Обработка информации с помощью ЭВМ
Самые распространенные устройства обработки информации — ЭВМ. Они являются преобразователями информации и по своей структуре относятся к сложным системам. Как и любая сложная система, ЭВМ содержит объект управления и управляющую систему. Основным узлом ЭВМ, обрабатывающим информацию, является арифметико—логическое устройство АЛУ. Оно является объектом управления в системе обработки информации. Основу управляющей системы составляет микропрограммное устройство управления ММУ. В своей работе арифметико-логическое устройство и микропрограммное устройство управления взаимодействуют с запоминающим устройством ЗУ, которое может быть постоянным (ПЗУ), оперативным (ОЗУ) и долговременным (ДЗУ) (рис. 15.7 а).
Простейшие входные и выходные элементы преобразователей у современных ЭВМ превратились в сложные электромеханические, электронно-оптические и электронные устройства, называемые устройствами ввода Увв и вывода Ув информации.
Устройство вывода преобразует выходные данные в форму, удобную для восприятия пользователем, хранения или передачи другим системам. Устройствами ввода/вывода служат блоки считывания с магнитных носителей информации, а также записи ее на эти носители. Такими устройствами являются фотосчитыватели, сканеры, дисковые накопители, графопостроители, принтеры.
Для организации диалогового режима работы используются дисплеи. По функциональному значению к устройствам ввода-вывода относятся пульты управления ПУ и соответствующие индикаторы И, которые являются устройствами сопряжения с человеком УСЧ. Через УСЧ человек—оператор Ч—О обменивается информацией с ЭВМ. Если ЭВМ входит в управляющую систему, то Увв и Ув становятся системными УСЧ и в этом случае в них можно выделить устройства сопряжения с объектом УСО. Часто устройство сопряжения с объектом управления ОУ рассматривается как самостоятельное функциональное устройство. По существу это аналогово—кодовый АКП и кодово—аналоговый КАП преобразователи (рис. 15.7 б). Через Увв и Ув информация также выдается и вводится с помощью машиночитаемых носителей, выполненных в виде дисков с записью информации механическим, магнитным или оптическим способом.
Совокупность машиночитаемого носителя и устройства считывания и записи на него информации представляет собой запоминающее устройство (накопитель). Основными устройствами ввода/вывода современных персональных электронно-вычислительных машин являются накопители на магнитных дисках, дисплей (монитор), клавиатура и печатающее устройство (принтер). Кроме перечисленных основных устройств в состав оборудования персональных ЭВМ могут входить дополнительные запоминающие устройства на жестких магнитных дисках; устройства ввода и вывода графических изображений (рисунков, чертежей, фотографий, схем, видеоизображений); средства связи, позволяющие подключать ЭВМ к сетям связи, например к телефонным, и объединять отдельные ЭВМ в мощные информационные сети.
Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций. Все математические операции в арифметико-логическом устройстве выполняются под воздействием микропрограммного устройства управления по специальным командам. Совокупность команд, которые должны быть выполнены для решения данной задачи, называется программой.
Микропрограммное устройство управления координирует работу всех устройств ЭВМ. Оно осуществляет выборку из запоминающего устройства очередной команды, ее расшифровку и организует работу ЭВМ по выполнению полученной команды. Команда в общем случае содержит в себе информацию о типе операции, которую необходимо выполнить, адрес расположения в запоминающем устройстве данных, которые будут участвовать в операции, адрес, по которому будет отправлен результат, и адрес расположения очередной команды.
Работа ЭВМ заключается в следующем. По сигналу микропрограммного устройства управления из запоминающего устройства считывается команда. Выбранная команда поступает в МУУ и расшифровывается. По результатам ее расшифровки вырабатываются необходимые управляющие команды, которые, поступая в АЛУ, Увв, Ув и память, обеспечивают подачу необходимых данных в АЛУ. Далее в АЛУ под действием очередных управляющих команд проводится заданная обработка информации. Результат операции направляется в ЗУ по соответствующему адресу, а в МУУ передается очередная команда, и описанный выше цикл повторяется.
Запоминающее устройство, или память ЭВМ, служит для хранения программ и обрабатываемой информации (данных). Данные в ЗУ представляются кодами в двоичной системе счисления. В постоянных запоминающих устройствах хранятся программы и константы. Их содержимое не стирается и записывается в процессе изготовления ЭВМ.
Оперативные запоминающие устройства служат для хранения данных в процессе обработки и часто изменяемых программ. Долговременные запоминающие устройства служат для хранения больших массивов данных и программ. Арифметико-логическое устройство МУУ и соответствующая область ЗУ рассматриваются как процессор (в буквальном переводе — обрабатыватель). Таким образом, процессор — это устройство ЭВМ, осуществляющее автоматическую обработку информации в соответствии с заданной программой. По существу АЛУ является сумматором.
Основой современных электронных устройств являются элементы, использующие электронные эффекты в полупроводниковых материалах. Бурное развитие полупроводниковой техники привело к созданию интегральных схем, а затем больших и сверхбольших интегральных схем. Это позволило изготовить процессор на одном кристалле полупроводника в виде БИС. Такая БИС может содержать тысячи элементарных транзисторов.
Процессор, изготовленный в виде одной или нескольких больших интегральных схем, получил название «микропроцессор». Используя микропроцессоры и соответствующие интегральные схемы, можно создать различные устройства обработки информации, в том числе микро-ЭВМ. В микропроцессоре Увв и Ув, встроенные в большие интегральные схемы, называют портами.
Источник
Способы обработки информации эвм
Обработка (преобразование) информации — это процесс изменения формы представления информации или её содержания. Обрабатывать можно информацию любого вида, и правила обработки могут быть самыми разнообразными.
В результате обработки имеющейся (входной) информации мы получаем новую (выходную) информацию.
Во многих задачах бывает заранее известно правило, по которому следует осуществлять преобразование входной информации в выходную. Это правило может быть представлено в виде формулы или подробного плана действий.
Обработка информации — это решение информационной задачи, или процесс перехода от исходных данных к результату.
Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, при переводе текста с одного языка на другой. Обработка информации, связанная с изменением её формы, но не изменяющая содержания, происходит при систематизации информации, поиске информации, кодировании информации.
Обработка информации – это:
· представление и преобразование информации из одного вида в другой в соответствии с формальными правилами;
· процесс интерпретации (осмысления) данных;
· процесс преобразования к виду, удобному для передачи или восприятия (кодирование, декодирование и т.д.);
· процесс преднамеренного искажения или изменения структуры данных, изменение числовых значений данных и т.д.
Обработка информации заключается в различных преобразованиях самой информации или формы ее представления:
— извлечение новой информации из данной путем логических рассуждений, например, раскрытие преступления по собранным уликам
— изменение формы представления информации, например, перевод текста с одного языка на другой или шифровка (кодирование) текста;
— сортировка информации, например, упорядочение списка фамилий по алфавиту;
— поиск информации, например, поиск телефона в телефонной книге или поиск иностранного слова в словаре.
Под обработкой информации в информатике понимают любое преобразование информации из одного вида в другой, производимое по строгим формальным правилам. Примерами таких преобразований могут служить: замена одной буквы на другую в тексте; замена нулей на единицы, а единиц на нули в последовательности битов; сложение двух чисел, когда из информации, представляющей слагаемые, получается результат – сумма.
Слова «Обработка информации», таким образом, вовсе не подразумевают восприятие информации или ее осмысление. Компьютер – всего лишь машина и способна только к технической, машинной обработке информации.
Конечно, технические преобразования информации обычно производятся с целью достижения некоторого осмысленного эффекта. Например, если в тексте восклицательный знак заменить на вопросительный, то это будет соответствовать и некоторому смысловому изменению. Однако сама замена восклицательного знака на вопросительный носит технический характер и может быть произведена в любом тексте:
Это правда! à Это правда?
а+%599-!222 à а+%599-?222
Обработка информации на ЭВМ обычно состоит в выполнении огромного количества такого рода элементарных, технических операций.
Но всегда ли нам известно, как, по каким правилам входная информация преобразовывается в выходную?
Такую систему, в которой наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а её структура и внутренние процессы неизвестны, называют «чёрным ящиком».
Обработка информации по принципу «черного ящика» — процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание.
«Черный ящик» — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.
Источник
Принципы обработки информации компьютером.
Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение компьютера – это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа(середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего следующие общие принципы:
1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к значениям в них можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
С тех пор структуру (архитектуру) современных компьютеров часто называют неймановской.
Источник
Принципы обработки информации компьютером.
Главные элементы концепции:
- двоичное кодирование информации;
- программное управление;
- принцип хранимой программы;
- принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
Алгоритмы и способы их описания.
Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).
Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Обозначим 0 – ложь, 1 – истина
Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A Ú В истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:
Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬ А )и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид
Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец.
В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличии от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации.
Алгоритм обладает следующими свойствами.
- Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.
- Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.
- Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.
- Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.
- Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).
Источник
