Pro reprezentaci informací v paměti počítače (číselné i nečíselné) se používá metoda binárního kódování. Elementární buňka paměti počítače má délku 8 bitů (bytů). Každý bajt má své číslo (říká se mu adresa). Největší posloupnost bitů, kterou může počítač zpracovat jako celek, se nazývá strojové slovo. Délka strojového slova závisí na kapacitě slova procesoru a může se rovnat 16, 32 bitům atd. Ke kódování znaků stačí jeden bajt. V tomto případě může být zastoupeno 256 znaků (s desetinné kódy od 0 do 255). Znaková sada IBM PC je nejčastěji rozšířením kódu ASCII (American Standard Code for Information Interchange - standardní americký kód pro výměnu informací). V některých případech se při reprezentaci čísel v paměti počítače používá smíšená binárně-desítková „číselná soustava“, kde je pro uložení každé desetinné číslice zapotřebí nibble (4 bity) a desetinné číslice od 0 do 9 jsou reprezentovány odpovídajícími číslicemi. binární čísla od 0000 do 1001. Tuto variantu využívá například zabalený dekadický formát určený k ukládání celých čísel s 18 platnými číslicemi a zabírajících 10 bajtů v paměti (nejvyšší z nich je znaménko). Dalším způsobem, jak reprezentovat celá čísla, je dvojkový doplněk. Rozsah hodnot závisí na počtu bitů paměti přidělených pro jejich uložení. Například hodnoty typu Integer (všechny názvy datových typů zde a níže jsou uvedeny ve formě, ve které jsou přijímány v programovacím jazyce Turbo Pascal, jiné jazyky mají také takové datové typy, ale mohou mít jiné názvy ) rozsah od -32768 (-2 15) do 32767 (2 15 - 1) a pro jejich uložení jsou přiděleny 2 bajty; typ LongInt - v rozsahu od -2 31 do 2 31 - 1 a jsou umístěny ve 4 bytech; slovní druh - v rozsahu od 0 do 65535 (2 16 - 1) (použijí se 2 bajty) atd. Jak můžete vidět z příkladů, data lze interpretovat jako čísla se znaménkem i bez znaménka. V případě reprezentace veličiny se znaménkem označuje levá (nejvyšší) číslice kladné číslo, pokud obsahuje nulu, a záporné číslo, obsahuje-li jedničku. Obecně jsou bity číslovány zprava doleva, počínaje 0. Číslování bitů ve dvoubajtovém strojovém slově je uvedeno níže. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Dvojkový doplňkový kód kladného čísla je stejný jako jeho přímý kód. Přímý kód celého čísla lze získat následovně: číslo se převede do binární číselné soustavy a poté se jeho binární zápis doplní vlevo tolika nevýznamnými nulami, kolik vyžaduje datový typ, ke kterému číslo patří. Pokud je například číslo 37 (10) = 100101 (2) deklarováno jako celočíselná hodnota, pak jeho přímý kód bude 0000000000100101, a pokud se jedná o hodnotu LongInt, pak jeho přímý kód bude. Pro kompaktnější zápis se častěji používá hexadecimální kód. Výsledné kódy lze přepsat jako 0025 (16) a 00000025 (16). Dodatečný kód záporného celého čísla lze získat následujícím algoritmem: 1) zapište přímý kód číselného modulu; 2) invertujte (jedničky nahraďte nulami, nuly jedničkami); 3) přidejte jedničku k inverznímu kódu. Zapišme například doplňkový kód čísla (-37), který interpretujeme jako hodnotu typu LongInt: 1) existuje přímý kód čísla 37; 2) inverzní kód; 3) doplňkový kód nebo FFFFFFDB (16) . Při získávání čísla jeho doplňkovým kódem je nejprve nutné určit jeho znaménko. Pokud se číslo ukáže jako kladné, jednoduše přeložte jeho kód do desítkové číselné soustavy. V případě záporného čísla je nutné provést následující algoritmus: 1) odečíst z kódu číslo 1; 2) invertujte kód; 3) převést na desítkovou číselnou soustavu. Výsledné číslo zapište se znaménkem mínus. Příklady. Zapišme si čísla odpovídající doplňkovým kódům: a) 0000000000010111. Protože nula je zapsána ve vyšším řádu, bude výsledek kladný. Toto je kód pro číslo 23; b) 1111111111000000. Zde se zapisuje kód záporného čísla. Provedeme algoritmus: 1) 1111I11111000000 (2) - 1 (2) = 1111111110111111 (2) ; 2) 0000000001000000; 3) 1000000 (2) = 64 (10) . Odpověď: -64. Poněkud odlišná metoda se používá k reprezentaci reálných čísel v paměti osobního počítače. Zvažte reprezentaci hodnot s pohyblivou řádovou čárkou. Jakékoli reálné číslo lze zapsat ve standardním tvaru М10 р, kde 1
Osobní Počítač IBM PC umožňuje pracovat s následujícími reálnými typy (rozsah hodnot je označen absolutní hodnotou): Ukažme si na příkladu typu Double transformaci reálného čísla pro jeho reprezentaci v paměti počítače. Jak je z tabulky patrné, hodnota tohoto typu zabírá v paměti 8 bajtů. Obrázek ukazuje, jak jsou zde reprezentována pole mantisa a objednávka: mantisa zabírá spodních 52 bitů. Pruh zde ukazuje polohu binárního bodu. Desetinné čárce musí předcházet bit celé části mantisy, ale protože je vždy 1, tento bit zde není vyžadován a odpovídající bit není v paměti (ale je implikován). Hodnota exponentu je uložena jako offsetové číslo pro zjednodušení výpočtů a porovnání reálných čísel, tzn. ke skutečné hodnotě objednávky se před zápisem do paměti přičte offset. Posun je zvolen tak, že minimální hodnota pořadí odpovídalo nule. Například pro typ Double je exponent 11 bitů a je v rozsahu od 2~1023 do 21023, takže offset je 1023 (10) = 1111111111 (2) . Nakonec bit číslo 63 označuje znaménko čísla. Z výše uvedeného tedy vyplývá následující algoritmus pro získání reprezentace reálného čísla v paměti počítače: 1) převést modul daného čísla na binární číselnou soustavu; 2) normalizovat binární číslo, tzn. pište ve tvaru M-2 P, kde M je mantisa (její celočíselná část je 1 (2)) a p je řád zapsaný v desítkové číselné soustavě; 3) přidat offset k objednávce a převést offsetovou objednávku do binárního číselného systému; 4) s ohledem na znaménko daného čísla (0 - kladné; 1 - záporné) zapište jeho zobrazení do paměti počítače. Příklad. Napíšeme číselný kód -312,3125. 1) Binární reprezentace modulu tohoto čísla je 100111000,0101. 2) Máme 100111000,0101 = 1,001110000101 2 8 . 3) Dostaneme posunuté pořadí 8 + 1023 = 1031. Pak máme 1031 (10) = 10000000111 (2) . . 4) Konečně
1) Nejprve si všimneme, že se jedná o kód kladného čísla, protože v bitu číslo 63 je zapsána nula. Pojďme získat pořadí tohoto čísla: 01111111110 (2) = 1022 (10) ; 1022 - 1023 = -1. 2) Číslo vypadá jako 1,1100011-2" 1 nebo 0,11100011. 3) Převodem do desítkové číselné soustavy dostaneme 0,88671875.
Všechny informace v počítači jsou uloženy ve formě sad bitů, to znamená kombinací 0 a 1. Čísla jsou reprezentována binárními kombinacemi v souladu s číselnými formáty přijatými pro práci v tomto počítači a kód znaku určuje shodu. písmen a dalších znaků na binární kombinace.
Existují tři formáty čísel:
binární pevný bod;
binární pohyblivá řádová čárka;
binárně kódované desítkové (BCD).
V binárním systému s pevnou řádovou čárkou mohou být čísla reprezentována bez znaménka (kódy) nebo se znaménkem. K reprezentaci čísel se znaménkem v moderních počítačích se používá hlavně doplňkový kód. To vede k tomu, že, jak bylo ukázáno dříve, záporná čísla pro danou délku bitové mřížky mohou být reprezentována o jedno více než kladná. Přestože jsou počítačové operace prováděny s binárními čísly, jsou často zapsány v programovacích jazycích, v dokumentaci a zobrazeny na obrazovce pomocí pohodlnějších osmičkové, šestnáctkové a desítkové reprezentace.
V binárně kódovaném desítkovém formátu je každá desítková číslice reprezentována jako 4bitový binární ekvivalent. Existují dvě hlavní varianty tohoto formátu: zabalené a rozbalené. V zabaleném formátu BCD je řetězec desetinných číslic uložen jako sekvence 4bitových skupin. Například číslo 3904 je reprezentováno jako binární číslo 0011 1001 0000 0100. V rozbaleném formátu BCD je každá desetinná číslice v nižší tetrádě 8bitové skupiny (bytu) a obsah vyšší tetrády je určen kódovacím systémem použitým v tomto počítači a v tomto případě nevýznamné. Stejné číslo 3904 v rozbaleném formátu zabere 4 bajty a bude vypadat takto:
xxxx0011 xxxx1001 xxxx0000 xxxx0100 .
Čísla s pohyblivou řádovou čárkou jsou zpracovávána na speciálním koprocesoru (FPU - floating point unit), který je od MP I486 součástí mikroprocesoru LSI. Data jsou uložena v 80bitových registrech. Ovládáním nastavení koprocesoru můžete změnit rozsah a přesnost reprezentace dat tohoto typu ( tabulka 14.1).
|
Tabulka 14.1. |
|||
|
Datový typ |
Velikost (bit) |
Rozsah |
Blok zpracování |
|
Celá čísla bez znaménka |
|||
|
1 dvojité slovo | |||
|
celá čísla se znaménkem |
|||
|
1 dvojité slovo |
2147483648...+2147483647 |
||
|
1 čtyřslovo | |||
|
Čísla s pohyblivou řádovou čárkou |
|||
|
reálné číslo | |||
|
dvojitá přesnost |
≈(0.18*10 309) |
||
|
se zvýšenou přesností |
≈(0.12*10 4933) |
||
|
Binární desítková čísla |
|||
|
1 bajt rozbalený | |||
|
1 byte zabaleno | |||
|
10 bajtů zabaleno |
0...(99...99) 18 číslic | ||
Organizace paměti RAM
OP je hlavní pamětí pro ukládání informací. Je organizován jako jednorozměrné pole paměťových buněk o velikosti 1 bajtu. Každý z bajtů má jedinečných 20 bitů fyzická adresa v rozsahu od 00000 do FFFFFh (dále se pro zápis adres používá hexadecimální číselný systém, jehož znakem je symbol h na konci kódu). Velikost adresního prostoru OP je tedy 2 20 = 1 MB. Jakékoli dva souvislé bajty v paměti lze považovat za 16bitové slovo. Nízký bajt slova má nižší adresu a vysoký bajt má vyšší adresu. Takže hexadecimální číslo 1F8Ah, které zabírá slovo, bude v paměti umístěno v sekvenci 8Ah, 1Fh. Adresa slova je adresa jeho nejméně významného bajtu. Proto 20bitová adresa paměti může být považována za bajtovou i slovní adresu.
Příkazy, bajty a datová slova lze umístit na libovolnou adresu, což šetří paměť díky jejímu plnějšímu zaplnění. Pro úsporu času provádění programu je však vhodné umístit datová slova do paměti počínaje sudou adresou, protože mikroprocesor přenáší taková slova v jednom cyklu sběrnice. Říká se, že slovo se sudou adresou je zarovnáno na slovo. Nezarovnaná datová slova s lichou adresou jsou povolena, ale jejich přenos vyžaduje dva cykly sběrnice, což snižuje výkon počítače. Všimněte si, že požadovaný počet cyklů čtení datového slova je automaticky spouštěn mikroprocesorem. Je třeba mít na paměti, že během operací se zásobníkem musí být datová slova zarovnána a ukazatel zásobníku inicializován na sudou adresu, protože takové operace se účastní pouze datová slova.
Tok instrukcí se rozdělí na bajty, když se fronta instrukcí uvnitř mikroprocesoru zaplní. Proto zarovnání instrukcí má malý nebo žádný vliv na výkon a nepoužívá se.
Adresový prostor OP je rozdělen na segmenty. Segment se skládá ze sousedních buněk RAM a je nezávislou a samostatně adresovatelnou paměťovou jednotkou, která má v základní architektuře osobního počítače pevnou kapacitu 2 16 = 64 kB. Každému segmentu je přiřazena počáteční (základní) adresa, což je adresa prvního bytu segmentu v poli adresy OP. Hodnota fyzické adresy buňky je součtem adresy segmentu a offsetu paměťové buňky vzhledem k začátku segmentu (intra-segment offset). 16bitová slova se používají k uložení adresy segmentu a hodnot offsetu.
Pro získání 20bitové fyzické adresy mikroprocesor automaticky provede následující operace. Hodnota základní adresy segmentu se vynásobí 16 (posune se o 4 bity doleva) a přičte se k hodnotě offsetu v segmentu ( rýže. 14.3). Výsledkem je 20bitová hodnota fyzické adresy. Při sčítání může dojít k přenosu z nejvýznamnějšího bitu, který je ignorován. To vede k tomu, že OP je organizován podle kruhového principu. Za buňkou s maximální adresou FFFFFh následuje buňka s adresou 00000h.
Rýže. 14.3. Schéma pro získání fyzické adresy
Segmenty nejsou fyzicky vázány na konkrétní adresu RAM a každá paměťová buňka může patřit do několika segmentů současně, protože základní adresa segmentu může být určena libovolnou 16bitovou hodnotou. Segmenty mohou být sousedící, nepřekrývající se, částečně nebo zcela se překrývající. Podle algoritmu výpočtu fyzické adresy jsou však počáteční adresy segmentů vždy násobkem 16.
|
Logické a aritmetické základy a principy činnosti počítače |
|
Literatura: verze pro tisk |
|
Učebnice kurzů Gurov V.V., Čukanov V.O. Základy teorie a organizace počítačů Varfolomeev V.A., Letsky E.K., Shamrov M.I., Yakovlev V.V. Architektura a technologie IBM eServer zSeries Internetová univerzita informačních technologií - INTUIT.ru, 2005 Bogdanov A.V., Korkhov V.V., Mareev V.V., Stankova E.N. Architektury a topologie víceprocesorových výpočetních systémů Internetová univerzita informačních technologií - INTUIT.ru, 2004 Novikov Yu.V., Skorobogatov P.K. Základy mikroprocesorové techniky Internetová univerzita informačních technologií - INTUIT.ru, 2006 Bibliografie |
Avanesyan G.R., Levshin V.P. Integrované obvody TTL, TTLSH: Příručka M.: Mashinostroenie, 1993
Atovmyan I.O. Architektura výpočetní techniky M.: MEPhI, 2002
Borkovskij A. Anglicko-ruský slovník programování a informatiky (s výklady) M.: ruský jazyk, 1990
Brodin V.B., Shagurin I.I. Mikroprocesor i486. Architektura, programování, rozhraní M.: DIALOG-MEPHI, 1993
Gurov V.V. Syntéza kombinačních obvodů v příkladech M.: MEPhI, 2001
Gurov V.V., Lensky O.D., Solovjev G.N., Chukanov V.O. Architektura, struktura a organizace výpočetního procesu v počítačích typu IBM PC M.: MEPhI, 2002. Ed. G.N. Solovjov
Kagan B.M. Elektronické počítače a systémy Moskva: Energoatomizdat, 1991
Kazarinov Yu.M., Nomokonov V.N., Podkletnov G.S. atd. Sada mikroprocesorů K1810: Struktura, programování, aplikace M.: Vyšší škola, 1990. Ed. Mňam. Kazarinova
Korneev V.V., Kiselev A.V. Moderní mikroprocesory M.: Znalosti, 1998
Liu Yu-zheng, Gibson G. Mikroprocesory řady 8086/8088 M.: Rádio a komunikace, 1987
Mayorov S.A., Novikov G.I. Struktura elektronických počítačů L .: Mashinostroenie, Leningradské oddělení, 1979
Nikitin V.D., Solovjov G.N. Operační systémy M.: Mir, 1989
Saveliev A.Ya. Aplikovaná teorie digitálních automatů Moskva: Vyšší škola, 1987
GOST 15133-77. Polovodičová zařízení, pojmy a definice
GOST 17021-75 Mikroelektronika, pojmy a definice
|
Logické a aritmetické základy a principy činnosti počítače |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Předmětový rejstřík: verze pro tisk |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Formáty reprezentace dat v paměti počítače. strojové kódy.
Plán.
1. Formáty prezentace dat v paměti počítače.
A. Reprezentace čísel ve formě s pevnou čárkou
b. Reprezentace čísel v pohyblivé řádové čárce
2. Strojové kódy: přímé, zpětné, doplňkové.
Formáty reprezentace dat v paměti počítače.
Pro reprezentaci čísel (dat) je v paměti počítače přidělen určitý počet bitů. Na rozdíl od od číslování číslic počtu bitů v bajtu se číslují zleva doprava, počínaje 0. Každý bajt v paměti počítače má svůj vlastní sériové číslo, který se nazývá absolutní bajtové adresy. Bajt je základní jednotka ukládání dat, je to nejmenší adresovatelná jednotka výměny informací v hlavní paměti počítače, tedy minimální jednotka výměny informací, která má adresu v paměti počítače.
Tvoří se sekvence několika sousedících bajtů datové pole. Je volán počet bajtů pole délka pole a adresa bajtu zcela vlevo v poli je adresa pole. Zpracování informací může být prováděno buď byte po byte, nebo datovými poli (nebo datovým formátem). Datové formáty ukazují, jak jsou informace umístěny paměť s náhodným přístupem a počítačové registry. Datové formáty se liší délkou, typem dat a strukturou a každou hodnotu obsaženou v bajtu lze interpretovat různými způsoby:
– zakódovaná reprezentace externího znaku abecedy (během vstupu a výstupu dat);
- celé číslo se znaménkem nebo bez znaménka (s interní reprezentací čísel v paměti počítače);
– část příkazu nebo složitější jednotka dat atd.
V počítačích existují následující formy reprezentace celých čísel: půlslovo(byte), slovo(dva po sobě jdoucí bajty, číslované zleva doprava od 0 do 15), dvojité slovo(4 byty).
Pokud jsou čísla umístěna v určených formátech, pak se váhy jejich číslic zvyšují zprava doleva.
Počítač používá k reprezentaci čísel. přírodní(představující číslo s pevným bodem) a semilogaritmický(reprezentace čísla s plovoucí desetinnou čárkou) formuláře.
Znázornění čísel v pevné řádové čárce.
V používaných reprezentacích čísel je „čárka“ nebo „desetinná čárka“ konvenční symbol určený k oddělení celých a zlomkových částí čísla. Čárka má tedy přesný matematický význam bez ohledu na použitou číselnou soustavu a její poloha ani v nejmenším nemění výpočetní algoritmus ani podobu výsledku.
Pokud jsou zpracovávaná čísla stejného řádu, můžete polohu čárky nebo tečky zafixovat (takové reprezentaci se říká reprezentace s pevnou čárkou). Při zpracování čísel ve stroji pak není potřeba brát ohled na pozici (zástupce) desetinné čárky. A pak je jeho pozice na úrovni programu považována za stejnou a je brána v úvahu pouze ve výsledku.
V zásadě existují 2 způsoby, jak opravit desetinnou čárku:
1) tečka se nachází napravo od nejnižší číslice čísla a máme celá čísla;
2) tečka se nachází nalevo od nejvyšší číslice čísla a máme zlomková čísla s absolutní hodnotou menší než jedna.
Kladná celá čísla mohou být reprezentována přímo v binárním zápisu ( binární kód). V této formě reprezentace je binární aritmetika snadno implementována na počítači.
Jsou-li zapotřebí i záporná čísla, lze znaménko čísla zakódovat do samostatného bitu (obvykle se jedná o nejvýznamnější bit). Nejvýznamnější číslice je podepsána, pokud obsahuje 1 , pak číslo negativní, pokud 0 , pak číslo pozitivní.
S šestnáctibitovou mřížkou máme:
Obecně je rozsah reprezentace celých čísel ( n je počet číslic ve formátu):
- pro nepodepsané 0 ≤ x ≤ 2n-1(když n=8 od 0 do 255)
- pro ikonické -2 n-1 ≤ x ≤ +2 n-1 -1(s n=8 od -128 do 127);
Významnou nevýhodou tohoto způsobu reprezentace je omezený rozsah reprezentace hodnot, což vede k přetečení bitové mřížky při překročení přípustných mezí a zkreslení výsledku, například pokud uvažujeme pětimístnou mřížku znamének , pak při sečtení dvou čísel +22 a +13 dostaneme:
Reprezentace čísel v plovoucí řádové čárce.
Reálná čísla jsou v matematice reprezentována konečnými nebo nekonečnými zlomky. V počítači jsou však čísla uložena v registrech a paměťových buňkách, které jsou posloupností bajtů s omezený počet výboje. Proto jsou nekonečná nebo velmi dlouhá čísla zkrácena na určitou délku a v počítačové reprezentaci se objevují jako aproximace.
Pro reprezentaci reálných čísel, velmi malých i velmi velkých, je vhodné použít formu zápisu čísel jako součin:
A = ± Mn ± p
kde n- základ číselné soustavy;
M- mantisa;
R je nazýváno celé číslo v pořádku(definuje umístění desetinné čárky v čísle).
Tento způsob zápisu čísel se nazývá reprezentace čísel. plovoucí bod.
Příklad:-245,62=-0,24565 10 3, 0,00123=0,123 10-2 =1,23 10-3 =12,3 10-4
Je zřejmé, že tato reprezentace není ojedinělá.
Pokud je mantisa mezi n-1 a 1 (tj. 1/n £ |M|<1), то представление числа становится однозначным, а такая форма называется normalizované.
Příklad: pro desítková soustava počet - 0,1< |m| < 1 (мантисса - число меньше 1, и первая цифра после запятой отлична от нуля, т.е. значащая).
Reálná čísla se na různých typech počítačů zapisují odlišně, existuje však několik mezinárodních standardních formátů, které se liší přesností, ale mají stejnou strukturu. Pro založené na standardu IEEE-754 (definuje reprezentaci čísel s jednoduchou přesností ( plovák) a dvojitá přesnost ( dvojnásobek)) reprezentace reálného čísla v počítači využívá m + p + 1 bitů, rozdělených takto: jeden bit (S) - slouží pro znaménko mantisy, p - bitů určují pořadí, m bitů určují absolutní hodnotu z mantisy. Číslo s plovoucí desetinnou čárkou s jednoduchou přesností vyžaduje dvaatřicetibitové slovo. Čísla s dvojnásobnou přesností vyžadují 64bitové slovo.
| 1 | p-10 | m-10 |
| S | Objednat | Dílčí část M |
Protože příkaz může být kladný nebo záporný, musíme vyřešit problém jeho znaménka. Hodnota exponentu je nadměrně zastoupena, tj. místo skutečné hodnoty exponentu je uloženo číslo, tzv. charakteristický(nebo posunuté pořadí).
Odsazení je nutné, aby se k číslu nepřidával další znak. Pořadí offsetu je vždy kladné číslo. Pro jednoduchou přesnost se posun rovná 127 a pro dvojitou přesnost - 1023 ( 2p-1-1). Desetinná mantisa může mít za desetinnou čárkou číslice 1:9, ale v binární mantise pouze 1. Pro uložení jednotky za binární čárkou tedy není přidělen samostatný bit v čísle s pohyblivou řádovou čárkou. Jednotka je implicitní, stejně jako binární čárka. Kromě toho se ve formátu s plovoucí desetinnou čárkou předpokládá, že mantisa je vždy větší než 1. To znamená, že rozsah hodnot pro mantisu leží v rozsahu od 1 do 2.
Příklady:
1) Určete číslo s plovoucí desetinnou čárkou obsažené ve čtyřech sousedních bytech:
11000001 01001000 00000000 00000000
Rozdělte binární reprezentaci na znaménko (1 bit), exponent (8 bitů) a mantisu (23 bitů):
1 10000010 10010000000000000000000
– Znaménkový bit 1 znamená, že číslo je záporné.
– Exponent 10000010 v desítkovém tvaru odpovídá číslu 130. Opravte pořadí: od 130 odečtěte číslo 127, dostaneme číslo 3.
- K mantise přidejte skrytou jednotku vlevo 1 ,100 1000 0000 0000 0000 0000, posuňte objednávku ze skryté jednotky doprava o výslednou hodnotu objednávky: 1 100, 1000 0000 0000 0000 0000.
- A nakonec si definujme desetinné číslo: 1100,1 2 = 12,5 10
– Konečně máme -12.5
2) Určete číslo s plovoucí desetinnou čárkou obsažené ve čtyřech sousedních bytech:
01000011 00110100 00000000 00000000
– Znaménkový bit 0 znamená, že číslo je kladné.
- Exponent 10000110 v desítkové soustavě odpovídá číslu 134. Odečtením čísla 127 od 134 dostaneme číslo 7.
Nyní napíšeme mantisu: 1 ,011 0100 0000 0000 0000 0000
– A nakonec si definujme desetinné číslo: 10110100 2 =180 10
Protože je mantise a řádu přidělen určitý počet číslic m a p, pak můžete odhadnout rozsah čísel, která mohou být reprezentována v normalizované podobě v číselné soustavě se základem n.
Jestliže m=23 a p=8 (4 bajty), pak rozsah reprezentovaných čísel je od 1,5·10 -45 do 3,4·10 +38 (zajišťuje přesnost 7-8 platných číslic).
Jestliže m=52 ap=11 (8 bajtů), pak je rozsah reprezentovaných čísel od 5,0·10 -324 do 1,7·10 +308 (zajišťuje přesnost 15-16 platných číslic).
Čím více číslic je přiděleno pro záznam mantisy, tím vyšší je přesnost reprezentace čísla. Čím více číslic objednávka zabírá, tím širší je rozsah od nejmenšího nenulového čísla po největší číslo, které lze na počítači s daným formátem znázornit.
U operací s pohyblivou řádovou čárkou je méně problémů s přetečením bitů než u operací s pevnou řádovou čárkou. Operace s pohyblivou řádovou čárkou jsou však složitější, protože vyžadují normalizaci a denormalizaci mantisy.
Jakákoli informace je reprezentována v počítači jako posloupnost bajtů. Samotné bajty neobsahují informace o tom, jak mají být interpretovány (čísla / textové znaky / grafický obrázek). V každém případě je informace zakódována jako sekvence 0s a 1s, tzn. kladná celá binární čísla(číslo se zapisuje pomocí dvou číslic - 0/1). Jejich interpretace závisí na tom, jaký program a jakou akci s nimi v danou chvíli provádí. Pokud program obsahuje sekvenci instrukcí orientovaných na práci s čísly, pak jsou bajty považovány za čísla. Pokud program předpokládá akci s textovými daty, pak jsou bajty interpretovány jako podmíněné číselné kódy označující textové znaky.
I. Číselné soustavy
Libovolné číslo je násobkem součtu (například 168 = 100 + 60 + 8 = 1 10 2 + 6 10 1 + 8 10 0), tzn. číslo- posloupnost koeficientů u mocnin 10 => pokud máme číslo d = a 1 a 2 …a n(a 1 a 2 …a n jsou číslice), pak d = a 1 10 n-1 + a 2 10 n-2 +…a n 10 0.
Stručně, takové částky jsou zapsány takto: n
d = ∑ a i 10 n-i
Číslo 10 je základem desítkové číselné soustavy, vezmeme-li za základ jiné číslo, pak dostaneme jinou soustavu zápisu čísel, tzn. jiný číselný systém.
Číselná soustava je dána hodnotou základu a množinou číslic. Čísla- speciální znaky používané k psaní čísel. Jejich počet se musí nutně rovnat hodnotě základu.
Jakékoli číslo může být reprezentováno v různých číselných soustavách, tyto reprezentace si budou striktně (jedna ku jedné) vzájemně odpovídat.
Definujme například hexadecimální číselnou soustavu: základ = 16 => by mělo být 16 číslic (0-15) = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D ,E,F. Zde A-F jsou čísla 10,11,12,13,14,15. Taková označení se používají kvůli skutečnosti, že čísla nelze zapsat pomocí jiných čísel, jinak dojde ke zmatkům při čtení čísel. Pojďme si zapsat, jak bude v této číselné soustavě vypadat desetinné číslo 168, s ohledem na obecný zákon o zápisu čísla a také na skutečnost, že zde je základ 16, máme: 168 (10) \u003d A 16 1 + 8160 => A8 (16).
Aritmetické operace v libovolné číselné soustavě se provádějí stejným způsobem jako v desítkové číselné soustavě. Následuje pouze velikost základny.
Například v osmičkové číselné soustavě + 15 = 1 8 1 + 5 8 0 => + 13
14 = 1 8 1 + 4 8 0 => = 12
V počítači jsou všechna data reprezentována ve dvojkové soustavě. Například číslo 5 v binárním tvaru se zapisuje jako 101. Podobně binární číslo 1111 odpovídá desetinnému číslu 15: 1111 (2) = 1 2 3 + 1 2 2 + 1 2 1 + 1 2 0
Tito. čtyři bity mohou představovat maximálně 16 dekadických čísel (0-15).
Hexadecimální číselná soustava se používá jako krátký záznam při prohlížení nebo opravě binárních dat v paměti počítače. Programy, které poskytují "přímou" práci člověka s pamětí počítače, při interakci s ním automaticky převádějí binární reprezentaci dat na hexadecimální a naopak. Jakákoli data zapsaná v 1 bajtu jsou reprezentována pouze dvěma hexadecimálními číslicemi, z nichž první odpovídá prvním čtyřem bitům a druhá číslice druhým čtyřem bitům.
Tato forma reprezentace binárních čísel (dat), umístěných v paměti počítače, je kompromisem mezi člověkem a jeho koncepty pohodlí a počítačem, kde jsou všechny informace prezentovány pouze v binární formě.
II.Datové typy a jejich reprezentace
Jeden bajt (8 bitů) může představovat 256 kladných celých čísel (0-255). Tento typ dat se nazývá jednobajtové celé číslo bez znaménka.
Čísla větší než 255 vyžadují k reprezentaci více než jeden bajt. Pro práci s nimi se používají následující typy:
- dvoubajtová celá čísla bez znaménka– poskytnout reprezentaci kladných celých čísel (0-65535)
- čtyřbajtová celá čísla bez znaménka- poskytnout reprezentaci kladných celých čísel (0-≈4,2 miliardy)
Výše uvedené typy předpokládají, že číslo musí být pouze kladné => se nazývají "bez znaménka". Liší se velikostí paměti, která je přidělena k uložení čísla. Takové typy se používají pro číselné kódování textových znaků, barev, intenzity grafických bodů, číslování prvků atd.
Pro práci s celými čísly, která mohou být nejen kladná, ale i záporná, použijte typy:
- jednobajtová celá čísla se znaménkem
- dvoubajtová celá čísla se znaménkem
- čtyřbajtová celá čísla se znaménkem
Liší se velikostí paměti, která je přidělena pro uložení každého čísla.
Reprezentace kladných i záporných čísel je založena na následujícím principu: celkový počet číselných kódů možných pro daný počet bajtů (například pro jeden bajt - 256) se rozdělí na polovinu, jedna polovina se používá k reprezentaci kladná čísla a nula, ostatní - záporná čísla . Záporná čísla jsou reprezentována jako součet k celkovému počtu číselných kódů. Například pro jednobajtové číslo (-1) = 255, (-2) - 254 atd. až 128, což znamená číslo (-128) => jednobajtové celé číslo se znaménkem umožňuje pracovat s celými čísly od (-128) do 127, dvoubajtové - od (-32768) do 32767, čtyřbajtové - od (≈-2,1 miliardy. ) do 2,1 miliardy (2147483648).
Čísla se znaménkem se používají k reprezentaci číselných dat, se kterými lze provádět aritmetiku.
Při interakci s programy platí následující typy dat:
- celá krátká uy (KRÁTCE)
- celý pravidelný(CELÉ ČÍSLO)
- celé dlouhé(LONG INTEGER)
- jediná přesnost skutečná(PLOVOUCÍ/REÁLNÉ)
- skutečná dvojitá přesnost(DVOUPLÁVÁNÍ/REÁLNÉ)
- znak (řetězec, text)(CHAR)
- logický(LOGIKÁLNÍ)
Celý krátký, celý pravidelný a celý dlouhý– typy resp. jednobajtové celé číslo se znaménkem, dvoubajtové celé číslo se znaménkem, čtyřbajtové celé číslo se znaménkem.
V informatice se při psaní čísel nepoužívá jako znak oddělující zlomkovou a celočíselnou část čárka, ale tečka (například 68,314). Tento bod určuje polohu, po které se zlomková část. Změna umístění bodu vede ke změně čísla => tento typ zápisu (formát zápisu) reálných čísel se nazývá formát pevného bodu.
Skutečné číslo s pohyblivou řádovou čárkou se skládá ze 2 částí:
- mantisa
- objednat
Jsou odděleny zvláštním znakem (E,D). Mantisa je reálné číslo s pevným bodem, pořadí je dáno celým číslem udávajícím, na jakou mocninu musí být číslo 10 umocněno, abychom dostali číslo, které je míněno při vynásobení mantisou. Například 68.314 v tomto formátu lze zapsat jako 6.8314E+1 = 0.68314E+2 = 683.14E-1, což znamená 6.8314 10 1 = 0.68314 10 2 = 68.314 10-1 .
U tohoto typu zápisu není umístění bodu pevně dané, jeho poloha v mantise je určena hodnotou objednávky. Mantisa a exponent mohou mít znaménko. Pokud je mantisa modulo<1, причем первая цифра не равна 0, то такой вид записи вещественного числа с плавающей точкой называется normalizované(0,68314E+2).
V počítači je reálné číslo reprezentováno ve formátu s plovoucí desetinnou čárkou v normalizované podobě. Mantisa a řád jsou umístěny v sousedních bytech, není zde žádný oddělovač (E,D).
Obvykle se rozlišuje číslo jednoduchá a dvojitá přesnost. V prvním případě při zadávání nebo výstupu čísla je oddělovač mantisy a exponentu určen jako E. V paměti počítače takové číslo obvykle zabírá 4 bajty. Ve druhém případě jako oddělovač - D, v paměti počítače zabírá číslo s dvojitou přesností obvykle 8 bajtů. Tento typ poskytuje mnohem větší přesnost výpočtu než jednoduchá přesnost.
Údaje o postavách složený z jednotlivých textových znaků. Každý znak je v paměti počítače reprezentován určitým číselným kódem. Pro číselné kódování textových znaků se používají speciální kódovací tabulky (jednobajtové, dvoubajtové atd.). To se týká typu celého čísla bez znaménka používaného pro číselné kódování. Různé programy mohou být založeny na různých tabulkách => testovací dokument vytvořený jedním programem nemusí být nutně načten jiným.
Množství booleovský typ mít pouze dvě hodnoty:
- SKUTEČNÝ(skutečný)
- NEPRAVDIVÉ(Nepravdivé)
Lze na ně aplikovat logické operace, z nichž hlavní jsou a(a), nebo(nebo), ne(negace). A nebo – na dvě logické hodnoty (a>ca a = b). Ne - na jednu logickou hodnotu (ne a = b). Výsledkem výrazu s logickými daty (logický výraz) je logická hodnota. Výsledek operace a= TRUE pouze v jednom případě, pokud obě hodnoty = TRUE. Výsledek operace nebo = FALSE pouze v jednom případě, pokud obě hodnoty = FALSE. Operace not změní hodnotu booleovské hodnoty.
Ve smíšených výrazech má přednost y aritmetické operace, pak - při srovnání, naposledy - při logické operace. Mezi nimi operace nemá nejvyšší prioritu, pak - a po - nebo.
Soubory a jejich ukládání
Jakýkoli informační objekt (samostatný dokument, samostatný program) uložený na disku a mající jméno je soubor. Informace o souborech (jejich název, velikost, datum a čas vytvoření, umístění na disku atd.) jsou uloženy v adresářích. Katalog- tabulka, jejíž každý řádek obsahuje informace o souboru nebo jiném adresáři. Adresář = soubor (kromě root) zvláštního druhu. Při zápisu souborů na disk se informace o nich automaticky zapisují do adresářů určených uživatelem. Obvykle se pro stručnost říká: „zkopírujte soubor z adresáře do adresáře“, „vytvořte adresář v adresáři“, „smažte soubor v adresáři“ atd. To se však ve skutečnosti neděje, protože v adresářích nejsou žádné adresáře ani soubory, pouze informace o nich.
Při vytváření každého disku se na něm automaticky vytvoří adresář, který se nazývá vykořenit. Zabírá na disku určitou pevnou velikost místa. Jeho název se skládá z 2 znaky: název jednotky následovaný dvojtečkou.
V kořenovém adresáři můžete vytvořit další adresáře tzv podadresáře nebo adresáře první úrovně hierarchie. Adresáře první úrovně hierarchie zase mohou vytvářet adresáře druhé úrovně a tak dále. Takto vytvořený hierarchický (stromový) souborová struktura dat na disku. Uživatelem vytvořené adresáře jsou soubory. Každý soubor nebo adresář má dvoudílný název oddělený tečkou. Levá strana - název, že jo - rozšíření. Rozšíření spolu s tečkou lze vynechat. Název může mít až 8 znaků (krátký název) nebo až 256 znaků (dlouhý název). V rozšíření - ne více než 3 znaky. Za standardní se považuje používat v názvu pouze latinská písmena, číslice a podtržítka. Pro práci se seznamy se doporučuje pojmenovávat soubory s příponami a adresáře bez přípon.
Pokud chcete použít jakýkoli soubor, musíte určit, ve kterém adresáři se tento soubor nachází. To se provádí zadáním cesty (trasy) k souboru podél stromu adresářů.
Trasa(cesta) je seznam adresářů, jak jsou vnořeny (od vnějšího k vnitřnímu), oddělené znakem zpětného lomítka (\ - zpětné lomítko). Při zadávání souborů je trasa uvedena před jeho názvem a poté za \ - název souboru (například C:\Windows\win.com - znamená, že soubor win.com je umístěn v adresář Windows, který se nachází v kořenovém adresáři jednotky C). Takový záznam se nazývá úplný. specifikace souboru. Krátký obsahuje pouze název souboru. Adresáře a soubory vytvořené uživatelem jsou během nahrávání umístěny na své vlastní místo v paměti disku. Soubory lze zapisovat po částech různá místa disk. Během procesu nahrávání je soubor automaticky rozdělen na takové části a každá z nich je zapsána na místo, které je volné tento moment. Tyto části se nazývají shluky. Velikost clusteru závisí na velikosti místa na disku, obvykle zahrnuje několik sektorů. V souvislosti s tímto principem nahrávání je celá plocha disku jakoby rozdělena na takové shluky a ty slouží k nahrávání souborů. Soubory se také čtou po částech o velikosti jednoho clusteru: soubor je sestaven ze samostatných částí zaznamenaných na různých místech na disku. Tento způsob ukládání souborů se provádí pomocí tzv alokační tabulky souborůTLUSTÝ. Vytváří se na každém disku automaticky při jeho vytvoření a používá se k zapamatování, kde jsou části souboru uloženy. FAT buňky jsou číslovány od "0" a odpovídají částem diskové paměti o velikosti 1 clusteru. Každá buňka může obsahovat 0 (označuje, že odpovídající shluk je volný), číslo dalšího shluku daný soubor nebo speciální číselný kód označující konec řetězce clusterů pro daný soubor. K reprezentaci čísel ve FAT se používají datové typy bez znaménka. V závislosti na počtu bitů použitých k reprezentaci každého čísla existují 16bitové FAT (16bitové), 32bitové FAT (32bitové). Tak jako speciální kód označující konec řetězce shluků, použije se maximální počet, který může být zastoupen v buňce FAT. Pro 16 bitů je toto číslo 65535 (v hexadecimálním tvaru - FFFFF). Programy, které umožňují prohlížení a opravu FAT, zobrazují tento kód na obrazovce v textové podobě (E OF). Adresář obsahuje informace o souboru a zejména sériové číslo clusteru, ze kterého soubor začíná. Tyto informace spolu s informacemi obsaženými ve FAT (odkazy na následující shluky) se používají k vyhledání a čtení souborů.
Počítačové sítě
I. Hlavní vlastnosti
Počítačová síť - soubor počítačů propojených prostřednictvím kanálů pro přenos informací, které uživatelům poskytují prostředky pro výměnu informací a sdílení zdrojů (hardware, software, informace).
Typy sítí:
- místní- hlavním rozlišovacím znakem je, že všechny počítače, které jsou jím spojené, jsou zpravidla propojeny jedním komunikačním kanálem. Vzdálenost mezi počítači je až 10 km (při použití drátové připojení), až 20 km (rádiové komunikační kanály). Místní sítě propojují počítače jedné nebo více blízkých budov stejné instituce.
- globální- vyznačují se řadou komunikačních kanálů a používáním satelitních kanálů, které umožňují propojení komunikačních center a počítačů umístěných ve vzdálenosti 10-15 tisíc km od sebe. Obvykle mají uzlovou strukturu, skládají se z podsítí, z nichž každá zahrnuje komunikační uzly a komunikační kanály. Komunikační uzly zajišťují efektivitu sítě, jsou k nim připojeny počítače, lokální sítě, velké počítače atd.
- intranety– kombinovat uživatele pracující ve stejné organizaci. Některé využívají možnosti stávajících lokálních a globálních sítí. Taková síť dokáže propojit počítače umístěné jak ve stejné budově, tak na různých místech po celém světě.
V síti jsou veřejné počítače, které uživatelům poskytují informace nebo výpočetní služby. server může to být počítač používaný k tomuto účelu nebo místo (v globálních sítích), kam můžete odeslat požadavek na provedení služby. Takovým místem může být serverový počítač, místní síť, sálový počítač a tak dále.
Uživatelské počítače mohou pracovat v sítích dva režimy:
Režim pracovní stanice- počítač se používá nejen k odeslání požadavku na server a přijímání informací z něj, ale také ke zpracování těchto informací
Režim terminál - druhý se neprovádí: informace se zpracovávají na serveru a uživateli je odeslán pouze výsledek tohoto zpracování.
Serverový počítač je ve svých schopnostech mnohem lepší než pracovní stanice a je vybaven řadou síťových karet ( adaptéry) pro připojení k sítím. Sada programů, které poskytují síť - síť software. Definuje typ služeb, které lze v dané síti vykonávat. V současnosti běžné 2 hlavní pojmy vytvoření takového softwaru:
- "koncept souborového serveru"– na základě toho, co by síťový software měl poskytovat mnoha uživatelům informační zdroje ve formě souborů => je volán server v takové síti soubor a síťový software síťový operační systém. Jeho hlavní část je umístěna na souborovém serveru a jeho malá část je instalována na pracovních stanicích, tzv skořápka. Shell funguje jako rozhraní mezi programy přistupujícími ke zdroji a souborový server. Takový server je úložištěm souborů používaných všemi uživateli. V tomto případě jsou programy i datové soubory umístěné na souborovém serveru automaticky přesunuty pracovní stanice kde se tyto údaje zpracovávají.
- "architektura klient-server"- v tomto případě se síťový software skládá ze softwarových systémů 2 třídy:
- serverové programy- tzv softwarové systémy, které zajišťují chod serveru
- klientské programy– softwarové systémy, které poskytují uživatelům-klientům
Provoz systémů těchto tříd je organizován následovně: klientské programy odesílají požadavky na serverový program, hlavní zpracování dat se provádí na serverovém počítači a na počítač uživatele se odesílají pouze výsledky požadavku.
LAN obvykle používají koncept prvního typu s jediným souborovým serverem. V globálním měřítku je hlavní „architektura klient-server“.
Prezentace informací a jejich přenos po síti probíhá v souladu se standardními dohodami. Soubor takových standardních konvencí se nazývá protokol.
II.Typologie lokální síť
Typologie sítě– logické schéma propojení počítačů (počítačů) komunikačními kanály.
Nejčastěji se používá v lokálních sítích 3 hlavní typologie:
- monokanál
- prsten
- ve tvaru hvězdy
Použití kanálu pro přenos informací spojujícího síťové uzly na fyzické úrovni je určeno protokolem tzv přístupová metoda. Tyto přístupové metody jsou implementovány odpovídajícími síťové karty(adaptéry). Takové adaptéry jsou instalovány v každém síťovém počítači a zajišťují přenos a příjem informací prostřednictvím komunikačních kanálů.
Monokanálová typologie– používá se otevřený komunikační kanál, ke kterému jsou připojeny všechny počítače. To se nazývá jednokanálová sběrnice(společný autobus).
Terminátor
Terminál slouží k připojení otevřených síťových kabelů, určených k pohlcování přenášeného signálu. V takové typologii se zpravidla používá přístupová metoda s předběžným poslechem kanálu k určení, zda je volný.
ethernet(rychlost - 10 Mbps) - název přístupové metody. Lze použít přístupovou metodu rychlý ethernet(rychlost - 100 Mbps)
Tolerance k poruchám jednotlivých uzlů
Hlavní nevýhody typologie:
Přerušení kabelu vede k nefunkčnosti celé sítě
Výrazné snížení šířku pásma sítě s významnými objemy provoz(- informace přenášené po síti)
Typologie prstenů
 |
Jako komunikační kanál používá uzavřený kruh sestávající ze segmentů. Segmenty se spojují speciální zařízení – opakovače(opakovače). Opakovač je určen k propojení segmentů sítě.
Hlavní přístupovou metodou je zde Token Ring, přístupová metoda předávání tokenů.
Existuje centrální komunikační uzel, který sdružuje všechny počítače v síti. Active Center plně spravuje počítače v síti. Přístupová metoda je obvykle také založena na použití tokenu (např. Arcnet při 2 Mbps). Navíc lze implementovat přístupové metody Ethernet a Fast Ethernet.
Hlavní výhody typologie:
Pohodlí z hlediska řízení interakce počítačů
Snadná změna a rozšiřování sítě
Hlavní nevýhody sítě:
Pokud aktivní centrum selže, celá síť spadne
III.Struktura globální sítě
Mezi sítěmi lze vyměňovat informace, k zajištění takové komunikace se používají propojovací nástroje, tzv mosty, směrovače a brány. Jedná se o speciální počítač, který má nainstalované dva nebo více síťových adaptérů, z nichž každý zajišťuje komunikaci s jednou sítí. Most se používá k propojení sítí se stejným typem vnitrosíťových komunikačních kanálů. Router propojuje sítě stejného typu, ale s různými intranetovými komunikačními kanály. Brány se používají k poskytování komunikace mezi sítěmi různých typů, k propojení sítí s různými počítačové systémy(například místní síť - sálový počítač, místní síť - globální síť, specifická Osobní počítač- globální síť).
Globální síť zahrnuje komunikační podsítě, ke kterým jsou připojeny místní sítě, pracovní stanice a uživatelské terminály a také serverové počítače. Komunikační podsíť se skládá z kanálů pro přenos informací a komunikačních uzlů. Komunikační uzly jsou určeny pro rychlý přenos informací po síti, výběr optimální trasy pro přenos informací apod., tzn. zajistit efektivitu sítě jako celku. Takovým uzlem je buď speciální hardwarové zařízení, nebo specializovaný počítač s příslušným softwarem.
Servery a uživatelé se k sítím WAN připojují nejčastěji prostřednictvím poskytovatelů služeb přístupu k síti − poskytovatelé.
IV.Hlavní rysy globálního internetu
Každý uživatel a server musí mít jedinečnou adresu. Zpráva přenášená po síti je dodávána s adresami příjemce a odesílatele a během přenosu je síťovým adaptérem automaticky rozdělena na části pevné délky, tzv. balíčky. V tomto případě je každému paketu (rovněž automaticky) dodána adresa odesílatele a příjemce. Na přijímajícím počítači jsou pakety sestaveny do jediné zprávy.
Každý server nebo počítač uživatele v síti má 3 úrovně adresy:
- místní adresa- adresa síťový adaptér. Tyto adresy jsou přiřazeny výrobci hardwaru a jsou jedinečné, protože jsou jedinečné. jejich přiřazení je centralizované. Tato adresa se používá pouze v rámci lokální sítě.
- IP adresa– je čtyřbajtová sekvence (4 jednobajtová celá čísla bez znaménka) a skládá se ze 2 částí:
První 2 bajty charakterizují síť
Druhé 2 bajty - specifický uzel
Tuto adresu přiděluje správce sítě bez ohledu na místní adresu. Pokud by síť měla fungovat jako komponent Internet, pak je číslo sítě (první 2 bajty) přiděleno na doporučení speciální organizace ICANN. V opačném případě je číslo sítě zvoleno libovolně administrátorem. Číslo hostitele (druhé 2 bajty) přiděluje správce sítě (například 192.100.2.15). Uzel může patřit do několika sítí. V tomto případě musí mít několik IP adres => IP adresu necharakterizuje samostatný počítač a jeden internetové připojení. Zpráva odeslaná přes síť je dodávána s IP adresami příjemce a odesílatele.
- adresa domény (Doménové jméno) – v aktuální práci je pro uživatele nepohodlné používat IP adresy => existuje tzv. internet systém doménových jmen (DNS). V tomto systému se uvádějí uživatelsky přívětivá textová jména (identifikátory), nazývaná doménová jména, a za nimi se skrývají odpovídající IP adresy. Uživatel pracuje s doménovými jmény a příslušný software je pomocí speciálních DNS serverů automaticky převádí na adresy, které dodávají přenášené pakety. Plně kvalifikovaný název domény (adresa DNS) je řada názvů oddělených tečkou. První vlevo je název konkrétního počítače, dále název domény organizace, regionu atd., poslední vpravo je název tzv. kořenová doména. Označují názvy kořenových domén na stát(například ru - Rusko, us - USA, kz - Kazachstán atd.) popř patřit k určitému typu organizace(com - commercial, edu - education, gov - Government, mil - military, net - network, org - Organization). Později byly definovány další podobné kořenové domény (umění - umění, kultura, firma - obchod, info - informace, nom - jednotlivec).
Názvy počítačů, které mají přístup k Internetu prostřednictvím hostitele (například server místní sítě), jsou odděleny od další části celého jména nikoli tečkou, ale znakem @ ("zavináč"). Například, [e-mail chráněný]
V. Typy služeb na internetu
Poskytování služeb na internetu je postaveno na modelu „klient-server“. Pro připojení počítače k internetu stačí mít telefonní linku, poskytovatele, který má bránu k internetu a modem (mo dulyator- dem odulator) - speciální adaptér pro připojení ke globální síti přes telefonní spojení. Počítač ISP, který uživatelé používají k surfování po internetu, se nazývá hostitel. Mezi nejznámější služby poskytované internetovými servery patří:
- E-mailem (e-mail) - představuje proces odesílání zpráv mezi počítači
- přenos souboru(FTP-systém) - určen k odesílání souborů ze speciálních FTP serverů libovolnému uživateli, pro příjem souboru musíte zadat úplný název serveru a úplnou specifikaci souboru
- zobrazit zdroje(GOPHER-system) – vyhledává soubory na GOPHER-serverech podle obsahu (předmět, klíčové slovo, fráze atd.)
- telekonference– určené k pořádání diskusí a výměně novinek, umožňují vám číst a odesílat zprávy informačním skupinám otevřeným na různá témata. Největší je telekonferenční systém usenet(uživatel se může "přihlásit" k odběru kteréhokoli z dostupných témat, zobrazit novinky, posílat zprávy). Dalším významným telekonferenčním systémem je IRC(Internet Relay Chat) (umožňuje členům skupiny chatovat skutečný režimčas (interaktivní režim), v tomto případě uživatel vidí na obrazovce neustále přicházející informace a zároveň může umístit své zprávy, které se okamžitě objeví na obrazovkách všech ostatních členů skupiny)
- Celosvětový web www(world wide web) - je pokusem spojit schopnosti výše uvedených nástrojů do jednoho informačního nástroje a přidat k nim přenos grafické obrázky, zvuky, video. Princip je založen Hyper-textový(- Systém informační objekty s křížovými odkazy obsahují dokumenty odkazy na další dokumenty, které spolu souvisejí významem). Dříve používané pouze pro textové dokumenty, aktuálně se nazývá hypertextový dokument hypermediální dokument. Propojené objekty mohou být umístěny na vzdálené počítače. Hypermediální dokumenty jsou vytvářeny pomocí speciálního jazyka HTML (Hypertext Markup Language) a ukládány speciální servery(www-server, web-server). Tyto dokumenty jsou často označovány jako webové stránky nebo webové stránky. Jsou volány odpovídající klientské programy prohlížeče(z anglického prohlížeče) - vyhledávací systém. Většina moderní prohlížeče poskytují přístup nejen ke stránkám webových serverů, ale i k dalším typům služeb. Přitom s odkazem na různé zdroje, tzv. adresy URL ( jednotný lokátor zdrojů). Má následující formát: kód zdroje:/specifikace požadavku. Zdrojový kód definuje typ služby, se kterou potřebujete pracovat: http - práce s webovými servery, pro procházení webových stránek, ftp - ftp systém, gopher - gopher systém, novinky - komunikace s use-net, mailto - e-mail atd. .
Jednotky pro měření množství a objemu informací.
N- Hartleyho vzorec.
V počítači je nejmenší jednotkou informace bit. Zastoupení každého bitu závisí na typu paměťového média. Na papíře je bit reprezentován jedničkou nebo nulou. vnitřní paměť to odpovídá jednomu ze dvou stavů elementu buňky. Na magnetickém povrchu je to bod (magnetizovaný nebo nemagnetizovaný) a na povrchu optický disk to odpovídá přítomnosti nebo nepřítomnosti vybrání. Jakákoli informace je zakódována určitou kombinací, tzn. binární znaky.
Množství informací.
Vzhledem k tomu, že každý bit může nabývat jedné ze dvou hodnot (0 nebo 1), může posloupnost i - bitů nabývat N=2 ͥ různých hodnot => pro libovolnou N-cifernou abecedu (tj. skládající se z N znaků) , počet bitů kat. požadovaný k reprezentaci některého z těchto znaků se vypočítá podle vzorce: i = log2 N. Tato hodnota se bere jako množství informací obsažených ve zprávě sestávající z jednoho znaku N-místné abecedy. Napájení je počet znaků v abecedě. Z Hartleyho vzorce vyplývá, že množství informací obsažených ve zprávě sestávající z M-znaků (m-bitová zpráva), kdy je každý znak stejně pravděpodobně převzat z abecedy s mocninou N, se rovná i = m*log2 N.
Například:
Ve slově INFORMATIKA je 11 znaků, tzn. m=11. Pokud se použije 32znaková abeceda, dostaneme: i=11* log2 32 = 11*5 = 55.
Množství informací.
Na rozdíl od kvantity se množství informací zaznamenaných v binárních znacích v paměti počítače nebo na externím médiu vypočítává počtem binárních znaků potřebných pro takový záznam. Nejmenší jednotkou informace je obvykle bajt o 8 bitech => každý bajt může nabývat 256 (2^8) různých hodnot, přičemž nejmenší je 00000000 a největší je 11111111. Bajty jsou kombinovány do větších sad v závislosti na účelu použití (vstup, výstup atd.). K měření množství paměti se také používají větší jednotky měření (KB, MB a GB). Přechod z menší jednotky měření na větší se provádí pomocí koeficientu 2^10 = 1024.
1 KB = 1024 bajtů
1 MB = 1024 kB
1 GB = 1024 MB
Pro měření větší paměti použijte terabajt (Tb) = 1024 GB; a petabajt (Pb) = 1024 Tb.
Veškeré informace jsou prezentovány v počítači jako posloupnost bajtů, zatímco v samotných bytech není nic, co by umožňovalo s nimi zacházet jako s čísly, textem nebo jinými daty. Tak jako tak informace jsou zakódovány ve formě posloupností nul a jedniček, tzn. kladná celá binární čísla. Jim výklad (rozumění) závisí na tom, který program a jakou akci v daném a konkrétním okamžiku provádí. Pokud má program pracovat s čísly, pak jsou bajty reprezentovány jako čísla, na která se aplikují aritmetické operace.
Číselné soustavy.
Číslo je znak, který označuje určité množství něčeho.
Takové znaky jsou psány na základě pravidel, která tvoří číselnou soustavu. Čísla se zapisují pomocí speciálních znaků, které se od sebe liší, které se nazývají čísla. Existují různé systémy (nepolohové a polohové). V nepolohových systémech Význam každé číslice nezávisí na jejím umístění v čísle.
Například:
V římském systému je V pět, L padesát, X deset. Nevýhodou takových systémů je obtížnost zápisu čísel a nedostatek standardních pravidel.
V pozičních číselných soustavách význam číslice závisí na jejím umístění v čísle a zápis čísel a pravidla pro provádění aritmetických operací s nimi jsou standardizovány a formalizovány. V tomto číselném systému číslo je zkratka pro částku.
Například:
Číslo je posloupnost koeficientů u mocnin 10. Číslo 10 se nazývá základ desítkové číselné soustavy. Pokud nastavíme jako základ jiné číslo, dostaneme jinou číselnou soustavu.
Poziční číselná soustava je dána hodnotou základu a množiny čísel. Základy se rovnají počtu číslic. Nejméně nula, každá další více než ta předchozí. Jakákoli veličina může být reprezentována jako číslo v různých číselných soustavách a tyto reprezentace si budou navzájem odpovídat jedna ku jedné a označovat stejnou veličinu.
(10.10.2012)
Zvažte například reprezentaci čísel v hexadecimální číselné soustavě. Pak je základ 16. Čísla: prvních deset číslic (od 0 do 9) si můžeme vypůjčit z 10-desítkové číselné soustavy, zbývajících šest číslic odpovídajících číselným hodnotám od 10 do 15 označíme A , B, C, D, E, F. V tomto případě A = číslo 10, B = číslo 11 atd. F = číslo 15. Takové označení jsme nuceni provést z toho důvodu, že není možné označit čísla pomocí pomocí jiných čísel.
Aritmetika v libovolné číselné soustavě se provádí stejným způsobem jako v desítkové soustavě, pouze je třeba vzít v úvahu hodnotu základu. Například: 15+14=31 (osmičkový systém zúčtování). V počítači jsou všechna data reprezentována ve dvojkové soustavě. Například: 
Čtyři bity mohou představovat 16 dekadických čísel (od 0 do 15). Hexadecimální číselný systém se používá jako zkratka pro prohlížení nebo úpravu binárních dat. Programy , které zajišťují „přímou“ práci člověka s daty uloženými v paměti počítače, při interakci s člověkem automaticky převádějí binární reprezentace data do šestnáctkové soustavy a naopak.
Jakákoli data zapsaná v jednom bajtu jsou reprezentována dvěma hexadecimálními číslicemi, z nichž první odpovídá prvním čtyřem bitům a druhá druhým čtyřem bitům. To je důvod pro použití hexadecimální soustavy.