Тема 2. Аппаратное обеспечение.

Тема 1. Теория информации.

1.1. Информатика.

Информатика – наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования.

Раздел: теоретическая.

Клод Шенон:

· Кодирование

· Представление

· Передача

· Помехоустойчивость

Раздел: кибернетика.

· Управление системами

o Менеджмент

o Педагогика

Раздел: искусственный интеллект

· Разработка технических само обучаемых систем

Раздел: вычислительная техника

· Строение ПК («Наука о железе»)

Раздел: программирование

· Создание нового ПО

Первая программист женщина: Ада Аугуста Лавлейс

Раздел: прикладная информатика

· Разработка и исполнение прикладных программ

(рис. 1)

 

1.2. Понятие информации. Ее свойства, формы, виды и методы получения.

Информация:

1) совокупность сведений о всем, в сигналах, доступных для восприятия. («Объектный подход»)

2) Это то, что уменьшает неопределенность некоторого опыта с неоднозначным исходом. («Статистический подход»).

Свойства информации:

· Объективность

· Достоверность

· Актуальна – Своевременность

· Важность (полезность)

· Точность

· Понятность

3) Категория нематериальна. Для ее существования информация должна иметь основу – носитель информации.

Получение информации:

Человек:

1. Органы чувств

2. Приборы

Техническое устройство:

1. Датчик

2. Системы сбора информации

Человек воспринимает сигналы!!!

Виды информации:

1) Зрительная

2) Вкусовая

3) Зрительная

4) Обонятельная

5) Осязательная

По форме представления:

1) Графическая

2) Звуковая

3) Текстовая

4) Числовая

(рис.2)

Технические устройства воспринимают сигналы!!!

Кодирование – процесс преобразования для передачи информации

Декодирование – процесс преобразования для обработки информации

Сообщение – последовательность символов.

Правило интерпретации сообщения – соответствие между сообщением и содержащейся в нем информации.

Правило интерпретации информации
Однозначные (1 способ) · Азбука морзе	Неоднозначные
Одно и то же сообщение несет различную информацию. · Ключ	Разные сообщения несут одну и ту же информацию. · Царь зверей и лев

 

Сигналы:

1. Аналоговые – принимает любое значение на определенном промежутке.

2. Дискретные – принимает строго определенное значение на некотором промежутке.

 

1.3. Кодирование информации.

Кодирование информации – набор символов – алфавит (определенный набор символов) – двоичный набор – двоичное кодирование.

«+»	«-»
· Удобно реализовать технически · Просто для понимания · Двоичная система счисления · Булева алгебра	· Длинные последовательности · Необходимость хранить большие объемы информации.

 

Алфавит	Набор символов
· Языковой алфавит	Знаки препинания
· Цифры	Знаки действий
· Язык жестов	Мимика, жесты
· Ноты, паузы	Знаки повышения и понижения тона
· Спектр	Примитивы
· Светофор	Дорожные знаки, разметка
· Карты. Повышение зн. масти	Масть

 

1.4. Измерение информации – сравнение с эталоном.

Т.к. эталона не существует, значит, по правилам измерить нельзя.

Измерение:

1. Качественно – сравнение свойств.

2. Количественно – алфавитный – определенное количество информации с помощью определенного количество символов с учетом веса каждого символа.

 

 

1.4.1. Мощность алфавита

N – Мощность алфавита (кол-во информации)

i – Вес символа

N=2ⁱ Формула Хартли

Один двоичный разряд, используемый для кодирования = 1 бит

I=k*i

k – Количество символов

i – Вес символа

I – количество информации

Задача: ИНФОРМАТИКА 11*6=66 бит

2ⁱ=9, i=4, 4*11=44 бита

Русские буквы – 66; знаки – 15; латинский алфавит – 52; цифры – 10; специальные символы – 10; пробел; знаки действий – 11. Итого: 165.

165=2ⁱ; i=8; 8*11=88 бит.

 

1.4.2. Вероятностный подход.

Определяет количество информации через неопределенность знаний с учетом вероятности событий.

Метод двоичного поиска: сообщение, уменьшающее неопределенность в 2 раза = 1 бит информации.

N – Количество равновероятных событий

i – Количество информации, что произошло событие

N=2ⁱ

Не равновероятные события:

А – положительные события

М – отрицательные события

Р – вероятность событий

Р=А/М

Формула Шеннона:

i – Количество информации о том, что произошло событие.

2ⁱ = 1/Р

Задача: ученик получил 100 оценок: «5»-60, «4»-25, «3»-10, «2»-5. Получить количество информации о получении каждой оценки.

Р₅=0,6; Р₄=0,25; Р₃=0,1; Р₂=0,05

2ⁱ =0,6 = 1/0,6=10/6=1 2/3; i=1;

2ⁱ =100/25=4; i=2:

2ⁱ =10; i=4

2ⁱ =20; i=5

Чем меньше вероятность, тем больше информации содержится в нем.

 

1.5. Информация и Энтропия.

Энтропия – понятие для определения меры необратимого рассеяния энергии (термодинамика)

Энтропия – мера вероятности макроскопически. (статическая физика).

· Чем больше энтропия, тем больше вероятность события.

· Все процессы ведут к повышению энтропии.

Термодинамическая Энтропия – функция состояния термодинамических систем.

Математическая энтропия – измерения размеров наборов.

В теории информации мера неопределенности количества опыта, имеющая разные подходы

Min = 0, т.е. определенна.

Информационная энтропия – мера хаотичности.

I=log₂ (1/p(i)) – средняя энтропия сообщения.

Это количественно обосновал Л.Н. Бриллюен: Особое внимание уделяет теории информации. Изучал вопросы общности и взаимосвязи понятия энтропии в термодинамике и теории информации. Показал, что получение информации о состоянии физической системы эквивалентно соответствующему уменьшению её энтропии и, в согласии со вторым началом термодинамики, неизбежно сопровождается компенсирующим возрастанием энтропии какой-либо иной системы.

Н+I=1, Н – энтропия, I – информация.

I = Н(до) – Н(после) «уменьшение энтропии»

 

1.6. Единицы измерения

1 бит	{0;1}	Бит
1 байт	8 бит	Байт
1 кб	1024 байт	Килобайт
1 Мб	1024 кб	Мегабайт
1 Гб	1024 Мб	Гигабайт
1 Тб	1024 Гб	Терабайт
1 Пб	1024 Тб	Петабайт
1 Эб	1024 Пб	Экзабайт
1 зоб	1024 Эб	Зеттабайт
1 йб	1024 зб	Йоттабайт

 

Сопроцессор.

Математический сопроцессор – это специальная микросхема для эффективной работы с числами.

Организация памяти компьютера

Классификация ОС

I. поддержка многозадачности

1) однозадачные (MS-DOS)

2) многозадачные (разделение многозначности)

II. Поддержка многопользовательского режима

1) Однопользовательские (MS-DOS)

2) Многопользовательские (WINDOWS начиная с NT)

III. Специфика многозадачности

1) Не вытисняющая многозадачность NetWare

2) Вытисняющая многозадачность Unix, os/2, windows NT.XP

IV. Поддержка многонитиевости – возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи)

1) Однонитевые

2) Многонитевые

V.Многопроцессорная обработка (многоядерные ПК)

 

3.3.4. Структура и функции ОС

Операционная система:

· Файловая система (BDOS)

· Драйверная система (BIOS)

· Командный процессор (CCP)

 

3.3.4.1. Файловая система

Задача: DOS должна однозначно распознавать нужный блок информации

File – картотека, подшитые бумаги

Файл – это поименованное место на диске или другом носителе, занимаемое некоторым блоком информации.

• Содержание произвольное
• Может быть пустым

FAT (FAT16, FAT32) – (иерархическая)

MS-DOS, Windows

FAT (file allocation table – таблица размещения файлов) – хранит сведения о каждом файле (атрибуты).

При копировании в другой каталог файл будет дублирован!!!

NTFS – сетевая файловая система (организованна по сетевой модели данных) (рис.)

Восстановление с помощью контрольных точек

Преимущество:

• При копировании файла, но не копируется, а просто добавляется ссылка на файл.
• Позволяет оптимизировать состояние диска

Каталог – файл, хранящий информацию о входящих в него файлах

Степень вложенности:

• Подкаталог
• Родительский
• Корневой – содержимое диска или др. носителя
• Текущий

Имя файла:

• Путь (;,\)
• Собственное имя (8-255, лат-рус)
• Расширение (.com;.exe;.pif(ярлык);.jpg;.doc;.txt;.prn(для принтера);.rar;.zip)

Полное имя.

3.3.4.2. Драйверная система

Драйверная система (БИОС) – специальный набор драйверов

Драйвер – это программа, ориентированная на управление конкретным внешним устройством и его настройку.

БИОС может существенно варьироваться даже на одном компьютере, в зависимости от подключаемой периферии, (часть БИОСА хранится в ПЗУ).

3.3.4.3. Командный процессор

ССР – программа, которая обеспечивает: (щелчки по ярлыкам)

• Ввод команды и ее анализ на правильность
• Выполнение команды, если она введена правильно, или вывод сообщения о возникшей конфликтной ситуации.

3.4. Операционная система ВИНДОвс ХР

3.5. Windows Vista и Windows 7

3.6. Архивация данных

Работа --- сбои --- копии --- объем --- архивы

Архив – файл, содержащий один или несколько файлов в сжатом виде.

Операции:

• Создание
• Извлечение
• Добавление
• Удаление (один файл и весь архив)

Программы:

• Win-rar
• Win-zip

 

 

3.6.1. Принципы архивации.

Алгоритмы, которые устраняют избыточность данных, называются алгоритмами сжатия или алгоритмами архивации

• Сжатие без потерь (тексты)
• Сжатие с потерями (аудио, видео)

Д\З.

Название	Исходный размер	Winrar	winzip	Выигрыш. 1.
Audio file.wav	37,05 Мб	M: (28,63 Мб) C: (35,6 Мб)	М: (35,63 Мб) С: (35,64 Мб)	WR:8,42 Мб WZ: 1,42 Мб WRZ:7 Мб
.doc	726 кб	М: (725,17 кб) С: (724,78 кб)	М: (723,69 кб) С: (723,72 кб)	WR: 0,83 кбайт WZ: 2,31 кбайт WRZ: 1,06 кбайт
.jpeg(.jpg)	1,31 Мб	М: (1,22 Мб) С: (1,28 Мб)	М: (1,25 Мб) С: (1,25 Мб)	WR: 0,9 Мбайт WZ: 0,6 Мбайт WRZ:0,3 Мбайт
.bmp	3,9 Мб	M: (422,02 кб) C: (504,3 кб)	М: (443,1 кб) С: (500,8 кб)	WR: 3,478 Мбайт WZ: 3,458 Мбайт WRZ: 21 кбайт

 

Сжатие без потерь:

1) Алгоритм Хаффмана

2) Алгоритм Лемпеля-Зива (2 человека)

3.6.2. Алгоритм Хаффмана

Некоторые символы из стандартного 256-символьного набора в произвольном тексте могут встречаться чаще среднего периода повтора, а другие реже.

Следовательно, если для записи распространенных символов использовать короткие последовательности, длинной меньше восьми, а для записи редких символов – длинные, то суммарный объем файла уменьшится

1. Подсчитать количество каждого символа в тексте

М - 20, Л – 10, О – 25, К – 8

2. Строится бинарный граф в котором буквы подцепляются к вершинам от редко используемых к часто используемым. (объединяем по частоте использования)

Бинарный граф – от вершины только 2 ребра.

Л+К=18+М=38+О=63.

3. На ребрах графа выставляются единицы и нули так, что бы одинаковые цифры были с одной стороны.

4. Прописываем код символа, перечисляя все нули и единицы начиная от главной вершины графа.

3.6.3. Алгоритм Лемпеля-Зива

LZ77.

Если в прошедшем ранее выходном потоке уже встречалась подобная последовательность байт, причем запись о ее длине и смещении от текущей позиции короче чем сама эта последовательность, то в выходной файл записывается ссылка, (смещение, длина), а не сама последовательность.

Сообщение:

Колокол_около_колокольни

Коло(-4,3)_(-5,4)о_(-14,7)ьни

Выигрыш 8 байт

3.7. Антивирусные программные средства

3.7.1. Понятие вирус

Вирус – небольшая по объему последовательность программных кодов, обладающая следующими свойствами:

• Возможность создавать свои копии и внедрять их в другие программные объекты
• Обеспечение скрытности (латентности) до определенного момента ее существования и распространения
• Не санкционированность (со стороны пользователя) производимых ею действий
• Наличие отрицательных последствий ее функционирования.

Вирусы – не все

Часть – не вирусы

3.7.2. Причины возникновения вирусов.

• Технический характер (пробелы в защите операционных систем)
• Экономический характер (борьба с конкурентами)\
• Социальный и психологический характер (не реализовавшиеся специалисты, подростки)

Не рой другому яму – сам в нее попадешь!

3.7.3. Классификация вирусов

1. загрузочные
2. файловые
3. макровирусы
4. сетевые

3.7.4. Защита от вирусов

1. способы защиты
2. средства защиты
3. антивирусные программы

Тема 5. Электронные таблицы

5.1. Особенности интерфейса Microsoft excel

Эл. Таблицы – это программа, предназначенная для обработки структурированной информации.

Рихард Маттезих

Столбцов – 256

Строки – 65535

Окно адреса

• Активная ячейка
• Можно присваивать имя ячейки (переименовать)
• Перемещение по листу

Отображаемое и содержимое не всегда соответствуют

5.2. Работа с текстом

• Текст автоматически выравнивается влево
• А число вправо

5.3. Работа с числами

• В екселе в числах «ЗАПЯТАЯ»
• «точка» разделитель даты
• Число если больше чем ячейка. 12345678901234567890 = 1,234567Е+19 (до Е – мантисса, после Е – порядок)
• Решетки – число не помещается в ячейку
• # - заменяет цифру

5.4. Формулы

• Начинается с =
• Адреса с латинских букв, появляется (имя?)
• Формула может содержать встроенные функции.
• Они добавляются с помощью мастера функций

5.5. Даты

• Разделитель даты «точка»
• Если в дате не указан год, то записывается автоматически текущий
• До 29 года – 2000
• С 30 года – 1900
• Дата присваивается в формате целого числа нумеруемого с 1 января 1900 года

Задача: известна дата рождения студента, определить в какой день недели он родился, его возраст в днях, неделях и годах, а так е день недели и даты через 3000 дней со дня рождения.

• Все числа в ексель округлять с помощью функции
• День недели – текст – дата – «ДДДД»

5.6. Копирование и перемещение

• Копир-вставить
• Авто заполнение

5.6.1. Авто заполнение текстом

• Текст 1 – повторение
• Текст+1 – изменение цифры
• По 2 цифрам – шаг
• По 3 цифрам – среднее значение

5.6.2. Авто заполнение дат

• Даты – изменяются
• Месяц – изменение месяца
• Дни недели
• Месяца

5.6.3. Авто заполнение формул

Задача: фирме нужно подвести итоги за 5 лет. Известно, доход в евро, расход в евро, найти прибыль в евро, в рублях, по текущему курсу. И суммарное значение в евро и рублях.

• Относительная – изменяется при копировании
• абсолютная – не изменятся
• частично-абсолютная – либо столбец, либо строка

5.7. Логические функции в ексель

ü если: задача: известен возраст мужчины, определить к какой категории (работающий, пенсионер) он относится.

o Исправить функцию. Категории: меньше 0 – не корректный год; 0-13 = не работоспособный; 14-59 – работоспособный; 60-120 – пенсионер; больше 120 – столько не живут

o Сбоку блок-схема

5.8. Работа со списками в ексель

Список – однотабличная база данных, которая отделяется от другой информации на листе несколькими пустыми строками и столбцами. Желательно чтобы список был один.

Ø Закрепление шапки и боковика

o курсор вовнутрь списка, так, что бы закрепляемые области были слева и сверху от курсора. В2

o вид

o закрепить области (2 раза)

Ø в списке можно работать с формами. Форма – это средство для просмотра одной записи списка.

o Нет в линейке, надо настроить

§ Другие команды

§ Все команды

§ Форма…

o Удаление без возможности восстановления

Ø Изменение данных во всем списке.

o Выделяем все (числа)

o Главная

o Цифру отдельно скопировать

o Вставка (вниз)

o Специальная вставка

o Значения

o Разделить

Ø Сортировка списка

o Курсор вовнутрь списка

o При сортировке ничего выделять не надо

o Сортировка от А до Я по возрасту.

o Если ключей сортировки несколько, то

§ Курсор вовнутрь списка

§ Данные

§ Сортировка

Ø Подведение итогов

o Отсортировать список для группировки

o Ставим курсор вовнутрь списка

o Данные – структура – промежуточные итоги – убрать все

Ø Фильтр

o Курсор вовнутрь списка

o Данные – фильтр

Ø Сводные таблицы

o Кол-во сотрудников м и ж в каждом отделе и по предприятию.

o Вставка – сводная таблица

o Посчитать для каждого отдела, сколько сотрудников, получает каждый конкретный оклад.

5.9. Решение уравнений в Екселе

1) Задаем искомую ячейку

2) Создаем целевую ячейку(f(x) = 0) с помощью адресов ячеек.

3) Ставим курсор на целевую ячейку. И выполняем Данные – Работа с данными – анализ что если – подбор параметра. Установить в ячейке 0 – изменяя значение ячейки.

Замечания:

1. Решение уравнений в ексель ведется численными методами, поэтому значение корня приближенное. Нахождение корня ведется с точность 10^-3
2. Решать можно только простые уравнения. Системы уравнений нельзя.
3. Если корней несколько, то каждый корень надо искать отдельно. Подбор параметра находит ближайшее к заданному. Матрицы (Контрл шифт энтер.)

5.10. Решение оптимизационных задач в ексель.

Оптимизационная задача – из множества решений выбирает оптимальное.

Такие задачи решается с помощью надстройки. С помощью эксель но требуется доп. установки

5.10.1. Надстройки ексель.

Кнопка офиса – параметры эксель – надстройки – управление надстройками ексель перейти – данные – анализ – поиск решений.

5.10.2. Этапы решения оптимизационных задач.

• Без машинный – построение математической модели, которая включает:
• Искомые величины
• Целевую функцию
• Ограничения.
• Машинный

5.10.3. Решение оптимизационной задачи.

Для изготовления трех видов изделий А, В и С используются токарное, фрезерное, сварочное и шлифовальное оборудование. Затраты времени на обработку одного изделия для каждого типа оборудования, а также прибыль от реализации одного изделия каждого вида указанны в таблице.

Тип оборудования	Затраты времени (станко-часов) на обработку одного изделия вида	Общий фонд рабочего времени оборудования (ч)
А	В	С
фрезерное
Токарное
Сварочное
Шлифовальное
Прибыль (руб.)

Определить сколько изделий, и какого вида следует изготовить предприятию, что бы прибыль была максимальной.

Решение:

• Математический:
• Х – количество А
• У – количество В
• Z - количество С
• Целевая: =100х+140у+120z – max
• Строим таблицу данных
• Строим таблицу
• Количество
• Цф
• Ограничения
• Поиск решение. Добавить ограничения. Для целого «цел.». параметры – «не отрицательные значения». «линейная модель». Выполнить.

Задача: стипендия студента 1365 рублей. Студент испытывает потребностях след благах: обед – 80 руб. Проезд – 23 рубля. Кино – 80 рублей. Бахилы – 3 рубля. Оптимально распределить стипендию.

§ Количество обедов

§ Количество проездов

 

Цф: стипендия

Ограничения:

• Обед >4
• Проезд >4
• Кино = 1
• Бахилы >4 <10

5.11. Линейная регрессия в ексель.

5.11.1. Работа с экспериментальными данными.

С помощью задачи аппроксимации и линейной регрессии.

Линейная регрессия – замена облака экспериментальных точек, линейной функцией такой, что отклонение экспериментальных точек от теоретической прямой минимальное.

Задача линейной регрессии сводится к решению оптимизационной задачи.

Решение задачи:

Х – задаем

У – измеряем

Х
У

 

У= kx+b

Задача регрессии сводится к нахождению коэффициентов

У(теор) = kx+b

• Отклонения могут компенсировать друг друга. Нужно избавиться от знака. «метод наименьших квадратов»
• Ищем сумму квадратов отклонений. Это и есть целевая ячейка.

2 способ – графический.

• Выделяется диапазон значений.
• Вставка – точечная диаграмма
• ПКМ по точке,- добавить линию тренда – показывать уравнения на диаграмме

 

Функции в MathCAD

• Встроенные
• Функции пользователя

Вид одинаковый:

Имя(арг1,арг2)

Выражения в MathCAD

Выражение – набор операторов(то действие которое выполняется) и операндов(над чем). Может содержать функции встроенные, пользователя.

Shift +: - присвоить

F(x):= x²

Дискретный аргумент.

Можно в одном имени, записать сразу же много значений.

W:=-5,-4.5:5

Нажимаем вертикальное, получаем горизонтальное

Нач, нач+шаг, конечное. Отображается не более 16 значений.

W= f(w) =

Если шаг равен единицы, то можно не указывать шаг.

Действия с массивами.

Понятие массива в MathCAD.

Массивы в MathCAD бывают 3 видов

• Скаляр
• Вектор (вектор – столбец)
• Матрица

С другими типами не работает

Способы создания массивов

1) В ручную.

2) С помощью нижних индексов

3) С помощью дискретного аргумента, для перечисления индексов

4) Считывание вектора из внешнего файла. Записать в блокноте.t:=READRPN(“D:\asdf.txt”)

Решение СЛУ

• Чтобы как уравнение пишем жирный знак равно
• Lsolve(A,B)=

Построение поверхностей.

Поверхность описывается функцией двух переменных.

1. Задаем функцию двух переменных. F(x,y):=x²-32y+x*y²
2. Задаем шаблон поверхности.
3. Внизу пишем только имя функции.
4. ПКМ на графике, формат – Квикплот дата – 1 – x, 2- y.

Решение уравнений в MathCAD

1. привести уравнение к виду f(x)=0,

2. построить график этой функции.

3. подобрать график так чтобы корни уравнения было видно.

4. Задаем приближенное значение корня.w1:=1

5. находим настоящие значение. W2:=root(g(w1),w1), w2=

Замечания:

• Если корней несколько, то каждый корень ищется отдельно.

Структура блока given.

• начальные значения
• Given
• уравнения
• ограничения
• окончание блока. Осуществляется одной из функций. Find(ищет конкретное решение) Minimize, Maximize, Minerr(ищет ближайшее значение к правильному).

Решение систем уравнений.

X²+Y²=25

Y=X+3

1) Строим графики функций.

2) Задаем диапозоны

3) Шаблон графика

4) Решение проводится для каждого корня отдельно.

5) См. 9.8.2.

Сплайн интерполяция.

Экспериментальные точки соединяются кривыми линиями.

1) Линейная сплайин интерпаляция - маленькими

2) Параболическая

3) Кубическая – куб 2

1. См. 8.11.2.
2. Задаем вспомогательные векторы.
3. Задаем аппроксимирующие функции
4. Задаем диапазон аргумента.
5. Строим график. Аппроксимирующих функций.

Вывод: аппроксимирующие функции можно использовать для интерполяции (т.к. расхождение не большое), а для экстраполяции нельзя

Функции предсказания.

1) задаем векторы экспериментальных точек (как минимум 10)

2) см.8.11.2.

3) задаем индекса. задаем вектор предсказываемых значений.

4) строим график.

8.11.5. линейная регрессия.

1. Задаем векторы экспериментальных данных.
2. Задаем функцию регрессии
3. Построим графики функции регрессии.

8.11.6. регрессия функцией сводящясей к линейной. Экспонициальная регрессия

1. Найти коэффициенты А и В.
2. Введем замену переменных.
3. Задаем вектор Т
4. Задаем функцию регрессии
5. Строим график

8.11.7. регрессия полиномиальной функции.

1. К нахождению коэффициентов.
2. Находим вспомогательный вектор
3. Задаем функцию регрессии
4. Строим график

8.11.8. регрессия функции произвольного вида

1. Задаем экспериментальные данные
2. Задаем функцию.
3. Сводится к нахождению коэффициентов к.
4. Задаем вектор коэффициента функции.
5. Задаем функцию регрессии
6. Задаем диапозон икосов,
7. Вызываем шаблон графиков

8.11.9. вычисление производных в MathCAD

8.11.9.1. числовое вычисление

1. задаем функцию
2. найдем значение функции в точке П/2
3. шаблон
4. в символьном – стрелочка.

замечания:

• значения производной вычисляются с точностью до 5 знака.
• Можно вычислять производные более высокого порядка, но с увеличением порядка на 1 точность уменьшается на порядок, поэтому считать выше 5-ой производной не имеет смысла.

8.13. вычисление интегралов в MathCAD

Можно найти численное значение определенного интеграла и символьное значение не определенного интеграла.

Определенный интеграл

Неопределенный интеграл

 

Тема 9. Компьютерная графика.

Компьютерная графика – специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов.

9.1.1. охват компьютерной графики

Все виды и формы представления изображения

• Экран монитора
• Бумага
• Кинопленка
• Ткань
• И т.д.

9.1.2. сферы применения

• Медицина
• Научные исследования.
• Моделирование тканей и одежды.
• Опытно-конструкторские обработки
• Фотография
• Полиграфия

9.2. классификация графических изображений.

По способу изображения:

1. Растровая
2. Векорная
3. Фрактальная

Трехмерная и растровая и векторная.

Цветовой охват:

• Монохромная – большая контрастная
• Цветная – информативная

Специализации:

• Инженерная графика
• Научная физика
• ВЕБ-графика
• Компьютерная полиграфия
• Анимация
• И т.д.

9.3. растровая графика.

РИ – изображение, состоящее из точек или пикселей.

9.3.1. кодирование растрового изображения

9.3.1.1. монохромная картинка – черно-белая.

1. Разработка оригинала.
2. Наложение рамки и сетки
3. Формирование кода. Там где есть изображение – 1. Там где нет – 0. Хранится в памяти.
4. Производим декодирование.

Вывод: чем выше расширение оригинала, тем выше качество изображения

Битовая глубина – количество бит, необходимых для кодирования одного пикселя. Черно белой картинки 1 бит.

Информационная емкость изображения: разрешение*глубину. 20 бит.

16 градаций серого.

1. Нужно формировать код с изменением битовой глубины.
2. Р- битовая глубина, N – количество градаций

Кодирование цветного изображения. Используются различные цветовые модели. Сама я распространенная RGB. Цвет пикселя получается в результате смешения цветов. В 8 разряднов можно было кодировать 256 градаций RRRGGGBB.

16 бит, 65536 – RRRRRRGGGGGBBBBB

24бит, 16.5

9.4. векторная графика

Вектроное изоброжение – это изображение ииз линий и замкнутых фигур.

9.4.1. Объекты векторной графики и их характеристики.

1. Незамкнутые – каждая из не замкнутых имеет свои характеристики:

a. Форма

b. Толщина

c. Цвет

d. Начертание

2. Замкнутые линии:

a. Форма

b. Толщина

c. Цвет

d. Начертание

e. Заполнение (цвет, текстуры, карты..)

9.4.2. способы представления обеъектов.

· Точка (х,у)

· Прямая у=к*х+в

· Отрезок: у=кх+в, х1,х2

· Кривая второго порядка; x²

· Отрезок кривой второго порядка. См

У кривых второго порядка нет точек перегиба.

· Кривая третьего порядка

· Отрезок кривой третьего порядка

У кривых третьего порядка есть точки перегиба.

Сплаин. Линия обычно кривая, форма которой контролируется при помощи управляющих векторов, расположенных при вершинах сплайна. Термин появился и кораблестроения. Там сплайном называли разметочную веревку, кривизеа которой решулировалась подвешенными грузиками. Кривые безье. Тип сплайна вершины которого всегда снабжаются управляющими векторами. Управляющие векторы представляют собой касательные к кривой сплайна в точке.

Достоинства:

1. Малый объем памяти

2. Свобода трансформации (масштабирование без потери качества)

3. Аппаратная независимость.

Недостатки:

1. Программная зависимость (.cdr не описан и является стандартным.) необходимо конвертирование.

Параметр сравнения	Растровая графика	Векторная графика
1. Способ хранения изображения.
2. Качество изображения
3. Объем памяти
4. Возможности трансформации
5. Скорость вывода на принтер, экран
6. Возможность полутоновых изображений
7. Графические редакторы

Ратсровая графика:

1. Изображение храниться в виде таблицы. Растровое изображение состоит из отдельных точек- пикселей, каждый из которых имеет свой цвет

2. Качество растрового изображения пределяется егоразрешением и используемой палитрой.

3. При использовании растровой графики необходим большой объем памяьт для хранения рисунка т.к. размер памяьти зависит от размера изображения. При увелечении картинки вдвое, размер необходимой памяти возрастает в четыре раза

Векорная графика:

1. Изображение хранится в виде набора кривых. Ждя каждой кривой хранятся координаты начала и конца.

 

9.5 фрактальная графика

Фрактальное изображение – это изображение, построенное из повторяющихся элементов на основе математических вычислений.

Фрактал – это бесконечно самоподобная геометрическая фигура каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба.

Масштабная инвариантнсоть, наблюдаемая во фракталах может быть либо точной либо приближенно(мандельброт)

Кривая Коха.

Базовым элементов является сама математическая формула, а изображение строится исключительно по уравнениям.

Таким способом строят как порстейшие регулярные структуры, так и сдложные иллюстрации.

Fractint

Manpwin

9.6 трехмерная графика

ТГ – это изображение имитирующие объемные объекты.

Каждая точка пространства(кроме начальной точки О) может быть задана тройкой одновременно не равных нулю чисел (х,у,з)

Этот подход дает возможность воспользоваться матричной записью в трехмерных задачах.

Если хоти получить растровое изображение, то нужно еще одну матрицу.

Для векторной нужно задавать формулу для поверхности

Преобразование в трехмерном пространстве может быть представлено в виде суперпозиции вращений растяжений, отражений и переносов, поэтому для построения объемной картинки достаточно подробно описать матрицы только этих преобразований.

9.7 цвет. Цветовые схемы.

Цвет в компьютерной графике – это средство усиления зрительного впечатления и повышения информационной насыщенности изображения.

Типы:

1. Аддитивное – световые излучения суммируются (монитор)
2. Субтрактивное – световые излучения вычитаются (полиграфический отпечаток)

Характеристики:

1. Цветовая температура – излучение от инфракрасного до ультрафиолетового.
2. Насыщенность – показывает, на сколько данный цвет отличается от монохроматического того же цветового тона
3. Физические: мощность, яркость, освещенность.
4. Визуальные ощущения: светлота
5. Порог – минимальная разница между яркостью различимых по светлоте объектов.
6. Градация – последовательность оптических характеристик объекта, выраженная в оптических плотностях

Цветовые модели

• RGB
• От черного к белому
• CMYK
• HSB
• Круговое изменение
• Яркость
• Тон
• Насыщенность
• Lab
• Разработана международной комиссией по освещению
• Аппаратная независимая, используется для переноса данных между устройствами
• Стандарт Adobe

9.8. форматы графических файлов.

• Tiff – позволяет сохранять в компрессии без потери данных.
• PSD – формат фотошопа,
• BMP
• PCX
• PCD
• JPEG
• GIF
• WMF
• PICT
• EPS
• PDF
• Cdr

 

Тема 10. Вычислительные сети

10.1. программные и аппаратные компоненты вычислительных сетей.

Вычислительная ясеть – это сложная система программных и аппаратных компонентовсвязанных друг с другом.

Порграммные:

1. Сетевые ОС
2. Сетевые приложения

Аппаратные средства:

Сетевые Ос – это ос предназначенные для решения задач по управлению

Сетевые приложения – программные комплексы котороые расширяют возможности стеевых ос

В процессе развития часть СП становятся функциями сетевых ОС

Аппаратные компоненты:

1. Компьютеры
1. Рабочие станции
2. Серверные сети
2. Коммуникационное оборудование
1. Повторители
2. Коммутаторы
3. Маршрутизаторы
4. Шлюзы

Рабочие станции = персональный компьютер подключенный к сети

1. ОС с диска – с локальным диском
2. Ос с диска файлового сервера - бездисковая
3. РС, подключаемая через телекоммуникации – удаленная.

Сервер сети

1. Файловый
2. Сервер БД
3. Сервер прикладных программ
4. Коммуникационный сервер
5. Сервер доступа
6. Факс сервер
7. Сервер резервного копирования данных.

Коммуникационное оборудование

Сегмент - часть сети, в которую входят устройства расширения. Где нет оборудования. Рис 1

 

1. Повторитель

Устройство усиливающие или регенерирующие пришедший на него сигнал.

Развязки нет. Поддерживается обмен между двумя Рабочими Станциями

1. Коммутатор (мост)

Устройство, которое объединяет несколько сегментов

Выполняет развязку сегментов, то есть поддерживает одновременно несколько процессов обмена данными.

1. Маршрутизатор

Устройство соединяющие сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными

Анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршрутизатору.

1.1. Скоростьб передачи данных – максимум

1.2. Количество узлов – минимальное

1. Шлюз

Устройство, позволяющие обмен данными между различными сетевыми данными объектами, использующими разные протоколы обмена данных

Требования предъявленные к Вычислительным сетям:

• Производительность
• Надежность
• Управляемость
• Расширяемость
• Прозрачность

 

1.1.1. Производительность

Время реакции си<