Заняття №3
Зміст | Заняття: №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9 | ➥ НОВИНИ
Принцип дії комп'ютера. Основи програмування.
1. Двійкове кодування інформації.
Для автоматизації роботи з різними даними (числовими, текстовими, звуковими та ін.) Використовується прийом кодування - вираз одного типу даних через дані іншого типу. Так, природня людська мова являє собою систему кодування понять для вираження думок за допомогою мови, система кодування Брайля використовується у сліпих. Різні системи кодування успішно застосовуються в різних галузях техніки, науки, економіки.
Сигнали в комп'ютері передаються за допомогою електричних імпульсів. Щоб розрізняти кожну використовувану цифру десяткової системи, знадобилося б десять різних сигналів.
З технічної точки зору чим менше видів сигналів, тим краще. Тому для електронного обчислювального пристрою ефективніше і зручніше двійкова система кодування - представлення чисел за основою 2, при якому значення виражаються комбінаціями 0 і 1. Простота здійснюваних операцій і можливість здійснювати автоматичну обробку інформації, реалізуючи лише два знака, дають переваги, істотно перевищують недолік у вигляді швидкого зростання числа розрядів.
Наприклад числову інформацію комп'ютер обробляє в двійковій системі числення. Таким чином, числа в комп'ютері представлені послідовністю цифр 0 і 1, званих бітами (біт - один розряд двійкового числа). На початку 1980-х рр. процесори для персональних комп'ютерів були 8-розрядними, і за один такт роботи процесора комп'ютер міг обробити 8 біт, тобто максимально обробляється десяткове число не могло перевищувати 11111111 (або 255). Послідовність з восьми біт називають байтом, тобто 1 байт = 8 біт. Потім розрядність процесорів росла, з'явилися 16-, 32- і, нарешті, 64-розрядні процесори для персональних комп'ютерів, відповідно зросла і величина максимального числа, оброблюваного за один такт.
Використання двійкової системи для кодування цілих і дійсних чисел дозволяє за допомогою 8 розрядів кодувати цілі числа від 0 до 255, 16 біт дає можливість закодувати понад 65 тис. Значень.
У ЕОМ застосовуються дві форми подання чисел:
• природна форма, або форма з фіксованою комою. У цій формі числа зображуються у вигляді послідовності цифр з постійним для всіх чисел становищем коми, що відокремлює цілу частину від дробової, наприклад +00456,78800; +00000,00786; -0786,34287. Ця форма незручна для обчислень і застосовується тільки як допоміжна для цілих чисел;
• нормальна форма, або форма з плаваючою точкою. У цій формі число виражається за допомогою мантиси і порядку як N = ± Μ • Р ± r, де Μ - мантиса числа (|M| < 1), r - порядок числа (ціле число), Р - основа системи числення. Наведені вище цифри в нормальній формі будуть представлені як +0,456788 • 10^3, +0,786 • 10^2, -0,3078634287 • 10^5.
Нормальна форма подання забезпечує великий діапазон відображення чисел і є основною в сучасних ЕОМ. Всі числа з плаваючою комою зберігаються в ЕОМ в нормалізованому вигляді. Нормалізованим називають таке число, старший розряд мантиси якого більше нуля.
У пам'яті ЕОМ для зберігання чисел передбачені формати: слово - довжиною 4 байта, півслова - 2 байта, подвійне слово - 8 байт.
Розрядна сітка для чисел з плаваючою комою має наступну структуру:
• нульовий розряд - це знак числа;
• з 1-го по 7-й розряд - записується порядок в двійковому коді;
• з 8-го по 31-й - вказується мантиса.
Двійкова система дозволяє кодувати і текстову інформацію. Вісім двійкових розрядів достатньо для кодування 256 різних символів.
Першим міжнародним кодом став стандартний 7-бітний код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американський стандартний код для обміну інформацією). Поява даного коду в 1963 р зіграло значну роль, оскільки до цього різні комп'ютери просто не могли взаємодіяти один з одним. Кожен виробник по-своєму уявляв символи алфавіту, цифри і керуючі коди.
В одних тільки апаратних засобах корпорації IBM використовувалося дев'ять різних наборів кодування символів. Але взаємодія між комп'ютерами стало нагальною потребою. У 1961р комітет Американського національного інституту стандартів (ANSI), в якому була представлена велика частина виробників комп'ютерів, приступив до розробки міжнародного стандарту. Комітету знадобилося понад два роки, щоб проаналізувати позиції всіх сторін, знайти компроміс і завершити розробку універсального коду. Код ASCII став спільним знаменником для комп'ютерів, які раніше не мали один з одним нічого спільного. Всім буквах, цифрам, знакам і іншим символам (керуючим кодами) були поставлені у відповідність стандартні числові значення. Код ASCII підтримував 128 символів, що включають великі і малі символи латиниці, цифри, спеціальні знаки і керуючі коди. Базова таблиця кодування цього коду, починаючи з 32-го коду, наведена в таблиці ASCII. Коди 0 ÷ 31 використані в даній таблиці як службові і керуючі.
Потім 7-бітний код ASCII був розширений до 256 символів і прийнятий як 8-бітний міжнародний стандарт ASCII-2, причому коди з 128 по 256 цього стандарту були задіяні для національних мов різних країн. Для СРСР в цій області була введена національна кодування ЯКІ-8 (код обміну інформацією, восьмизначний). Код ASCII залишився однією з небагатьох технологій, якій вдалося успішно пройти крізь десятиліття і дожити до наших днів. Сьогодні на основі коду ASCII випускається обладнання вартістю в мільярди доларів, більшість операційних систем до цих пір є сумісним з ASCII.
Існує кілька різних кодових таблиць для українського алфавіту. Так, кодування Windows-1251 була введена компанією Microsoft і, з огляду на широке поширення операційної системи Windows та інших програмних продуктів компанії в СНГ, вона набула широкого поширення і використовується в персональних комп'ютерах (ПК), які працюють на цій платформі.
2. Одиниці вимірювання інформації, представлення інформації в пам′яті ЕОМ.
Одним бітом можна виразити два поняття: 0 або 1 (ні або так, хибне або істинне). Якщо кількість бітів збільшити до двох, то тоді можна вже закодувати чотири поняття : 00, 01, 10, 11. Трьома бітами кодують вісім понять: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Збільшуючи на одиницю кількість розрядів в системі двійкового кодування, ми збільшуємо в два рази кількість значень, які можуть бути виражені в цій системі кодування, тобто кількість значень вираховується за формулою:
N = 2 m
де N — кількість незалежних значень, що кодуються, m — розрядність двійкового кодування.
Біт – це основна одиниця інформації, яка приймає значення 0 (вимкнено) або 1 (ввімкнено). Біт є мінімальною одиницею кількості інформації.
Найменшою одиницею об’єму даних прийнято вважати байт — групу з 8 бітів. Байтом можна закодувати, наприклад, один символ текстової інформації. Наступним одиницями кодування є:
кілобайт (Кбайт): 1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;
мегабайт (Мбайт): 1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт;
гігабайт (Гбайт): 1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт;
терабайт (Тбайт): 1 Тбайт = 210 Гбайт = 1024 Гбайт.
Саме в таких одиницях вимірюється ємність даних в інформатиці.
Деякі допоміжні дані для вимірювання ємності інформації.
1 символ = 8 біт = 1 байт
1 біт = 1/8 байт
1Кбіт = 1/8 Кбайт
1 Кбіт = 1024 біт = 128 байт (1024 : 8 = 128)
1 Кбайт = 8 Кбіт
1 Мбайт = 8 Мбіт
1 Мбіт = 1/8 Мбайт
8 Мбіт/секунду = 1 Мбайт/секунду
3. Організація і представлення інформації в комп′ютері. Поняття файлу, програми.
Одним з основних понять при роботі з комп’ютером є поняття файлової системи.
Файлом називається іменована область на диску комп’ютера. Мається на увазі, що певний вид інформації (графічна, текстова, звукова, відео та ін.) має унікальне ім’я, яке використовується для пошуку інформації та для того, щоб користувач мав змогу визначити тип інформації за іменем файла. У ім’я файла також входить розширення файла. Розширення вказує користувачеві, який тип інформації зберігається у файлі.
У найбільш поширених системах ім’я файлу та його розширення розділяються крапкою. Розширення файлу складається з трьох літер, а ім’я – максимум з 256 символів у Windows.
Наприклад, REFERAT.DOC, TRAIN.BMP, SCHOOL.AVI.
Перший файл, очевидно, зберігає документ з рефератом, другий – графічне зображення потягу, третій – відеозапис шкільного свята.
Всі файли поділяються на ті, що зберігають програми і призначені для виконання, та файли, що зберігають іншу інформацію. Загальноприйнятими розширеннями файлів першої категорії є COM, EXE, BAT.
Файли другої категорії можуть мати розширення:
DOC, TXT, LEX, WRI – текстові файли;
BMP, GIF, JPG, RLE, WMF – графічні файли;
AVI, MPG, DAT – відеофайли;
WAV, PCM, MP3 – звукові файли;
Крім основних вищеперерахованих розширень є дуже багато інших, і вони використовуються різними програмами.
Файли зберігаються на дисках. На диску може бути кілька мільйонів або навіть мільярдів файлів. Для того, щоб зробити зручним їх пошук, вони зберігаються в директоріях (або каталогах, папках), відсортовані по темах та належностях до певних програм. Ця ситуація схожа на розміщення документації деякої організації: в одній шафі зберігаються документи для податкової інспекції, в іншій – наукові розробки, в третій – замовлення, і т.д. В кожній шафі є, скажімо, 12 ящичків, по одному на кожен місяць року, в кожному ящику документи розділено по папках в алфавітному порядку, і т.д.
На кожному диску комп’ютера є так звана головна (або коренева) директорія (тільки одна на кожен диск), в якій можуть зберігатися як файли, так і інші директорії. Ці директорії є директоріями другого рівня. В цих директоріях також можуть зберігатися файли і директорії, які відносяться до другого рівня. Рівнева (або деревовидна) структура файлів дає змогу користувачеві швидко знайти необхідний файл.
Наприклад, в системі Windows всі документи зберігаються в директорії Мои Документы, директорія VIDEO напевне зберігає відеофайли.
Для того, щоб вказати місцезнаходження файла, існує поняття шляху до файла. Наприклад, шлях C:\MUSIC\VV\tanci.wav вказує, що звуковий файл із записом пісні гурту “Воплі Відоплясова” “Танці” зберігається у директорії VV, яка, в свою чергу, знаходиться у директорії MUSIC, що розташована у кореневій директорії диску С.
Потрібно зазначити, що назви дисків комп’ютера мають певну систему: дисководи для гнучких дисків позначаються літерами А, В, жорсткі диски – літерами С, D, E, і т.д. за кількістю дисків. Якщо в склад комп’ютера входить пристрій для читання лазерних дисків, то він зазвичай є останнім у списку дисків комп’ютера.
Диски бувають логічними та фізичними. Фізичні диски – це, по суті, механічні пристрої. Їх може бути кілька (зазвичай, максимум два). На фізичному диску може бути один або декілька логічних дисків. Вони і позначаються літерами: спочатку перелічуються логічні диски на першому фізичному диску, потім на другому.
Формат запису імені диску такий: спочатку записується літера диску, потім двокрапка.
Наприклад, С:
Як видно з прикладу шляху до файла, спочатку записується ім’я диску, потім зворотна риска дробу “\”, що позначає кореневу директорію, потім імена директорій із завершальною зворотною рискою дробу (MUSIC\) – це відрізняє ім’я файла від імені директорії, потім – ім’я файлу з розширенням. Шлях до файлу записується у зворотному порядку до того, як би ми охарактеризували місцезнаходження файла.
Шлях до файла необхідний для того, щоб вказати якійсь програмі, який файл вона може використати, тому що файлів з іменем, скажімо, KURSOVA.TXT може бути декілька, але вони знаходяться в різних директоріях. В одній директорії може бути тільки один файл з даним іменем.
Структура файлів та команди для роботи з ними складають файлову систему.
4. Історія розвитку обчислювальної техніки.
5. Поняття мови програмування, програмного коду, середовища розробки програм
Комп'ютерна програма - це набір інструкцій у вигляді слів, цифр, кодів, схем, символів чи у будь-якому іншому вигляді, виражених у формі, придатній для зчитування комп'ютером, які приводять його у дію для досягнення певної мети або результату
Алгори́тм — набір інструкцій, які описують порядок дій виконавця, щоб досягти результату розв’язання задачі за скінченну кількість дій; система правил виконання дискретного процесу, яка досягає поставленої мети за скінченний час. Для візуалізації алгоритмів часто використовують блок-схеми.
Мова програмування - це штучна мова, створена для передачі команд машинам, зокрема комп'ютерам. Мови програмування використовуються для створення програм, котрі контролюють поведінку машин, та запису алгоритмів (Список мов програмування).
Перш за все, слід пам'ятати, що вивченням мови програмування - це знайомство з формальними правилами запису алгоритмів для їх подальшого виконання комп'ютером. Формальність ця виникає з самих принципів, закладених в архітектуру обчислювальних пристроїв, і жорсткості математичної логіки.
Рейтинг мов програмування 2016 року IEEE Spectrum
Кожна мова має свої найпоширеніші сфери використання, наприклад: «Which Programming Language Should You Learn To Make Money?»
- Python/Ruby/PHP -Серверний бік (англ. «Server-side») для веб-сайтів і мобільних додатків.
- Objective-C -IPhone-додатки.
- HTML -Розробка користувацьких інтерфейсів для веб-сайтів. Мова розмітки для розробки веб-сайтів, «будівельний блок» веб-сайтів. + CSS -Користувацькі інтерфейси для веб-сайтів. Мова подання для HTML.
- JavaScript -Користувацький бік веб-сайтів, використовується для управління HTML/CSS, JQuery Це в загальному.
- Java/.Net -Android-програмування. Серверний бік для веб-сайтів, найбільш популярна серед великого бізнесу.
- C/C++ -Високопродуктивні додатки (торгівля акціями) або графіка (відеоігри).
Найцікавішим для початківця є ВЕБ. Він також являється і одним з найпопулярніших на даний момент. Основою для програмування ВЕБ сторінок є мова HTML.
Веб-програмування - галузь веб-розробки і різновид дизайну, в завдання якої входить проектування користувацьких веб-інтерфейсів для сайтів або веб-додатків. Веб-дизайнери проектують логічну структуру веб-сторінок, продумують найбільш зручні рішення подачі інформації, а також займаються художнім оформленням веб-проекту.
У найпростішому випадку Web-сторінка являє собою гіпертекстовий документ, який зберігається у вигляді текстового файла, як правило, з розширенням .htm або .html Для оформлення гіпертекстових документів використовується спеціальна мова розмітки, яка називається HTML.
Теоретично гіпертекст — це усього лише зручний спосіб представлення інформації. Але на практиці гіпертекст — це можливість зробити посилання на інші документи за допомогою слів, фраз, малюнків. Ім’я кожного з цих місць можна зв'язати з іншим документом, у якому міститься більш докладна інформація. Коли користувач вибирає посилання в першому документі, браузер відкриває другий документ із більш докладними даними.
Web-сторінки є базовими документами World Wide Web і створюються у HTML. Сторінки можуть бути як частиною Web-сайту, так і самостійними документами. HTML-сторінка містить HTML-теги, що надають інформацію про структуру сторінки, її вигляд та вміст. Web-браузери використовують цю інформацію для визначення способу відображення сторінки.
До створення Web-сторінок існує три загальних підходи:
Високий рівень - створення документу звичайними засобами з наступною його конвертацією в HTML,
Середній рівень - створення Web-сторінки в спеціалізованому HTML-редакторі,
Низький рівень - створення Web-сторінки безпосередньо в HTML-кодах.
Перший підхід не вимагає жодних знань мови HTML. Документ створюється в довільному текстовому редакторі у форматі, в якому він буде відображатись у Web-браузері. Після створення документ конвертується у HTML-код. Наприклад, Microsoft Word дозволяє зберегти відкритий документ у форматі HTML. Але цей підхід має суттєві недоліки: по-перше, код, що отримано в результаті конвертації є досить громіздким і незручним для подальшого редагування, а по-друге, можливості Web-сторінки, що отримана таким шляхом, досить обмежені, оскільки від початку створюється не HTML-документ, а, наприклад, Word-документ.
Другий підхід є найзручнішим з точки зору співвідношення часу, що витрачається на створення Web-сторінки, та можливостей цієї сторінки, отриманих за допомогою спеціалізованого HTML-редактора. Такі HTML-редактори, як правило, дозволяють створювати Web-сторінки подібно, як створюються документи у текстових процесорах, із форматуванням тексту, графіки, таблиць та інших елементів сторінки за принципом WYSIWYG (What You See Is What You Get - "що бачиш, те і отримаєш"), при цьому сам документ зберігається відразу у HTML-коді. Крім того, такі HTML-редактори дозволяють безпосередньо редагувати HTML-код. Ефективність отриманого коду при цьому підході залежить від ефективності та можливостей вибраного редактора.
Третій підхід вимагає глибокого знання мови HTML. Редагування Web-сторінок відбувається у форматі, дещо незручному для сприйняття початківцем. Однак при такому підході можна створити дуже ефективний HTML-код, що забезпечить максимальну інформативність сторінки при її мінімальному об'ємі. Крім того, в такому випадку Web-дизайнеру доступні всі можливості мови HTML, які можуть не бути реалізовані у спеціалізованих HTML-редакторах.
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ
1. Зразок індивідуального завдання: Артеріальна гіпертензія