Как называется класс компьютеров которые обрабатывают данные в виде двоичных кодов

Обновлено: 25.06.2024

Кодирование - это представление информации с помощью некоторого кода.

Код - это система условных знаков для представления информации.

Способы кодирования информации

Графический
Числовой
Символьный

Декодировани е - это действие по восстановлению первоначальной формы представления информации. Для декодирования необходимо знать код и правила кодирования.

Средством кодирования и декодирования служит кодовая таблица соответствия. Например, соответствие в различных системах счисления - 24 - XXIV, соответствие алфавита каким-либо символамПримеры кодирования информации

Примером кодирования информации является азбука Морзе.

В азбуке Морзе используется всего 2 символа - точка и тире (короткий и длинный звук).

Еще одним примером кодирования информации является флажковая азбука.

Также примером является азбука флагов

Всем известный пример кодирования - нотная азбука.

Кодирование информации

Представление информации происходит в различных формах в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером и компьютером.

Кодирование - это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.

Примером может служить язык жестов.

Сигналы

Вокруг нас существуют преимущественно два сигнала, например:

Всё это сигналы, обозначающие количество информации в 1 бит.

1 бит - это такое количество информации, которое позволяет нам выбрать один вариант из двух возможных.

Распознавание информации компьютером

Компьютер - это электрическая машина, работающая на электронных схемах. Чтобы компьютер распознал и понял вводимую информацию, ее надо перевести на компьютерный (машинный) язык.

Алгоритм, предназначенный для исполнителя, должен быть записан, то есть закодирован, на языке, понятном компьютеру.

Это электрические сигналы: проходит ток или не проходит ток.

Машинный двоичный язык - последовательность "0" и "1". Каждое двоичное число может принимать значение 0 или 1.

Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации, равное 1 бит.

Бит и байт

Двоичное число, которое представляет наименьшую единицу информации, называется бит. Бит может принимать значение либо 0, либо 1. Наличие магнитного или электронного сигнала в компьютере означает 1, отсутствие 0.

Строка из 8 битов называется байт. Эту строку компьютер обрабатывает как отдельный символ (число, букву).

Рассмотрим пример. Слово ALICE состоит из 5 букв, каждая из которых на языке компьютера представлена одним байтом. Стало быть, Alice можно измерить как 5 байт.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.

3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.

Конспект урока "Программная обработка данных на компьютере. Процессор и системная плата"

Компьютер - это универсальное средство обработки информации. Компьютер может обрабатывать графическую, текстовую, звуковую и числовую информацию.

Но для того чтобы компьютер сумел сделать это, вся информация должна быть представлена в двоичном коде, то есть в виде последовательностей нулей и единиц.

Получаемую числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию, человек воспринимает соответственно в виде цифр, букв, графических изображений и звука, а компьютер ее воспринимает в виде двоичного кода - последовательности импульсов.

Если импульс есть то это единица, импульс отсутствует - это ноль. Но иногда бывает и наоборот. Если импульс есть то это ноль, импульс отсутствует - это единица. Одна цифра двоичного кода содержит в себе один бит объема информации.

Вся информация, представленная в компьютере в виде двоичного кода, называется данными.

Для того чтобы компьютер смог обрабатывать данные, он должен получить последовательность инструкций или алгоритм действий для обработки данных. Например, алгоритм для нахождения разности чисел или форматирования текста. Другими словами, для решения задачи компьютер должен получить программу. Компьютерная программа - это алгоритм, записанный на языке программирования и предназначенный для исполнения компьютером.

Компьютеры бывают разнообразные и портативные и настольные и совсем маленькие (карманные). Но устройство каждого из этих компьютеров можно представить в виде такой функциональной схемы. Процессор обрабатывает все данные по соответствующей программе в виде последовательности электрических импульсов: импульс есть - единица, нет - ноль. Но человеку тяжело воспринимать информацию закодированную таким способом. Поэтому существуют специальные устройства, которые переводят двоичный код компьютера на язык человека. Они называются устройства «вывода».

А устройства, с помощь которых, наоборот, вводят информацию, а в последующем кодируют, чтобы компьютер мог ее обработать, называются устройствами «ввода» информации.

Чтобы компьютер смог выполнить какую-либо программу, то эта программа вместе с данными должна находиться в его оперативной памяти. Во время выполнения программы производится обмен данными между процессором и оперативной памятью. После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. А для постоянного хранения информации, даже когда компьютер выключен, применяется долговременная память.

Взаимодействие между всеми устройствами компьютера осуществляется по магистрали.

Основой компьютера является системная плата. По-другому мы можем называть ее материнской, основной или главной платой. Она представляет собой сложную многослойную плату с большим количеством микросхем. На материнской плате реализована магистраль для обмена информацией между устройствами компьютера. Имеются разъёмы для подключения устройств, для оперативной памяти и, конечно, процессора.

Процессор считается мозгом компьютера. Производительность процессора напрямую зависит от его характеристик. Основные характеристики процессора - это разрядность, тактовая частота и архитектура.

Разрядность - это сколько битов (нулей или единиц) может обработать процессор одновременно. В 1971 году компанией Интел был выпущен первый процессор.

Разрядность у него была всего лишь 4 бита. То есть одновременно он мог обрабатывать 4 бита информации.

У современных компьютеров разрядность процессора 64 бита, в 16 раз больше, чем четыре десятка лет назад.

Частотой процессора определяется количество выполняемых им тактов обработки информации за одну секунду. Одна операция может занимать один или несколько тактов. Единицы измерения тактовой частоты - герцы. В наше время, тактовая частота процессоров может достигать нескольких миллиардов герц. Поэтому ее измеряют в производных единицах от герца - мегагерцах, что составляет миллион герц, и в гигагерцах - это миллиард герц.

Для повышения производительности процессора постоянно совершенствуется его архитектура, иначе говоря - «внутренняя конструкция». В структуру процессора внедряется кэш - сверхоперативная память. Кэш использует небольшую, очень быструю память, которая содержит в себе копии наиболее часто используемых данных из основной памяти. Также современные процессоры могут иметь уже не одно, а 2, 4, 6 или даже 8 ядер, тем самым выполняя в 2, в 4, в 6 или в 8 раз больше вычислений. Но многие ошибочно полагают, что если ядер больше, то всегда будет прирост производительности. К сожалению если программа не оптимизирована под несколько ядер, то она будет использовать только лишь одно ядро процессора.

Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.

Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке.

Положения Джон Фон Неймана:

Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода).
Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти.
Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками).
Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме
Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся в одном и том же запоминающем устройстве.
Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода.

Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация.

Арифметико-логическое устройство и устройство управления в современных компьютерах образуют процессор ЭВМ. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.

Процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Процессор является преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств.

Запоминающие устройства обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. Они включают: оперативные (ОЗУ), сверхоперативные СОЗУ), постоянные (ПЗУ) и внешние (ВЗУ) запоминающие устройства.

Оперативные ЗУ хранят информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (резидентная часть операционной системы, прикладная программа, обрабатываемые данные). В СОЗУ хранится наиболее часто используемые процессором данные. Только та информация, которая хранится в СОЗУ и ОЗУ, непосредственно доступна процессору.

Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, например, жесткий диск или винчестер) с емкостью намного больше, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, используются для длительного хранения больших объемов информации. Например, операционная система (ОС) хранится на жестком диске, но при запуске компьютера резидентная часть ОС загружается в ОЗУ и находится там до завершения сеанса работы ПК.

ПЗУ (постоянные запоминающие устройства) и ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при ее изготовлении, например, ППЗУ для BIOS.

В качестве устройства ввода информации служит, например, клавиатура. В качестве устройства вывода – дисплей, принтер и т.д.

В построенной по схеме фон Неймана ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в устройстве управления.

Задание на СРС:

1. Изучить теоретический материал.

Форма контроля – рефераты, 10 стр. Сроки сдачи – на следующей неделе.

Задание на СРСП:

1. Представление информации в компьютере.

Контроль выполненного задания состоится на занятиях СРСП (по расписанию занятий).

Контрольные вопросы:

А. Для письменного контроля:

1. Какие основные классы компьютеров вам известны?

2. В чем состоит принцип действия компьютеров?

3. Из каких простейших элементов состоит программа?

4. Перечислите главные устройства компьютера?

5. Опишите функции памяти и функции процессора.

6. Назовите две основные части процессора. Каково их назначение?

7. Что такое регистры?

8. Сформулируйте общие принципы построения компьютеров.

9. Какие архитектуры называются фон-неймановскими?

10. Что такое команда? Что описывает команда?

11. Приведите примеры команд одноадресных, двухадресных, трехадресных.

12. Перечислите распространенные компьютерные архитектуры.

Б. Для компьютерного тестирования:

Основной класс компьютеров, обрабатывающий данные в виде числовых двоичных кодов

Современный компьютер – это универсальное электронное программно управляемое устройство для работы с информацией.

Вся информация представляется в компьютере в виде двоичного кода.

Тактовая частота процессора равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.

Разрядность процессора – максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться за одну операцию или период одного такта.

Программный принцип работыкомпьютера – это совокупность программ на компьютере, с помощью которых осуществляется его работа.

Локальная компьютерная сеть – это сеть, находящаяся (на небольшой территории) служащая для пользования одними и теми же данными и услугами, которая объединяет небольшое количество компьютеров.

Наименьший элемент памяти компьютера – бит.

Интернет – это глобальная компьютерная сеть, которая связывает между собой миллионы компьютеров и сетей со всего мира.

Формула, которая используется при решении типовых задач:

где I – объём файла, t – время, V – скорость передачи данных.

Основная литература:

Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.

Дополнительная литература:

Босова Л. Л. Информатика: 7–9 классы. Методическое пособие. // Босова Л. Л., Босова А. Ю., Анатольев А. В., Аквилянов Н.А. – М.: БИНОМ, 2019. – 512 с.
Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 1. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 2. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения.

Мы не представляем теперь нашу жизнь без современных электронно-вычислительных устройств. А какими устройствами пользуются почти все? Конечно, это телефоны, планшеты, ноутбуки и компьютеры. Компьютеры есть сейчас в каждом доме и нужны нам для самых разных целей. И вот сегодня на уроке мы поговорим о том, что такое современный компьютер, из каких устройств он состоит, и каковы их функции.

Самый первый компьютер был создан в 1945 году в США. Сейчас это один из важных объектов, который изучают на уроках информатики.

Универсальным его называют потому, что он может обрабатывать, хранить, передавать самую разнообразную информацию, которую люди используют в разных видах деятельности.

Компьютеры могут обрабатывать разные виды информации: числа, текст, изображения, звуки.

Но вся информация представляется в компьютере в виде двоичного кода, т.е. последовательностей нулей и единиц. Информацию, которая предназначена для обработки на компьютере и представленную в виде двоичного кода называют двоичными данными. Последовательности единиц и нулей в компьютерном представлении соответствуют электрическим сигналам – включено и выключено.

Данные компьютер обрабатывает с помощью программ, как и данные они также представляются в виде двоичного кода. Такой принцип работы называется программным.

Все устройства, входящие в состав компьютера, можно разделить на два вида: устройства, входящие в системный блок и внешние устройства. Центральным устройством системного блока является процессор. Он принимает данные, считывает из оперативной памяти команды, анализирует и выполняет их, а также отправляет результат работы на требуемое устройство.

Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота и разрядность. Тактовая частота процессора равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.

Разрядность процессора – максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться одновременно.

Память компьютера предназначена для приёма, хранения и передачи данных. Наименьший элемент памяти компьютера – бит.

Память бывает внутренней и внешней.

Внутренняя память встроена в компьютер, ею управляет процессор. Внешняя же память подключается к компьютеру и предназначена для хранения большого объёма информации, такие устройства называют носителями информации.

Все устройства, которые не входят в состав системного блока называются внешними. Это клавиатура, мышь, монитор, принтер, микрофон и другие. все их можно разделить на устройства ввода и вывода.

Для обмена информацией компьютеры объединяются в компьютерные сети.

Локальная компьютерная сеть – это сеть, находящаяся на небольшой территории, служащая для пользования одними и теми же данными и услугами, которая объединяет небольшое количество компьютеров.

Скорость передачи данных является главной характеристикой компьютерной сети. Объём передаваемых данных равен произведению скорости передачи на время и измеряется в битах, килобитах, мегабитах или в гигабитах в секунду.

Сколько времени будет скачивать файл размером 2 килобайт при Интернет-соединении с максимальной скоростью скачивания 16384 бит в секунду?

Информационный объём данных находится, как произведение скорости передачи на время, значит, чтобы найти время скачивания файла, нужно информационный объём разделить на скорость скачивания файла. Но, прежде, чем начать считать, нужно килобайты перевести в биты.

2 килобайт – это 2048 байт или 16384 бита.

Итак, 16384 делим на 16384, получаем, что для скачивания данного файла потребуется одна секунда.

Сегодня мы узнали, что такое современный компьютер, каковы его основные компоненты и какие функции они выполняют. Также выяснили, что такое компьютерная сеть.

В наше время персональный компьютер всё чаще используется как инструмент выхода в Интернет.

Материал для углубленного изучения темы.

Суперкомпьютер «Ломоносов»

Суперкомпьютер «Ломоносов» построен компанией «Т-Платформы» для МГУ им. М.В. Ломоносова. В 2009 году он установлен в Московском университете.

Разрабатывали суперкомпьютер 4 года:в 2009 году проектировали, устанавливали и вводили в эксплуатацию базовую часть «Ломоносова». Общий объём памяти составил 56,5 ТБ, объём хранилища - 0,35 ПБ, объём резервной системы – 234 ТБ без сжатия. Потребляемая мощность суперкомпьютера составила 1,5 МВт.

В 2010 году общий объём оперативной памяти увеличили до 79,92 ТБ, хранилища – до 1,75 ПБ.

В 2011 году провели расширение системы – теперь она использует 32768 ядер / 4096 узлов на базе процессоров IntelXeon 5570.

В 2012 году общий объём памяти увеличился до 92 ТБ, сейчас компьютер потребляет 2,8 МВт.

По состоянию на 24.09.2018 он занимает 3-е место в рейтинге Топ-50 суперкомпьютеров СНГ.

С помощью суперкомпьютера «Ломоносов», уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов.

В настоящее время он содержит 6654 вычислительных узла, более 94000процессорных ядер, обладает пиковой производительностью 1,37 Пфлоп/с. «Ломоносов» относят к уникальным системам высшего диапазона производительности.

На суперкомпьютере «Ломоносов» решается множество важных задач по обработке сейсмических данных. В частности, осуществляется подавление волн-помех, проводится построение глубинного изображения среды при помощи метода миграции в обратном времени – каждый расчет требует задействовать несколько тысяч процессорных ядер суперкомпьютера «Ломоносов».

В суперкомпьютере используется 6 видов вычислительных узлов и процессоры с разной архитектурой, а также специальные сети.

Суперкомпьютер «Ломоносов» – уникальный универсальный инструмент, помогающий ученым получать уникальные результаты. Возможностями суперкомпьютерного комплекса Московского университета, основу которого составляет суперкомпьютер «Ломоносов», сегодня пользуются более 500 научных групп, представляющих все основные подразделения МГУ, многие институты РАН и другие научные учреждения России.

Разбор решения заданий тренировочного модуля.

№1. Созданный на компьютере текст занимает 8 страниц. На каждой странице размещается 35 строк по 75 символов в строке. Какой объём оперативной памяти (в байтах) займёт этот текст?

Чтобы найти объём оперативной памяти, нужно количество страниц умножить на количество строк и количество символов в строке, т.е. 8 · 35 · 75 = 21000 символов. Поскольку один символ равен одному байту, значит, объём оперативной памяти составляет 21000 байтов.

Ответ: 21000 байтов.

№2. Скорость передачи данных по некоторому каналу связи равна 128 Кбит /с. Передача файла по этому каналу связи заняла 2 мин. Определите размер файла в мегабайтах, ответ округлите до целых.

Читайте также: