A számítógép memóriájában lévő információk (numerikus és nem numerikus) megjelenítésére bináris kódolási módszert alkalmaznak. A számítógép memória elemi cellája 8 bit (byte) hosszú. Minden bájtnak saját száma van (ezt címnek hívják). A legnagyobb bitsorozatot, amelyet a számítógép összességében képes feldolgozni, gépi szónak nevezzük. Egy gépi szó hossza a processzor szókapacitásától függ, és lehet 16, 32 bit stb. Egy bájt elég a karakterek kódolásához. Ebben az esetben 256 karakter ábrázolható (a decimális kódok 0-tól 255-ig). Az IBM PC-karakterkészlet leggyakrabban az ASCII-kód (amerikai szabványos információcsere kód - az információcsere szabványos amerikai kódja) kiterjesztése. Egyes esetekben, amikor számokat ábrázol a számítógép memóriájában, vegyes bináris-decimális „számrendszert” használnak, ahol egy nibble (4 bit) szükséges minden decimális számjegy tárolásához, és a 0 és 9 közötti decimális számjegyeket a megfelelő számjegyek képviselik. bináris számok 0000-től 1001-ig. Például a decimális formátumot, amelyet 18 jelentős számjegyű egész számok tárolására terveztek, és 10 bájtot foglal el a memóriában (amelyek közül a legmagasabb előjeles), ezt a változatot használja. Az egész számok ábrázolásának másik módja a kettő komplementere. Az értékek tartománya a tárolásukhoz lefoglalt memóriabitek számától függ. Például az Integer típusú értékek (az összes adattípusnév itt és alább a Turbo Pascal programozási nyelvben elfogadott formában jelenik meg, más nyelveknek is vannak ilyen adattípusai, de lehetnek más nevek is ) -32768 ( -2 15) és 32767 (2 15 - 1) közötti tartomány, és 2 bájt van lefoglalva a tárolásukhoz; típusú LongInt - a -2 31 és 2 31 - 1 tartományban, és 4 bájtban vannak elhelyezve; szótípus - 0 és 65535 közötti tartományban (2 16 - 1) (2 bájt van felhasználva) stb. Amint a példákból látható, az adatok előjeles és előjel nélküli számként is értelmezhetők. Egy mennyiség előjeles ábrázolása esetén a bal szélső (legmagasabb) számjegy pozitív számot jelöl, ha nullát tartalmaz, és negatív számot, ha egyet tartalmaz. Általában a bitek számozása jobbról balra történik, 0-tól kezdve. A kétbájtos gépi szó bitszámozása az alábbiakban látható. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Egy pozitív szám kettőjének komplementer kódja megegyezik a közvetlen kódjával. Egy egész szám közvetlen kódját a következőképpen kaphatjuk meg: a számot bináris számrendszerré alakítjuk, majd a bináris jelölését a bal oldalon kitömjük annyi jelentéktelen nullával, amennyit megkövetel az adattípus, amelyhez a szám tartozik. Például, ha a 37 (10) = 100101 (2) szám egész értékként van deklarálva, akkor a közvetlen kódja 0000000000100101 lesz, ha pedig LongInt érték, akkor a közvetlen kódja az lesz. A tömörebb jelölés érdekében gyakrabban használnak hexadecimális kódot. Az eredményül kapott kódok átírhatók 0025 (16) és 00000025 (16)-ra. Egy negatív egész szám további kódja a következő algoritmussal nyerhető: 1) írja fel a szám moduljának közvetlen kódját; 2) megfordítani (az egyeseket nullákkal, a nullákat egyesekkel helyettesíteni); 3) adjunk hozzá egyet az inverz kódhoz. Például írjuk fel a szám kiegészítő kódját (-37), LongInt típusú értékként értelmezve: 1) van a 37-es szám közvetlen kódja; 2) inverz kód; 3) kiegészítő kód vagy FFFFFFDB (16) . Ha egy számot a kiegészítő kódjával szerez meg, először meg kell határozni az előjelét. Ha a szám pozitívnak bizonyul, egyszerűen fordítsa le a kódját decimális számrendszerre. Negatív szám esetén a következő algoritmust kell végrehajtani: 1) vonjuk ki a kódból az 1-es számot; 2) fordítsa meg a kódot; 3) konvertálni decimális számrendszerre. Írja be a kapott számot mínuszjellel! Példák. Írjuk fel a további kódoknak megfelelő számokat: a) 0000000000010111. Mivel a nullát a felső sorrendben írjuk, az eredmény pozitív lesz. Ez a 23-as szám kódja; b) 1111111111000000. Ide írjuk a negatív szám kódját. Végrehajtjuk az algoritmust: 1) 1111I11111000000 (2) - 1 (2) = 1111111110111111 (2) ; 2) 0000000001000000; 3) 1000000 (2) = 64 (10) . Válasz: -64. Valós számok ábrázolására a személyi számítógép memóriájában némileg eltérő módszert alkalmaznak. Tekintsük a lebegőpontos értékek ábrázolását. Bármely valós szám felírható М10 р szabványos formában, ahol 1
Személyes IBM számítógép A PC lehetővé teszi, hogy a következő valós típusokkal dolgozzon (az értékek tartományát abszolút érték jelzi): Mutassuk meg egy valós szám transzformációját, hogy azt a számítógép memóriájában ábrázolja, példaként a Double type értékkel. Amint a táblázatból látható, ennek a típusnak az értéke 8 bájtot foglal el a memóriában. Az ábra azt mutatja, hogy a mantissza és a sorrendi mezők hogyan jelennek meg itt: a mantissza az alsó 52 bitet foglalja el. A sáv a bináris pont helyzetét jelzi itt. A tizedesvesszőt meg kell előznie a mantissza egész részének egy bitjének, de mivel ez mindig 1, ezért ez a bit itt nem szükséges, és a megfelelő bit nincs a memóriában (de ez benne van). A kitevő értéket eltolási számként tároljuk a számítások egyszerűsítése és a valós számok összehasonlítása érdekében, pl. egy eltolás hozzáadódik a megbízás valós értékéhez, mielőtt a memóriába írná. Az eltolást úgy választjuk meg minimális érték a sorrend nullának felelt meg. Például a Double típusnál a kitevő 11 bites, és 2-1023 és 21023 között van, tehát az eltolás 1023 (10) = 1111111111 (2) . Végül a 63-as bit jelzi a szám előjelét. Így a következõ algoritmus következik az elõzõkbõl egy valós szám reprezentációjának megszerzésére a számítógép memóriájában: 1) alakítsuk át egy adott szám modulusát kettõs számrendszerré; 2) normalizálja a bináris számot, azaz. írjuk M-2 P formában, ahol M a mantissza (egész része 1 (2)), p pedig a decimális számrendszerben írt sorrend; 3) adjon hozzá egy eltolást a megbízáshoz, és fordítsa le az eltolási megbízást kettes számrendszerré; 4) figyelembe véve az adott szám előjelét (0 - pozitív; 1 - negatív), írja ki ábrázolását a számítógép memóriájába. Példa. Írjuk fel a számkódot -312.3125. 1) Ennek a számnak a modulusának bináris reprezentációja: 100111000.0101. 2) Nálunk 100111000.0101 = 1.001110000101 2 8 . 3) Az eltolt sorrendet kapjuk: 8 + 1023 = 1031. Ekkor 1031 (10) = 10000000111 (2) . . 4) Végül
1) Először is észrevesszük, hogy ez egy pozitív szám kódja, mivel a 63-as bitben nulla van írva. Adjuk meg ennek a számnak a sorrendjét: 01111111110 (2) = 1022 (10) ; 1022-1023 = -1. 2) A szám így néz ki: 1,1100011-2" 1 vagy 0,11100011. 3) Tizedes számrendszerre konvertálva 0,88671875-öt kapunk.
A számítógépben lévő összes információ bitkészletek formájában, azaz 0 és 1 kombinációjaként van tárolva. A számokat bináris kombinációk képviselik a számítógépen való munkavégzéshez elfogadott számformátumoknak megfelelően, és a karakterkód határozza meg a megfelelést. betűkből és más karakterekből bináris kombinációkká.
A számoknak három számformátuma van:
fixpontos bináris;
bináris lebegőpontos;
binárisan kódolt decimális (BCD).
A fixpontos binárisban a számok előjel nélküli (kódok) vagy előjeles formában is ábrázolhatók. A számok előjellel történő megjelenítéséhez a modern számítógépekben főként kiegészítő kódot használnak. Ez oda vezet, hogy amint azt korábban bemutattuk, a bitrács adott hosszához tartozó negatív számok eggyel többel reprezentálhatók, mint pozitívak. Bár a számítógépes műveleteket bináris számokkal hajtják végre, ezeket gyakran programozási nyelveken írják le, a dokumentációban, és kényelmesebb oktális, hexadecimális és decimális ábrázolással jelenítik meg a képernyőn.
A binárisan kódolt decimális formátumban minden decimális számjegy 4 bites bináris megfelelőjeként jelenik meg. Ennek a formátumnak két fő fajtája van: csomagolt és kicsomagolt. Csomagolt BCD formátumban egy decimális számjegyből álló karakterlánc 4 bites csoportok sorozataként kerül tárolásra. Például a 3904-es szám bináris számként van ábrázolva: 0011 1001 0000 0100. A kicsomagolt BCD formátumban minden decimális számjegy egy 8 bites csoport (byte) alsó tetradjában található, és a magasabb tetrad tartalma meghatározásra kerül. a számítógépben használt kódrendszer által, és ebben az esetben jelentéktelen. Ugyanaz a 3904-es szám kicsomagolt formátumban 4 bájtot vesz igénybe, és így néz ki:
xxxx0011 xxxx1001 xxxx0000 xxxx0100 .
A lebegőpontos számok feldolgozása speciális koprocesszoron (FPU - floating point unit) történik, amely az MP I486-tól kezdve az LSI mikroprocesszor része. Az adatokat 80 bites regiszterekben tárolják. A társprocesszor beállításainak vezérlésével módosíthatja az ilyen típusú adatok megjelenítési tartományát és pontosságát ( táblázat 14.1).
|
14.1. táblázat. |
|||
|
Adattípus |
Méret (bit) |
Hatótávolság |
Feldolgozó blokk |
|
Egész számok előjel nélkül |
|||
|
1 dupla szó | |||
|
előjeles egész számok |
|||
|
1 dupla szó |
2147483648...+2147483647 |
||
|
1 négyes szó | |||
|
Lebegőpontos számok |
|||
|
valós szám | |||
|
dupla pontosság |
≈(0.18*10 309) |
||
|
fokozott pontossággal |
≈(0.12*10 4933) |
||
|
Bináris decimális számok |
|||
|
1 bájt kicsomagolva | |||
|
1 bájt csomagolva | |||
|
10 bájt csomagolva |
0...(99...99) 18 számjegy | ||
A RAM felépítése
Az OP az információ tárolására szolgáló fő memória. 1 bájt méretű memóriacellák egydimenziós tömbjeként szerveződik. Mindegyik bájt egyedi 20 bittel rendelkezik fizikai cím 00000-től FFFFFh-ig terjedő tartományban (a továbbiakban a címek írásához hexadecimális számrendszert használunk, melynek előjele a kód végén található h szimbólum). Így az OP címterének mérete 2 20 = 1 MB. Bármely két szomszédos bájt a memóriában 16 bites szóként kezelhető. A szó alacsony bájtjának alacsonyabb a címe, a magas bájtnak pedig magasabb a címe. Tehát a szót elfoglaló 1F8Ah hexadecimális szám a 8Ah, 1Fh sorrendben fog elhelyezkedni a memóriában. Egy szó címe a legkisebb jelentőségű bájt címe. Ezért a 20 bites memóriacím bájtcímnek és szócímnek is tekinthető.
Parancsok, bájtok és adatszavak tetszőleges címen elhelyezhetők, ami a teljesebb kitöltése miatt memóriát takarít meg. A programvégrehajtási idő megtakarítása érdekében azonban célszerű az adatszavakat páros címtől kezdve a memóriában elhelyezni, mivel a mikroprocesszor egy buszciklusban továbbítja az ilyen szavakat. A páros címmel rendelkező szót szóigazítottnak mondják. A páratlan címmel rendelkező, igazítás nélküli adatszavak megengedettek, de ezek átviteléhez két buszciklus szükséges, ami csökkenti a számítógép teljesítményét. Vegye figyelembe, hogy a szükséges számú adatszó olvasási ciklust a mikroprocesszor automatikusan elindítja. Figyelembe kell venni, hogy a veremen végzett műveletek során az adatszavakat igazítani kell, és a veremmutatót páros címre kell inicializálni, mivel az ilyen műveletekben csak adatszavak vesznek részt.
Az utasításfolyamot bájtokra osztják, amikor a mikroprocesszoron belüli utasítássor megtelik. Ezért az utasítások igazítása alig vagy egyáltalán nincs hatással a teljesítményre, ezért nem használják.
Az OP címtere szegmensekre van felosztva. Egy szegmens szomszédos RAM cellákból áll, és egy független és külön címezhető memóriaegység, amely a személyi számítógép alaparchitektúrájában 2 16 = 64K bájt fix kapacitású. Minden szegmenshez tartozik egy kezdő (alap) cím, amely a szegmens első bájtjának címe az OP címmezőjében. A cella fizikai címének értéke a szegmens címének és a memóriacella szegmens elejéhez viszonyított eltolásának összege (szegmensen belüli eltolás). A szegmens címének és eltolási értékének tárolására 16 bites szavakat használnak.
A 20 bites fizikai cím megszerzéséhez a mikroprocesszor automatikusan végrehajtja a következő műveleteket. A szegmens alapcímének értékét megszorozzuk 16-tal (4 bittel balra tolva), és hozzáadjuk a szegmens eltolási értékéhez ( rizs. 14.3). Az eredmény egy 20 bites fizikai cím érték. Összegzéskor előfordulhat egy átvitel a legjelentősebb bittől, amit figyelmen kívül hagyunk. Ez oda vezet, hogy az OP a gyűrű elve szerint szerveződik. A maximális FFFFFh címû cellát a 00000h címû cella követi.
Rizs. 14.3. Fizikai cím megszerzésének sémája
A szegmensek fizikailag nincsenek egy adott RAM-címhez kötve, és minden memóriacella egyszerre több szegmenshez is tartozhat, mivel egy szegmens alapcíme bármely 16 bites értékkel meghatározható. A szegmensek lehetnek szomszédosak, nem fedik egymást, részben vagy teljesen átlapolhatók. A fizikai cím számítási algoritmusa szerint azonban a szegmensek kezdőcímei mindig 16 többszörösei.
|
A számítógép működésének logikai és aritmetikai alapjai és elvei |
|
Irodalom: nyomtatott változat |
|
Tanfolyami tankönyvek Gurov V.V., Chukanov V.O. A számítógépek elméletének és szervezésének alapjai Varfolomeev V.A., Letsky E.K., Shamrov M.I., Yakovlev V.V. IBM eServer zSeries architektúra és technológia Internetes Információs Technológiai Egyetem - INTUIT.ru, 2005 Bogdanov A.V., Korhov V.V., Mareev V.V., Stankova E.N. Többprocesszoros számítástechnikai rendszerek architektúrái és topológiái Internetes Információs Technológiai Egyetem - INTUIT.ru, 2004 Novikov Yu.V., Skorobogatov P.K. A mikroprocesszoros technológia alapjai Internetes Információs Technológiai Egyetem - INTUIT.ru, 2006 Bibliográfia |
Avanesyan G.R., Levshin V.P. Integrált áramkörök TTL, TTLSH: Kézikönyv M.: Mashinostroenie, 1993
Atovmyan I.O. Számítástechnikai architektúra M.: MEPhI, 2002
Borkovszkij A. Angol-orosz programozási és informatikai szótár (értelmezésekkel) M.: orosz nyelv, 1990
Brodin V.B., Shagurin I.I. Mikroprocesszor i486. Architektúra, programozás, interfész M.: PÁRBESZÉD-MEPhI, 1993
Gurov V.V. Kombinációs áramkörök szintézise példákban M.: MEPhI, 2001
Gurov V.V., Lensky O.D., Szolovjov G.N., Chukanov V.O. A számítási folyamat felépítése, felépítése és szervezése olyan számítógépekben, mint az IBM PC M.: MEPhI, 2002. Szerk. G.N. Szolovjov
Kagan B.M. Elektronikus számítógépek és rendszerek Moszkva: Energoatomizdat, 1991
Kazarinov Yu.M., Nomokonov V.N., Podkletnov G.S. satöbbi. Mikroprocesszor készlet K1810: Felépítés, programozás, alkalmazás M.: Felsőiskola, 1990. Szerk. Yu.M. Kazarinova
Korneev V.V., Kiselev A.V. Modern mikroprocesszorok M.: Tudás, 1998
Liu Yu-zheng, Gibson G. A 8086/8088 család mikroprocesszorai M.: Rádió és kommunikáció, 1987
Mayorov S.A., Novikov G.I. Az elektronikus számítógépek felépítése L .: Mashinostroenie, Leningrád megye, 1979
Nyikitin V.D., Szolovjov G.N. Operációs rendszer M.: Mir, 1989
Saveliev A.Ya. A digitális automaták alkalmazott elmélete Moszkva: Felsőiskola, 1987
GOST 15133-77. Félvezető eszközök, fogalmak és definíciók
GOST 17021-75 Mikroelektronika, kifejezések és meghatározások
|
A számítógép működésének logikai és aritmetikai alapjai és elvei |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Tárgymutató: nyomtatott változat |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Adatábrázolási formátumok a számítógép memóriájában. gépi kódok.
Terv.
1. Adatmegjelenítési formátumok a számítógép memóriájában.
a. Számok ábrázolása fixpontos formában
b. Számok ábrázolása lebegőpontos formában
2. Gépi kódok: közvetlen, fordított, kiegészítő.
Adatábrázolási formátumok a számítógép memóriájában.
A számok (adatok) megjelenítéséhez bizonyos számú bit van lefoglalva a számítógép memóriájában. nem úgy mint A bájtban lévő bitek számjegyeinek számozásából balról jobbra sorszámozás történik, 0-tól kezdve. A számítógép memóriájában minden bájtnak megvan a maga sajátja. sorozatszám, ami az úgynevezett abszolút bájtcímek. A bájt az adattárolás alapegysége, ez az információcsere legkisebb címezhető egysége a számítógép RAM-jában, vagyis az információcsere minimális egysége, amelynek a számítógép memóriájában van cím.
Több egymás melletti bájtból álló sorozat jön létre adatmező. Egy mező bájtjainak számát hívják mező hossza, és a mező bal szélső bájtjának címe mező címét. Az információfeldolgozás történhet bájtonként vagy adatmezőnként (vagy adatformátumonként). Az adatformátumok azt mutatják, hogy az információ hogyan kerül elhelyezésre véletlen hozzáférésű memóriaés számítógépes regiszterek. Az adatformátumokat a hossz, az adattípus és a szerkezet különbözteti meg, és a bájtokban található minden egyes érték többféleképpen értelmezhető:
– külső ábécé karakter kódolt ábrázolása (adatbevitel és -kiadás során);
- egy egész előjeles vagy előjel nélküli szám (számok belső reprezentációjával a számítógép memóriájában);
– parancs része vagy összetettebb adategység stb.
A számítógépekben az egész számok alábbi ábrázolási formái léteznek: félszavas(byte), szó(két egymást követő bájt, balról jobbra számozva 0-tól 15-ig), kettős szó(4 bájt).
Ha a számok a megadott formátumban vannak elhelyezve, akkor a számjegyeik súlya jobbról balra nő.
A számítógép a számok ábrázolására szolgál. természetes(egy fixpontos számot ábrázol) és féllogaritmikus(lebegőpontos szám ábrázolása) az űrlap.
Számokat ábrázol fixpontos formában.
A használt számábrázolásokban a „vessző” vagy „tizedespont” egy hagyományos szimbólum, amelyet a szám egész és tört részének elválasztására terveztek. A vessző tehát az alkalmazott számrendszertől függetlenül pontos matematikai jelentéssel bír, helyzete a legkevésbé sem változtat a számítási algoritmuson vagy az eredmény formán.
Ha a feldolgozás alatt álló számok azonos nagyságrendűek, rögzítheti a vessző vagy pont helyzetét (az ilyen ábrázolást fixpontos ábrázolásnak nevezzük). Ekkor a számok gépben történő feldolgozásakor nem kell figyelembe venni a tizedesvessző pozícióját (ábrázolását). Ezután a programszintű pozícióját azonosnak tekintik, és csak ennek eredményeként veszik figyelembe.
A tizedesvesszőt alapvetően kétféleképpen lehet rögzíteni:
1) a pont a szám legalsó számjegyétől jobbra található, és egész számaink vannak;
2) a pont a szám legmagasabb számjegyétől balra található, és vannak törtszámaink, amelyek abszolút értéke kisebb, mint egy.
A pozitív egész számok közvetlenül bináris jelöléssel ábrázolhatók ( bináris kód). Ebben az ábrázolási formában a bináris aritmetika könnyen megvalósítható számítógépen.
Ha negatív számokra is szükség van, akkor a szám előjele külön bitbe kódolható (általában ez a legjelentősebb bit). A legjelentősebb számjegy akkor van aláírva, ha tartalmaz 1 , majd a szám negatív, ha 0 , majd a szám pozitív.
A tizenhat bites rács segítségével a következőket kínáljuk:
Általában az egész számok ábrázolási tartománya ( n a számjegyek száma a formátumban):
- aláíratlannak 0 ≤ x ≤ 2n-1(ha n = 8 0 és 255 között)
- ikonikusnak -2 n -1 ≤ x ≤ +2 n -1 -1(n = 8 -128 és 127 között);
Ennek az ábrázolási módszernek jelentős hátránya az értékábrázolás korlátozott tartománya, ami a megengedett határokon túllépő bitrács túlcsordulásához és az eredmény torzulásához vezet, például ha egy ötjegyű előjelrácsot vesszük figyelembe. , akkor két +22 és +13 szám összeadásakor a következőt kapjuk:
Számok ábrázolása lebegőpontos formában.
A valós számokat a matematikában véges vagy végtelen törtekkel ábrázolják. Egy számítógépben azonban a számokat regiszterekben és memóriacellákban tárolják, amelyek bájtok sorozatát alkotják korlátozott számban kisülések. Ezért a végtelen vagy nagyon hosszú számok egy bizonyos hosszúságúra csonkolódnak, és közelítésként jelennek meg a számítógépes ábrázolásban.
A nagyon kicsi és nagyon nagy valós számok ábrázolásához kényelmesen használható a számok írási formája szorzatként:
A = ± M n ± p
ahol n- a számrendszer alapja;
M- mantissza;
R nevű egész szám sorrendben(meghatározza a tizedesvessző helyét a számban).
A számírásnak ezt a módját számreprezentációnak nevezzük. lebegőpont.
Példa:-245,62 = -0,24565 10 3 , 0,00123 = 0,123 10 -2 = 1,23 10 -3 =12,3 10 -4
Nyilvánvaló, hogy ez az ábrázolás nem egyedi.
Ha a mantissza n -1 és 1 között van (azaz 1/n £ |M|<1), то представление числа становится однозначным, а такая форма называется normalizálva.
Példa: azért decimális rendszer kalkulus - 0,1< |m| < 1 (мантисса - число меньше 1, и первая цифра после запятой отлична от нуля, т.е. значащая).
A valós számokat a különböző számítógéptípusokban eltérően írják fel, azonban számos nemzetközi szabványformátum létezik, amelyek pontossága különbözik, de szerkezetük megegyezik. Az IEEE-754 szabvány alapján (meghatározza az egyszeres pontosságú számok ábrázolását ( úszó) és dupla pontosság ( kettős)) egy valós szám számítógépes ábrázolása m + p + 1 bitet használ, a következő eloszlásban: egy bit (S) - a mantissza előjelére szolgál, p - bit határozza meg a sorrendet, m bit határozza meg az abszolút értéket a mantisszából. Az egyszeres pontosságú lebegőpontos számhoz harminckét bites szó szükséges. A dupla pontosságú számokhoz hatvannégy bites szó szükséges.
| 1 | p-1 0 | m-1 0 |
| S | Rendelés | M törtrész |
Mivel a sorrend lehet pozitív vagy negatív, meg kell oldanunk az előjelének problémáját. A kitevő értéke felülreprezentált, azaz a kitevő valódi értéke helyett egy szám kerül tárolásra, ún. jellegzetes(vagy eltolódott sorrend).
Az eltolás azért szükséges, hogy ne adjunk hozzá újabb karaktert a számhoz. Az eltolási sorrend mindig pozitív szám. Egyszeri pontosság esetén az eltolás 127, kétszeres pontosság esetén pedig 1023 ( 2p-1-1). A decimális mantissza a tizedespont után 1:9 számjegyet tartalmazhat, a bináris mantisszában azonban csak 1, ezért a lebegőpontos számban nincs külön bit a bináris pont utáni egység tárolására. Az egység beleértett, akárcsak a bináris vessző. Ezenkívül a lebegőpontos formátumban azt feltételezzük, hogy a mantissza mindig nagyobb, mint 1. Ez azt jelenti, hogy a mantissza értéktartománya 1 és 2 közötti tartományban van.
Példák:
1) Határozza meg a négy szomszédos bájtban található lebegőpontos számot:
11000001 01001000 00000000 00000000
Oszd fel a bináris ábrázolást előjelre (1 bit), kitevőre (8 bit) és mantisszára (23 bit):
1 10000010 10010000000000000000000
– Az 1 jelű bit azt jelzi, hogy a szám negatív.
– A 10000010 kitevő decimális formában a 130-as számnak felel meg. Javítsd a sorrendet: 130-ból vond ki a 127-es számot, 3-at kapunk.
- A mantisszához adj hozzá egy rejtett egységet a bal oldalon 1 ,100 1000 0000 0000 0000 0000, mozgassa a rendelést a rejtett egységből jobbra a kapott rendelési értékkel: 1 100, 1000 0000 0000 0000 0000.
- És végül határozzuk meg a decimális számot: 1100,1 2 = 12,5 10
– Végre megvan a -12,5
2) Határozza meg a négy szomszédos bájtban található lebegőpontos számot:
01000011 00110100 00000000 00000000
– A 0 előjelű bit azt jelzi, hogy a szám pozitív.
- A 10000110 kitevő decimálisan a 134-es számnak felel meg. A 127-es számot 134-ből kivonva a 7-et kapjuk.
Most írjuk a mantisszát: 1 ,011 0100 0000 0000 0000 0000
– És végül definiáljunk egy decimális számot: 10110100 2 =180 10
Mivel a mantisszához és a sorrendhez bizonyos számú számjegy van hozzárendelve més p, akkor meg tudja becsülni a normalizált formában ábrázolható számok tartományát egy bázissal rendelkező számrendszerben n.
Ha m=23 és p=8 (4 bájt), akkor az ábrázolt számok tartománya 1,5·10 -45 és 3,4·10 +38 között van (7-8 szignifikáns számjegy pontosságot biztosít).
Ha m=52 és p=11 (8 bájt), akkor az ábrázolt számok tartománya 5,0·10 -324 és 1,7·10 +308 között van (15-16 szignifikáns számjegy pontosságot biztosít).
Minél több számjegyet rendelünk a mantissza rögzítéséhez, annál pontosabb a számábrázolás. Minél több számjegyet foglal el egy megbízás, annál szélesebb a tartomány a legkisebb nullától eltérő számtól a legnagyobb számig, amely egy adott formátumú számítógépen ábrázolható.
Kevesebb bittúlcsordulási probléma merül fel a lebegőpontos műveleteknél, mint a fixpontos műveleteknél. A lebegőpontos műveletek azonban összetettebbek, mivel a mantisszát normalizálni és denormalizálni kell.
A számítógépen minden információ mint bájt szekvencia. Maguk a bájtok nem tartalmaznak információt arról, hogyan kell értelmezni őket (számok / szövegkarakterek / grafikus kép). Mindenesetre az információ 0-k és 1-ek sorozataként van kódolva, azaz. pozitív egész bináris számok(a szám két számjeggyel van írva - 0/1). Értelmezésük attól függ, hogy egy adott pillanatban melyik program és milyen műveletet hajt végre velük. Ha a program olyan utasítássorozatot tartalmaz, amely a számokkal való munkára irányul, akkor a bájtokat számként kezeli. Ha a program szöveges adatokkal végez műveletet, akkor a bájtokat szöveges karaktereket jelölő feltételes numerikus kódokként értelmezi.
I. Számrendszerek
Bármely szám többszöröse az összegnek (például 168 = 100 + 60 + 8 = 1 10 2 + 6 10 1 + 8 10 0), azaz. szám- együtthatók sorozata 10 => hatványon, ha van számunk d = a 1 a 2 …a n(a 1 a 2 …a n számjegyek), akkor d = a 1 10 n-1 + a 2 10 n-2 +…a n 10 0.
Az ilyen összegeket röviden a következőképpen írjuk le: n
d = ∑ a i 10 n-i
A 10-es szám a tizedes számrendszer alapja, ha egy másik számot veszünk alapul, akkor a számokra más jelölési rendszert kapunk, pl. másik számrendszer.
A számrendszert az alapérték és egy számjegykészlet adja meg. Számok- számok írásához használt speciális karakterek. Számuknak feltétlenül meg kell egyeznie az alap értékével.
Bármely szám ábrázolható különböző számrendszerekben, ezek az ábrázolások szigorúan (egy az egyhez) megfelelnek majd egymásnak.
Például definiáljunk egy hexadecimális számrendszert: alap = 16 => 16 számjegyből álljon (0-15) = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D ,E,F. Itt A-F a 10,11,12,13,14,15 számok. Az ilyen elnevezéseket azért használják, mert a számokat nem lehet más számokkal írni, különben zavart okoz a számok olvasása. Írjuk fel, hogyan fog kinézni a 168-as decimális szám ebben a számrendszerben, szem előtt tartva a számírás általános törvényét, és azt is, hogy itt az alap 16, a következőt kapjuk: 168 (10) \u003d A 16 1 + 8 16 0 => A8 (16 ).
Az aritmetikai műveleteket bármely számrendszerben ugyanúgy hajtjuk végre, mint a decimális számrendszerben. Csak az alap mérete következik.
Például oktális számrendszerben + 15 = 1 8 1 + 5 8 0 => + 13
14 = 1 8 1 + 4 8 0 => = 12
A számítógépben minden adat a bináris rendszerben van ábrázolva. Például az 5-ös szám bináris formában 101-nek van írva. Hasonlóképpen az 1111-es bináris szám a 15-ös decimális számnak felel meg: 1111 (2) = 1 2 3 + 1 2 2 + 1 2 1 + 1 2 0
Azok. négy bit legfeljebb 16 decimális számot (0-15) jelenthet.
A hexadecimális számrendszert rövid rekordként használják a számítógép memóriájában lévő bináris adatok megtekintése vagy javítása során. Azok a programok, amelyek a számítógépes memóriával rendelkező személy "közvetlen" munkáját biztosítják, amikor kapcsolatba lépnek vele, automatikusan átalakítják az adatok bináris ábrázolását hexadecimálisra és fordítva. Bármilyen, 1 bájtban írt adatot csak két hexadecimális számjegy képvisel, amelyek közül az első az első négy bitnek, a második számjegy pedig a második négy bitnek felel meg.
A bináris számok (adatok) ábrázolásának ez a formája, amely a számítógép memóriájában található, kompromisszum egy személy és kényelmi fogalmai, valamint a számítógép között, ahol minden információ csak bináris formában jelenik meg.
II. Adattípusok és ábrázolásaik
Egy bájt (8 bit) 256 pozitív egész számot (0-255) jelenthet. Az ilyen típusú adatokat ún egybájtos előjel nélküli egész szám.
A 255-nél nagyobb számok megjelenítéséhez egynél több bájt szükséges. A következő típusokat használják a velük való munkához:
- kétbájtos előjel nélküli egész számok– pozitív egész számok ábrázolása (0-65535)
- négybájtos előjel nélküli egész számok- adjon meg pozitív egész számokat (0-≈4,2 milliárd)
A fenti típusok azt feltételezik, hogy a számnak csak pozitívnak kell lennie => "előjel nélkülinek" nevezik. A szám tárolására lefoglalt memória mennyiségében különböznek egymástól. Az ilyen típusokat szöveges karakterek, színek, grafikus pontok intenzitásának, elemek számozásának stb. numerikus kódolására használják.
Ha egész számokkal szeretne dolgozni, amelyek nemcsak pozitívak, hanem negatívak is lehetnek, használja a következő típusokat:
- egybájtos előjeles egész számok
- kétbájtos előjelű egész számok
- négybájtos előjelű egész számok
Különböznek az egyes számok tárolására lefoglalt memória mennyiségében.
Mind a pozitív, mind a negatív számok ábrázolása a következő elven alapul: az adott számú bájthoz (például egyetlen bájthoz - 256) lehetséges numerikus kódok teljes számát fel kell osztani, az egyik felét az ábrázolásra használjuk. pozitív számok és nulla, a többi - negatív számok . A negatív számok a numerikus kódok számának összeadásaként jelennek meg. Például egybájtos szám esetén (-1) = 255, (-2) - 254 stb. 128-ig, ami a (-128) számot jelöli => egy bájtos előjelű egész szám lehetővé teszi, hogy egész számokkal dolgozzon (-128) és 127 között, két bájtos - (- 32768) és 32767 között, négy bájtos - (≈-2,1 milliárd. )-ról 2,1 milliárdra (2147483648).
Az előjeles számok a számtani adatok megjelenítésére szolgálnak, amelyekkel számtani lehet.
A programokkal való interakció során a következők adattípusok:
- egész rövid uy (RÖVID)
- egész szabályos(EGÉSZ SZÁM)
- egész hosszú(HOSSZÚ EGÉSZ SZÁM)
- egyetlen pontosságú valós(LEBESZŐ/VALÓS)
- dupla pontosságú valós(DOUBLEFLOAT/VALÓS)
- karakter (karakterlánc, szöveg)(CHAR)
- logikus(LOGIKÁLIS)
Egy egész rövid, egy egész rendes és egy egész hosszú– típusok rendre egybájtos előjeles egész, kétbájtos előjelű egész, négybájtos előjelű egész szám.
Az informatikában a számok írásakor nem vesszőt használnak a tört és az egész részt elválasztó jelként, hanem pontot (például 68,314). Ez a pont rögzíti azt a pozíciót, amely után a törtrész. A pont helyének megváltoztatása a szám változásához vezet => a valós számok ilyen típusú jelölését (jelölési formátumát) ún. fixpontos formátum.
Egy valódi lebegőpontos szám 2 részből áll:
- mantissza
- rendelés
Külön jelzés (E,D) választja el őket. A mantissza egy fixpontos valós szám, a sorrendet egy egész szám adja, amely azt jelzi, hogy a 10-es számot milyen hatványra kell emelni, hogy a mantisszával szorozva azt a számot kapjuk, amelyet érteni kell. Például a 68,314 ebben a formátumban a következőképpen írható fel: 6,8314E+1 = 0,68314E+2 = 683,14E-1, ami azt jelenti, hogy 6,8314 10 1 = 0,68314 10 2 = 68,314 10 -1.
Ennél a fajta jelölésnél a pont helye nem rögzített, a mantisszában elfoglalt helyzetét a sorrendi érték határozza meg. A mantisszának és a kitevőnek lehet jele. Ha a mantissza modulo<1, причем первая цифра не равна 0, то такой вид записи вещественного числа с плавающей точкой называется normalizálva(0,68314Е+2).
Számítógépben egy valós számot lebegőpontos formátumban, normalizált formában ábrázolnak. A mantissza és a sorrend szomszédos bájtokban található, nincs elválasztó (E,D).
Általában egy számot megkülönböztetnek egyszeres és kettős pontosság. Az első esetben egy szám beírásakor vagy kiadásakor a mantissza és a kitevő elválasztóját a következőképpen adjuk meg E. A számítógép memóriájában egy ilyen szám általában 4 bájtot foglal el. A második esetben határolóként - D, a számítógép memóriájában egy dupla pontosságú szám általában 8 bájtot foglal el. Ez a típus sokkal nagyobb számítási pontosságot biztosít, mint az egyszeri pontosság.
Karakter adatok egyedi szövegkarakterekből áll össze. A számítógép memóriájában minden karaktert egy bizonyos számkód képvisel. A szöveges karakterek numerikus kódolásához speciális kódolási táblázatokat használnak (egybájtos, kétbájtos stb.). Ez a numerikus kódoláshoz használt előjel nélküli egész típusra vonatkozik. A különböző programok különböző táblákon alapulhatnak => az egyik programmal készített tesztdokumentum nem feltétlenül olvasható egy másik programmal.
Mennyiségek logikai típusú csak két értéket vegyünk fel:
- IGAZ(igaz)
- HAMIS(Hamis)
Logikai műveletek alkalmazhatók rájuk, amelyek közül a főbb és(és), vagy(vagy), nem(tagadás). És, vagy – két logikai értékre (a>c és a = b). Nem - egy logikai értékre (nem a = b). A logikai adatokat tartalmazó kifejezés (logikai kifejezés) eredménye egy logikai érték. Eredmény műveletek és= IGAZ csak egy esetben, ha mindkét érték = IGAZ. A művelet eredménye vagy = FALSE csak egy esetben, ha mindkét érték = HAMIS. A not művelet megváltoztatja egy logikai érték értékét.
Vegyes kifejezésekben y elsőbbség aritmetikai műveletek, majd - az összehasonlításnál, végül - at logikai műveletek. Ezek közül a művelet nem a legmagasabb prioritású, akkor - és utána - ill.
Fájlok és tárolásuk
Bármely információs objektum (egy külön dokumentum, egy külön program), amely egy lemezen van tárolva és amelynek neve van fájlt. A fájlokkal kapcsolatos információk (nevük, méretük, létrehozásuk dátuma és időpontja, hely a lemezen stb.) könyvtárakban tárolódnak. Katalógus- egy táblázat, amelynek minden sora egy fájlról vagy más könyvtárról tartalmaz információkat. Könyvtár = speciális típusú fájl (a gyökér kivételével). A fájlok lemezre írásakor a róluk szóló információk automatikusan a felhasználó által megadott könyvtárakba kerülnek. Hagyományosan a rövidség kedvéért azt mondják: „másoljon egy fájlt egy könyvtárból egy könyvtárba”, „hozzon létre egy könyvtárat egy könyvtárban”, „töröljön egy fájlt egy könyvtárban” stb. Ez azonban valójában nem történik meg, mert a könyvtárakban nincsenek könyvtárak vagy fájlok, csak információ van róluk.
Az egyes lemezek létrehozásakor automatikusan létrejön rajta egy könyvtár, amelyet hívunk gyökér. Egy bizonyos fix méretű helyet foglal el a lemezen. A neve a következőkből áll 2 karakter: a meghajtó neve, amelyet kettőspont követ.
A gyökérkönyvtárban más nevű könyvtárakat is létrehozhat alkönyvtárak vagy a hierarchia első szintjének könyvtárai. A hierarchia első szintjének könyvtárai viszont létrehozhatják a második szintű könyvtárakat stb. Így alakult ki hierarchikus (faszerű) a lemezen lévő adatok fájlszerkezete. A felhasználó által létrehozott könyvtárak fájlok. Minden fájlnak vagy könyvtárnak két részből álló neve van, ponttal elválasztva. Bal oldal - név, jobb - kiterjesztés. A kiterjesztés a ponttal együtt elhagyható. A név legfeljebb 8 karakterből állhat (rövid név) vagy legfeljebb 256 karakterből (hosszú név). A kiterjesztésben - legfeljebb 3 karakter. Szabványnak tekinthető, ha a névben csak latin betűket, számokat és aláhúzásjeleket használnak. A listákkal való munkavégzéshez ajánlatos a kiterjesztésű fájlokat és a kiterjesztés nélküli könyvtárakat elnevezni.
Ha bármilyen fájlt szeretne használni, meg kell adnia, hogy ez a fájl melyik könyvtárban található. Ez a fájl elérési útjának (útvonalának) megadásával történik a könyvtárfa mentén.
Útvonal Az (elérési út) a könyvtárak listája egymásba ágyazva (külsőtől a belsőig), fordított perjellel (\ - fordított perjel) elválasztva. Fájlok megadásakor az elérési út a neve előtt, majd a \ után jelenik meg - a fájl neve (például C:\Windows\win.com - azt jelenti, hogy a win.com fájl a következő helyen található Windows könyvtár, amely a C meghajtó gyökérkönyvtárában található). Az ilyen rekordot teljesnek nevezzük. fájl specifikáció. A rövid csak a fájl nevét tartalmazza. A felhasználó által létrehozott könyvtárak és fájlok felvétel közben a saját helyükre kerülnek a lemezmemóriában. A fájlok részenként írhatók különböző helyeken korong. A rögzítési folyamat során a fájl automatikusan ilyen részekre oszlik, és mindegyik a szabad helyre kerül Ebben a pillanatban. Ezeket a részeket ún klaszterek. A fürt mérete a lemezterület nagyságától függ, általában több szektort ölel fel. Ezzel a rögzítési elvvel kapcsolatban a teljes lemezterület mintegy ilyen klaszterekre van felosztva, és fájlok rögzítésére szolgálnak. A fájlok olvasása egy klaszter méretű részekben is történik: a fájl a lemezen különböző helyeken rögzített különálló részekből áll össze. Ez a fájlok tárolási módja az ún fájlkiosztási táblákZSÍR. Az egyes lemezeken automatikusan létrejön, amikor létrehozzák, és arra használják, hogy emlékezzen a fájl egyes részeire. A FAT cellák „0”-tól kezdődően vannak számozva, és a lemezmemória 1 klaszter méretű részeinek felelnek meg. Minden cella tartalmazhat 0-t (azt jelzi, hogy a megfelelő fürt szabad), a következő fürt számát adott fájl vagy egy speciális numerikus kód, amely az adott fájl klaszterláncának végét jelzi. A számok FAT-ban való megjelenítéséhez előjel nélküli egész adattípusokat használnak. Az egyes számok ábrázolásához használt bitek számától függően létezik 16 bites FAT (16 bites), 32 bites FAT (32 bites). Mint speciális kód, amely a fürtlánc végét jelzi, a FAT cellában megjeleníthető maximális szám kerül felhasználásra. 16 bit esetén ez a szám 65535 (hexadecimális formában - FFFFF). A FAT megtekintését és javítását biztosító programok ezt a kódot szöveges formában (E OF) jelenítik meg a képernyőn. A könyvtár információkat tartalmaz a fájlról, és különösen annak a fürtnek a sorozatszámát, amelyből a fájl indul. Ezt az információt a FAT-ban található információkkal együtt (hivatkozások a következő fürtökhöz) fájlok keresésére és olvasására használják.
Számítógépes hálózatok
I. Főbb jellemzők
Számítógép hálózat - információátviteli csatornákon keresztül összekapcsolt számítógépek halmaza, amely a felhasználók számára az információcsere és az erőforrások (hardver, szoftver, információ) megosztásának eszközeit biztosítja.
A hálózatok típusai:
- helyi- a fő megkülönböztető jellemzője, hogy általában az összes általa egyesített számítógép egyetlen kommunikációs csatornával van összekötve. A számítógépek közötti távolság legfeljebb 10 km (használatkor vezetékes kapcsolat), 20 km-ig (rádiókommunikációs csatornák). Helyi hálózatok kötik össze ugyanazon intézmény egy vagy több közeli épületének számítógépeit.
- globális- a kommunikációs csatornák sokfélesége és a műholdas csatornák használata jellemzi őket, amelyek lehetővé teszik az egymástól 10-15 ezer km távolságra lévő kommunikációs központok és számítógépek összekapcsolását. Általában csomóponti felépítésűek, alhálózatokból állnak, amelyek mindegyike kommunikációs csomópontokat és kommunikációs csatornákat tartalmaz. A kommunikációs csomópontok biztosítják a hálózat hatékonyságát, számítógépek, helyi hálózatok, nagy számítógépek stb.
- intranetek– kombinálja az ugyanabban a szervezetben dolgozó felhasználókat. Egyesek a meglévő helyi és globális hálózatok képességeit használják. Egy ilyen hálózat képes összekapcsolni az ugyanabban az épületben és a világ különböző helyein található számítógépeket.
A hálózaton nyilvános számítógépek találhatók, amelyek információkat vagy számítástechnikai szolgáltatásokat nyújtanak a felhasználóknak. szerver ez lehet egy erre a célra használt számítógép, vagy egy hely (globális hálózatokban), ahová szolgáltatás elvégzésére irányuló kérést küldhet. Ilyen hely lehet szerver számítógép, helyi hálózat, nagyszámítógép stb.
A felhasználói számítógépek hálózatban működhetnek két mód:
Mód munkaállomás- egy számítógépet nem csak arra használnak, hogy kérést küldjenek a szervernek és információt kapjanak onnan, hanem ezen információk feldolgozására is
Mód terminál - ez utóbbi nem kerül végrehajtásra: az információkat a szerveren dolgozzák fel, és csak ennek a feldolgozásnak az eredménye kerül elküldésre a felhasználónak.
A szerver számítógép képességeiben sokkal jobb, mint a munkaállomások, és számos hálózati kártyával van felszerelve ( adapterek) a hálózatokhoz való csatlakozáshoz. Hálózatépítést biztosító programok - hálózat szoftver. Meghatározza, hogy egy adott hálózatban milyen szolgáltatások végezhetők. Jelenleg gyakori 2 fő fogalom ilyen szoftver készítése:
- "fájlszerver koncepció"– az alapján, hogy milyen hálózati szoftvereket kell biztosítania sok felhasználó számára információs források fájlok formájában => egy ilyen hálózatban lévő szervert hívnak fájltés hálózati szoftverek hálózati operációs rendszer. Fő része egy fájlszerveren, egy kis része pedig munkaállomásokra, ún héj. A shell interfészként működik az erőforráshoz hozzáférő programok között, és fájlszerver. Egy ilyen szerver az összes felhasználó által használt fájlok tárháza. Ebben az esetben a fájlszerveren található programok és adatfájlok is automatikusan átkerülnek ide munkaállomás ahol ezeket az adatokat feldolgozzák.
- "kliens-szerver architektúra"- ebben az esetben a hálózati szoftver szoftverrendszerekből áll 2 osztály:
- szerver programok- úgy hívják szoftverrendszerek, amelyek biztosítják a szerver működését
- kliens programok– felhasználói ügyfeleket biztosító szoftverrendszerek
Ezen osztályokba tartozó rendszerek működése a következőképpen szerveződik: a kliens programok kéréseket küldenek a szerverprogramnak, a fő adatfeldolgozás a szerver számítógépen történik, és csak a kérés eredménye kerül elküldésre a felhasználó számítógépére.
A LAN-ok általában az első típus fogalmát használják egyetlen fájlszerverrel. A globalokban a "kliens-szerver architektúra" a fő.
Az információk megjelenítése és a hálózaton keresztül történő továbbítása szabványos megállapodások szerint történik. Az ilyen szabványos konvenciók halmazát ún jegyzőkönyv.
II. Tipológia helyi hálózat
Hálózati tipológia– a számítógépek (számítógépek) kommunikációs csatornákon keresztüli összekapcsolásának logikai diagramja.
Leggyakrabban helyi hálózatokban használják 3 fő tipológia:
- egycsatornás
- gyűrű
- csillag alakú
A hálózati csomópontokat fizikai szinten összekötő információátviteli csatorna használatát egy ún. protokoll határozza meg hozzáférési mód. Ezeket a hozzáférési módszereket a megfelelő hálózati kártyák(adapterek). Az ilyen adapterek minden hálózati számítógépre telepítve vannak, és kommunikációs csatornákon keresztül biztosítják az információátvitelt és -vételt.
Egycsatornás tipológia– nyílt kommunikációs csatorna használatos, amelyhez minden számítógép csatlakozik. Ez az úgynevezett egycsatornás busz(közös busz).
Végrehajtó
A terminál nyitott hálózati kábelekhez való csatlakozásra szolgál, amelyek az átvitt jel elnyelésére szolgálnak. Egy ilyen tipológiában általában egy hozzáférési módszert használnak a csatorna előzetes meghallgatásával annak meghatározására, hogy szabad-e.
Ethernet(sebesség - 10 Mbps) - a hozzáférési mód neve. A hozzáférési mód használható gyors Ethernet(sebesség - 100 Mbps)
Tolerancia az egyes csomópontok hibáival szemben
A tipológia fő hátrányai:
A kábelszakadás a teljes hálózat működésképtelenségéhez vezet
Jelentős csökkenés sávszélesség jelentős volumenű hálózatok forgalom(- hálózaton keresztül továbbított információ)
Gyűrű tipológia
 |
Szegmensekből álló zárt gyűrűt használ kommunikációs csatornaként. A szegmensek összekapcsolódnak speciális eszközök – átjátszók(ismétlők). Az átjátszó a hálózati szegmensek összekapcsolására szolgál.
A fő hozzáférési módszer itt a Token Ring, egy token átadási módszer.
Van egy központi kommunikációs csomópont, amely egyesíti a hálózat összes számítógépét. Az Active Center teljes mértékben felügyeli a hálózaton lévő számítógépeket. A hozzáférési mód általában szintén token használatán alapul (pl. Arcnet 2 Mbps-on). Ezen kívül Ethernet és Fast Ethernet hozzáférési módszerek is megvalósíthatók.
A tipológia fő előnyei:
Kényelem a számítógépek interakciójának kezelésében
A hálózat egyszerű megváltoztatása és bővítése
A hálózat fő hátrányai:
Ha az aktív központ meghibásodik, a teljes hálózat leáll
III A globális hálózat felépítése
A hálózatok között információcsere lehetséges, a kommunikáció biztosítására összekapcsolási eszközöket, ún hidak, routerekés átjárók. Ez egy speciális számítógép, amelyen két vagy több hálózati adapter van telepítve, amelyek mindegyike egy hálózattal kommunikál. A híd az azonos típusú hálózaton belüli kommunikációs csatornákkal rendelkező hálózatok összekapcsolására szolgál. Az útválasztó azonos típusú, de különböző intranet kommunikációs csatornákkal rendelkező hálózatokat köt össze. Az átjárókat különböző típusú hálózatok közötti kommunikáció biztosítására, különböző hálózatok összekapcsolására használják számítógépes rendszerek(például helyi hálózat - nagyszámítógép, helyi hálózat - globális hálózat, specifikus Személyi számítógép- globális hálózat).
A globális hálózat kommunikációs alhálózatokat foglal magában, amelyekhez helyi hálózatok, munkaállomások és felhasználói terminálok, valamint szerver számítógépek csatlakoznak. A kommunikációs alhálózat információátviteli csatornákból és kommunikációs csomópontokból áll. A kommunikációs csomópontokat a hálózaton keresztüli gyors információtovábbításra, az információtovábbítás optimális útvonalának kiválasztására stb. tervezték, pl. biztosítják a hálózat egészének hatékonyságát. Az ilyen csomópont vagy egy speciális hardvereszköz, vagy egy speciális számítógép a megfelelő szoftverrel.
A szerverek és a felhasználók a WAN-okhoz leggyakrabban hálózati hozzáférési szolgáltatókon keresztül kapcsolódnak − szolgáltatók.
IV. A globális internet főbb jellemzői
Minden felhasználónak és szervernek egyedi címmel kell rendelkeznie. A hálózaton továbbított üzenetet a címzett és a feladó címével látják el, és az átvitel során a hálózati adapter automatikusan fix hosszúságú részekre, ún. csomagokat. Ebben az esetben minden csomag (szintén automatikusan) megkapja a feladó és a címzett címét. A fogadó számítógépen a csomagok egyetlen üzenetté állnak össze.
A hálózat minden kiszolgálója vagy felhasználói számítógépe rendelkezik 3 szintű címek:
- helyi cím- cím hálózati adapter. Ezeket a címeket a hardvergyártók osztják ki, és egyediek, mert egyediek. beosztásuk központosított. Ezt a címet csak a helyi hálózaton belül használják.
- IP-cím– egy négybájtos sorozat (4 egybájtos előjel nélküli egész szám), és 2 részből áll:
Az első 2 bájt a hálózatot jellemzi
Második 2 bájt - specifikus csomópont
Ezt a címet a helyi címtől függetlenül a hálózati rendszergazda adja ki. Ha a hálózatnak úgy kell működnie összetevő Internet, majd a hálózat számát (első 2 bájt) egy speciális szervezet, az ICANN javaslatára osztják ki. Ellenkező esetben a hálózat számát a rendszergazda önkényesen választja ki. A gazdagép számát (második 2 bájt) a hálózati rendszergazda rendeli hozzá (például 192.100.2.15). Egy csomópont több hálózathoz is tartozhat. Ebben az esetben több IP címnek kell lennie => IP cím nem jellemző külön számítógép, és egy internetkapcsolat. A hálózaton keresztül küldött üzenet a címzett és a feladó IP-címével együtt van ellátva.
- domain címet (Domain név) – az aktuális munkában kényelmetlen a felhasználó számára az IP-címek használata => van internet ún. domain név rendszer (DNS). Ebben a rendszerben felhasználóbarát szöveges neveket (azonosítókat), úgynevezett domain neveket adnak meg, és mögöttük rejtik el a megfelelő IP-címeket. A felhasználó domain nevekkel dolgozik, és a megfelelő szoftver speciális DNS szerverek segítségével automatikusan címekké alakítja azokat, amelyek a továbbított csomagokat szolgáltatják. A teljesen minősített domain név (DNS-cím) egy ponttal elválasztott nevek sorozata. A bal oldalon az első egy adott számítógép neve, majd a szervezet, régió stb. domain neve, jobb oldalon az utolsó az ún. gyökér domain. A gyökérdomain nevek jelzik az államon(pl. ru - Oroszország, us - USA, kz - Kazahsztán stb.) ill hogy egy bizonyos típusú szervezethez tartozzon(com - kereskedelmi, oktatási - oktatási, kormány - kormány, mil - katonai, net - hálózat, org - szervezet). Később további hasonló gyökértartományokat határoztak meg (művészet - művészet, kultúra, cég - üzlet, info - információ, nom - egyéni).
Azon számítógépek nevét, amelyek állomáson (például helyi hálózati kiszolgálón) keresztül férnek hozzá az internethez, nem egy pont választja el a következő résztől a teljes névben, hanem a @ ("at") jel választja el. Például, [e-mail védett]
V. Szolgáltatások típusai az Interneten
Az internetes szolgáltatásnyújtás a „kliens-szerver” modell alapján épül fel. A számítógép internethez csatlakoztatásához elegendő egy telefonvonal, egy olyan szolgáltató, amely rendelkezik átjáróval az internethez, és modem (mo törvényes dem odulátor) - egy speciális adapter a globális hálózathoz való csatlakozáshoz telefon kapcsolat. A felhasználók által az internetezésre használt internetszolgáltató számítógépét ún házigazda. Az internetes szerverek által nyújtott legismertebb szolgáltatások a következők:
- Email (e-mail) - a számítógépek közötti üzenetküldési folyamatot jelenti
- fájl átvitel(FTP-rendszer) - célja, hogy fájlokat küldjön speciális FTP-kiszolgálókról bármely felhasználónak, a fájl fogadásához meg kell adnia a szerver teljes nevét és a fájl teljes specifikációját
- források megtekintése(GOPHER-rendszer) – fájlokat keres a GOPHER-szervereken tartalom szerint (tárgy, kulcsszó, kifejezés stb.)
- telekonferencia- megbeszélésekre és hírcserére tervezték, lehetővé teszi az üzenetek olvasását és küldését különböző témákban nyitott információs csoportoknak. A legnagyobb a telekonferencia rendszer usenet(a felhasználó bármelyik elérhető témára "előfizethet", híreket tekinthet meg, üzeneteket küldhet). Egy másik jelentős telekonferencia rendszer IRC(Internet Relay Chat) (lehetővé teszi a csoporttagok számára a csevegést valós mód idő (interaktív mód), ebben az esetben a felhasználó folyamatosan beérkező információkat lát a képernyőn, és ezzel egyidejűleg elhelyezheti üzeneteit, amelyek azonnal megjelennek a csoport többi tagjának képernyőjén)
- A világháló www(world wide web) - kísérlet a fenti eszközök képességeinek egy információs eszközben való egyesítésére, hozzáadva az átvitelt grafikus képek, hangok, videó. Az elv alapszik hipertext(- rendszer információs objektumok kereszthivatkozásokkal a dokumentumok hivatkozásokat tartalmaznak más, jelentésben összefüggő dokumentumokra). Korábban csak erre volt használva szöveges dokumentumok, jelenleg egy hiperszöveg dokumentumot hívnak hipermédia dokumentum. A kapcsolt objektumok a következő helyen találhatók meg távoli számítógépek. A hipermédiás dokumentumokat a speciális HTML (Hypertext Markup Language) nyelv használatával hozzák létre és tárolják speciális szerverek(www-szerver, webszerver). Ezeket a dokumentumokat gyakran weblapoknak vagy webhelyeknek nevezik. A megfelelő kliensprogramok meghívásra kerülnek böngészők(angol böngészőből) - kereső rendszer. Többség modern böngészők hozzáférést biztosít nemcsak a webszerverek oldalaihoz, hanem más típusú szolgáltatásokhoz is. Ugyanakkor a különféle forrásokra hivatkozva az ún. URL-ek ( egységes erőforrás-kereső). A következő formátummal rendelkezik: erőforrás kód:://request specifikáció. Az erőforráskód meghatározza a szolgáltatás típusát, amellyel dolgoznia kell: http - webszerverekkel való munkavégzés, webhelyek böngészéséhez, ftp - ftp rendszer, gopher - gopher rendszer, hírek - kommunikáció use-net-tel, mailto - e-mail stb. .
Egységek az információ mennyiségének és mennyiségének mérésére.
N- Hartley képlete.
A számítógépben az információ legkisebb egysége az bit. Az egyes bitek ábrázolása az adathordozó típusától függ. Papíron egy bitet egy vagy nulla jelöl. belső memória ez a cellaelem két állapota közül az egyiknek felel meg. Mágneses felületen ez egy pont (mágnesezett vagy nem mágnesezett), és a felületen optikai lemez ez megfelel a mélyedés meglétének vagy hiányának. Bármilyen információ egy bizonyos kombinációval van kódolva, pl. bináris karakterek.
Az információ mennyisége.
Mivel minden bit felvehet egyet a két érték közül (0 vagy 1), az i-bitek sorozata N=2 × különböző értéket vehet fel bármely N-jegyű ábécé esetén (azaz N karakterből áll). , a bitek száma kat. A karakterek bármelyikének megjelenítéséhez szükséges értéket a következő képlettel számítjuk ki: i = log2 N. Ezt az értéket az N számjegyű ábécé egy karakteréből álló üzenetben található információ mennyiségének tekintjük. Erő az ábécé karaktereinek száma. Hartley képletéből következik, hogy az M-karakterekből álló üzenetben (m-bites üzenetben) található információ mennyisége, ha minden karakter egyformán valószínű N hatványú ábécéből származik, egyenlő i = m*log2 N.
Például:
Az INFORMATIKA szóban 11 karakter van, azaz. m=11. Ha a 32 karakteres ábécét használjuk, akkor a következőt kapjuk: i=11* log2 32 = 11*5 = 55.
Az információ mennyisége.
A mennyiségtől eltérően a számítógép memóriájában vagy a külső adathordozón bináris karakterekben rögzített információ mennyiségét az ilyen rögzítéshez szükséges bináris karakterek száma alapján számítják ki. Jellemzően a legkisebb használt információegység egy 8 bitből álló bájt => minden bájt 256 (2^8) különböző értéket vehet fel, a legkisebb 00000000, a legnagyobb pedig 11111111. A bájtokat nagyobb készletekké egyesítik a célszerű használat (bemenet, kimenet stb.). A memória méretének mérésére nagyobb mértékegységeket (KB, MB és GB) is használnak. A kisebb mértékegységről a nagyobbra való áttérés a 2^10 = 1024 együtthatóval történik.
1 KB = 1024 bájt
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
A nagyobb memória méretéhez használja terabájt (Tb) = 1024 GB; és Petabájt (Pb) = 1024 Tb.
Minden információ számítógépen jelenik meg bájtok sorozataként, miközben magukban a bájtokban nincs semmi, ami lehetővé tenné, hogy számként, szövegként vagy egyéb adatként kezeljük őket. Akárhogyan is az információ kódolva van nullák és egyesek sorozatai formájában, azaz. pozitív egész bináris számok. Őket értelmezés (megértés) attól függ, hogy egy adott és adott pillanatban melyik program és milyen műveletet hajt végre velük. Ha a programnak számokkal kell dolgoznia, akkor a bájtok számokként vannak ábrázolva, amelyekre aritmetikai műveleteket alkalmazunk.
Számrendszerek.
Szám egy jel, amely egy bizonyos mennyiségű valamit jelöl.
Az ilyen jeleket a számrendszert alkotó szabályok alapján írják. A számokat egymástól eltérő speciális karakterekkel írják, amelyeket hívnak számok. Különféle rendszerek léteznek (nem pozicionális és pozíciós). Nem pozíciós rendszerekben Az egyes számjegyek jelentése nem függ a számban elfoglalt helyétől.
Például:
A római rendszerben V öt, L ötven, X tíz. Az ilyen rendszerek hátránya a számok írásának nehézsége és a szabványos szabályok hiánya.
Helyzetszámrendszerekben egy számjegy jelentése a számban elfoglalt helyétől függ, a számok jelölése és a velük végzett számtani műveletek végrehajtásának szabályai szabványosak és formalizáltak. Ebben a számrendszerben a szám az összeg rövidítése.
Például:
A szám 10 hatványos együtthatók sorozata. A 10-et a decimális számrendszer alapjának nevezzük. Ha más számot adunk meg alapnak, akkor más számrendszert kapunk.
A helyzetszámrendszert az alapérték és a számhalmaz adja. Az alapok megegyeznek a számjegyek számával. Legkevesebb nulla, minden következő eggyel több, mint az előző. Bármely mennyiség számként ábrázolható különböző számrendszerekben, és ezek az ábrázolások egytől egyig megfelelnek egymásnak, ugyanazt a mennyiséget jelölve.
(2012.10.10.)
Vegyük például a számok ábrázolását a hexadecimális számrendszerben. Ekkor az alap 16. Számok: az első tíz számjegyet (0-tól 9-ig) kölcsönözhetjük a decimális számrendszerből, a fennmaradó hat számjegyet a 10-től 15-ig terjedő számértékeknek megfelelő A, B, C jelöli. , D, E, F. Ebben az esetben A = 10-es szám, B = 11-es szám stb. F = 15-ös szám. Ilyen jelölést kénytelenek vagyunk megtenni, mert más számok segítségével nem lehet számokat kijelölni.
Az aritmetikai műveleteket bármely számrendszerben ugyanúgy hajtjuk végre, mint a decimális rendszerben, csak az alap nagyságát kell figyelembe venni. Például: 15+14=31 (oktális rendszer leszámolás). A számítógépben minden adat a bináris rendszerben van ábrázolva. Például: 
Négy bit 16 decimális számot jelenthet (0 és 15 között). A hexadecimális számrendszert bináris adatok megtekintésére vagy módosítására használják gyorsírásként. Programok , „közvetlen” munkavégzést biztosítva egy személynek a számítógép memóriájában tárolt adatokkal, amikor egy személlyel kapcsolatba lépnek, automatikusan konvertálják bináris reprezentáció adatokat hexadecimálisra és fordítva.
Bármely, egy bájtba írt adatot két hexadecimális számjegy képvisel, amelyek közül az első az első négy bitnek, a második pedig a második négy bitnek felel meg. Ez az oka a hexadecimális rendszer használatának.