: и т.д.

По существу папка представляет собой особый тип файла, в котором содержится информация о находящихся в ней файлах и папках.

Адрес указывает на расположение файла или папки в файловой системе. Он начинается с имени диска, а затем записывается последовательность названий папок. Имя диска называют корневым каталогом. Адрес имеет еще одно название «полный путь».

Формат записи адреса: Имя диска:\Папка1\Папка2\.

Полное имя файла состоит из имени файла и полного пути. Каждый файл, хранящийся в компьютере, имеет уникальное полное имя. В одной папке не может быть двух файлов с одинаковыми именами, в разных папках это допустимо.

Запись файлов на диск производится частями. Наименьшее место, которое могут занимать на диске записываемые данные, составляет один кластер – это минимальный адресуемый элемент диска. Кластер может состоять из одного или нескольких секторов. Объем сектора составляет 512 байт.

Система организации хранения файлов называется файловой системой. Windows поддерживает три файловые системы: FAT16 (или просто FAT), FAT32 и NTFS. Выбор файловой системы осуществляется при установке Windows и форматировании диска.

При форматировании на диске выделяется системная область, которая состоит из трех частей: загрузочного сектора, таблицы размещения файловой и корневого каталога.

В загрузочном секторе (Boot Record) хранятся данные о формате диска и его файловой системе.

В корневом каталоге содержится перечень файлов, находящихся на диске. Запись о файле содержит имя файла, адрес первого кластера, объем файла, а также время и дату его создания.

Таблица размещения файлов (File Allocation Table, сокращенно FAT) содержит описание порядка расположения всех файлов в кластерах данного диска, а также информацию о дефектных участках диска. Количество ячеек FAT-таблицы соответствует количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, т.е. последовательность адресов кластеров, в которых хранятся файлы. Порядковый номер ячейки FAT-таблицы соответствует адресу кластера.

Имена файлов

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой, - это название файла и его расширение.

Расширение в имени файла служит для обозначения его типа. По расширению файла ОС определяет программу. С помощью которой был создан файл. Некоторые расширения показывают, что файл является программой.

Файлы программ называются исполняемыми файлами. Они имеют расширение com или exe.

В имени файла запрещено использование следующих служебных символов: \ /: *? “ < > |.

Имеются некоторые отличия в задании имен файлов в ОС MS DOS и Windows. В MS DOS длина имени не должна превышать 8 символов, в Windows – 256 символов. В MS DOS нельзя использовать символы русского алфавита и пробелы, а в Windows можно.