Як комп'ютер обробляє інформацію. Види інформації, оброблювані комп'ютером (числова, символьний, графічна, звукова) Комп'ютер обробляє різну інформацію

Випадок на екзамені.
Професор. Як працює трансформатор?
Студент. У-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у ...

Ми давно вже звикли до персональних. Включаємо їх і працюємо, власне кажучи, ні мало не замислюючись над тим, як вони влаштовані і як працюють. Все це завдяки тому, що розробники ПК і програмного забезпечення до них навчилися створювати надійні продукти, які не дають нам приводу зайвий раз замислитися над пристроєм комп'ютера або обслуговуючих його програм.

Проте, ймовірно, читачам блогу цікаво дізнатися про принципи роботи комп'ютера і програмного забезпечення. Цьому і буде присвячена серія статей, які публікуються в рубриці «Як працює ПК».

Як працює ПК: частина 1. Обробка інформації

Комп'ютер для автоматизації процесів обробки інформації. Він влаштований відповідним чином, щоб мати всі можливості для успішного виконання свого призначення.

Для того щоб обробляти в комп'ютері інформацію, з нею необхідно робити наступні основні операції:

– вводити інформацію у комп'ютер:

Ця операція потрібна для того, щоб комп'ютера було що обробляти. Без можливості введення інформації в комп'ютер він стає як би річчю в собі.

– зберігати введену інформацію у комп'ютері:

Очевидно, що якщо дати можливість вводити інформацію в комп'ютер, то треба і мати можливість цю інформацію в ньому зберігати, і потім використовувати в процесі обробки.

– обробляти введену інформацію:

Тут треба розуміти, що для обробки введеної інформації потрібні певні алгоритми обробки, інакше ні про яку обробці інформації мови бути не може. Комп'ютер повинен бути забезпечений такими алгоритмами і повинен вміти їх застосовувати до інформації, що вводиться з тим, щоб «правильно» перетворювати її в вихідні дані.

– зберігати оброблену інформацію,

Так само як і зі зберіганням введеної інформації, в комп'ютері повинні зберігатися результати його роботи, результати обробки вхідних даних з тим, щоб надалі ними можна було б скористатися.

– виводити інформацію з комп'ютера:

Ця операція дозволяє вивести результати обробки інформації в зрозумілому людині для користувачів ПК вигляді. Зрозуміло, що дана операція дає можливість скористатися результатами обробки інформації на комп'ютері, інакше ці результати обробки так і залишилися б всередині комп'ютера, що зробило б їх отримання абсолютно безглуздим.

Найважливіше вміння комп'ютера - це обробка інформації, так як його принадність якраз і полягає в тому, що він може інформацію перетворювати. Всі пристрій комп'ютера обумовлено вимогою обробки інформації в найкоротші терміни, найбільш швидким способом.

Під обробкою інформації на комп'ютері можна розуміти будь-які дії, які перетворюють інформацію з одного стану в інший. Відповідно, комп'ютер має спеціальний пристрій, зване, яке призначено винятково для надзвичайно швидкої обробки даних, зі швидкостями, що доходять до мільярдів операцій в секунду.

процесор

Необхідні для обробки дані процесор отримує (бере) з - від пристрою, призначеного для тимчасового зберігання як вхідних, так і вихідних даних. Там же в оперативній пам'яті знаходиться і місце для зберігання проміжних даних, що формуються в процесі обробки інформації. Таким чином, процесор як отримує дані з оперативної пам'яті, так і записує оброблені дані в оперативну пам'ять.

Оперативна пам'ять (ОЗУ)

Нарешті, для введення і виведення даних до комп'ютера підключаються, які дозволяють вводити інформацію, що підлягає обробці, і виводити результати цієї обробки.

Зовнішній вінчестер, зовнішнє DVD-пристрій, флешка, клавіатура, миша

Процесор і оперативна пам'ять працюють з однаково великою швидкістю. Як вже говорилося вище, швидкість обробки інформації може становити не один мільйон і мільярди операцій в секунду. Ніяке зовнішнє пристрій введення і виведення інформації не може працювати на таких швидкостях.

Тому для їх підключення в комп'ютері передбачені спеціальні контролери пристроїв введення-виведення. Їх завдання полягає в тому, щоб узгодити високі швидкості роботи процесора і оперативної пам'яті з відносно низькими швидкостями введення і виведення інформації.

Ці контролери підрозділяються на спеціалізовані, до яких можуть бути підключені тільки спеціальні пристрої, і універсальні. Прикладом спеціалізованого пристрою контролера служить, наприклад, відеокарта, яка призначена для підключення до комп'ютера монітора.

Універсальний - значить придатний для багатьох цілей, що виконує різноманітні функції. Давайте згадаємо Комп'ютер - універсальна машина для роботи з інформацією в самих різних видах людської діяльності. !! Обробка інформації Передача інформації Зберігання інформації

Наука інформатика займається вивченням всіляких способів передачі, зберігання і обробки інформації. Давайте згадаємо Даними називають найрізноманітнішу інформацію, представлену у формі, придатній для обробки комп'ютером. Комп'ютер обробляє дані за заданими програмами. !!

Апаратне забезпечення ПК Основні пристрої Системний блок Монітор Клавіатура Додаткові пристрої Пристрої введення Пристрої виведення Пристрої зберігання Пристрої передачі Мінімально необхідний комплект для роботи користувача Розширює можливості користувача Пристрої ПК Комп'ютер (обчислювач) - електронна машина для роботи з інформацією

Головним в комп'ютері є системний блок, що включає в себе процесор, оперативну пам'ять, жорсткий диск, блок живлення і інші складові. Як влаштований комп'ютер ПроцессорПроцессор Довготривала пам'ять пам'ять (жорсткий диск) Довготривала пам'ять пам'ять (жорсткий диск) Оперативна пам'ять Блок живлення Інші складові

НЖМД (вінчестер) НГМД CD і DVD-ROM CD і DVD-RW Флеш-пам'ять Знімні диски Картки пам'яті Пристрої пам'яті і обробки ВНУТРЕННЯЯВНЕШНЯЯ довгострокова Оперативна пам'ять (ОЗУ - RAM) Постійна пам'ять (ПЗУ - ROM) Кеш-пам'ять ОБРОБКА Процесор Пам'ять складається з осередків однакового розміру (1 байт \u003d 8 біт). Кожна комірка пам'яті має свою унікальну адресу.

Найголовніше Вивченням всіляких способів передачі, зберігання і обробки інформації займається наука інформатика. Зберігати, обробляти і передавати інформацію людині допомагає комп'ютер універсальна машина для роботи з інформацією. В апаратне забезпечення комп'ютера розрізняють пристрої введення, обробки, зберігання і виведення інформації. Пристрої введення інформації це клавіатура, миша, сканер, мікрофон тощо. Пристрій обробки інформації процесор. Пристрої зберігання інформації оперативна пам'ять, зовнішня пам'ять на жорстких дисках. Пристрої виведення інформації монітор, принтер, акустичні колонки.

Інформація Відомості про цікавить нас предмет Комп'ютер Універсальне програмноуправляемое пристрій для обробки інформації Процесор Пристрій, призначений для обчислень, обробки інформації та управління роботою комп'ютера Оперативна пам'ять Інформація в цій пам'яті знаходиться тільки під час роботи комп'ютера Жорсткий диск Використовується для тривалого зберігання інформації Клавіатура Ваш пристрій для введення інформації шляхом натискання клавіш Монітор Пристрій візуального відображення інформації Миша Пристрій для швидкого переміщення по екрану і вибору потрібної інформації Принтер Пристрій для друку інформації на папері Дані Інформація, подана у формі, придатній для обробки комп'ютером Апаратне забезпечення Сукупність усіх пристроїв комп'ютера Запитання і завдання ?? 15 стр. 14

Знайдіть і закресліть «зайве» пристрій в кожній групі. Питання і завдання ?? Графічний пристрій Джойстик Принтер Монітор графічний пристрій Джойстик Принтер Монітор Сканер Клавіатура Монітор Мікрофон Сканер Клавіатура Монітор Мікрофон Клавіатура Миша Сканер Акустичні колонки Клавіатура Миша Сканер Акустичні колонки Принтер Монітор Сканер Навушники Принтер Монітор Сканер Навушники Перевірка 17 стор. 15

Ось ми вже познайомилися з пристроєм комп'ютера ... Але так і не зрозуміли головного - як саме він працює? Якою мовою спілкується з людиною? Як вдається йому розуміти і обробляти стільки різної інформації - текст, картинки, звуки?

Людині це вдається просто - ми навіть не замислюємося, як саме наш мозок справляється з усіма цими видами інформації. Але ж комп'ютер - не людина. Ні очей, ні вух у нього немає, немає і мозку - в звичному нам розумінні цього слова. Думати, розмірковувати комп'ютер не може. А значить, потрібно якось переводити все інформацію, яку ми «скармливаем» нашому комп'ютера, на зрозумілий йому язик.

А розуміє комп'ютер тільки одну мову - цифровий! А в його абетці немає букв - одні цифри - не дарма ж комп'ютерну мову називають ще й «цифровим». Та й цифр трохи - всього дві: 0 і 1.

Хороша азбука, що й казати! Таку навіть першокласник вивчить за секунду ... Та тільки мала - чи багато слів складеш з її «букв»?

Трохи. Але для комп'ютера - цілком достатньо. «Слова» ці, на відміну від людської мови, однакові по довжині, в кожному з них - рівно вісім знаків. І виглядають ці «слова» ось так:
10101000 10001111 10000110

Така система рахунку називається «двійковій» - саме тому, що заснована вона всього на двох цифрах. Але завдяки їй можна описати все, що завгодно: кожне бінарне «слово» може позначати не тільки цифри, але і букви ...

Ось в нескінченний ряд цих «слів» і перетворюється вся інформація, яка надходить в комп'ютер. І саме в такому вигляді вона зберігається і обробляється - а потім, коли це потрібно людині, знову перетворюється в звичні звуки, букви, картинки ...

Чому було обрано саме такий, не самий зручний і практичний «алфавіт»? Причина проста: адже вся інформація в комп'ютері переноситься електричним струмом - точно так само, як кров розносить кисень по всьому нашому тілу. А який найпростіший спосіб змусити ток передавати інформацію? Або дати йому доступ до якогось важливого ділянці, або ні. Якщо сигнал є - ми отримуємо одиницю. Немає струму - ясна річ, перед нами нуль. Якби ми захотіли закласти в комп'ютерний алфавіт більшу кількість сигналів, нам довелося б проробляти з електричним струмом більш складні операції - наприклад, постійно змінювати напругу. А так все зручно і просто - або сигнал є, або його немає!

Звичайно, виконавчі числа іноді здаються громіздкими - наприклад, число 254 в двійковій системі виглядає так:
11111110

Але це тільки здається. І ось тобі дуже простий, але вражаючий фокус для ваших знайомих. Як ти думаєш, скільки серед них можна показувати за допомогою пальців рук? Тобі здається - десять? А ось і не вгадали: в двійковій системі за допомогою десяти пальців ти зможеш показати +1024 числа - будь-яке число від 0 до 1023!
0 на довічним мовою - це 0000000000
1023 – 1111111111

Неважко здогадатися, що двійковий «нуль» буде відповідати зігнутому пальцю, а одиниця-розігнути!

Точно так же ти зможеш довести, що число 4 і 100 - це одне і те ж. І це правда - якщо число 4 належить до нашої, десятковій системі, а 100 - до двійковій.

Майже в кожному будинку є комп'ютер і навіть не один, а кілька. Але мало хто розуміє, як комп'ютер обробляє інформацію і розуміє нас. Якщо ви недавно закінчили школу або ще вчитеся, то на уроках інформатики напевно проходили цю тему, а ось більш старше покоління цього напевно не знає і навіть не замислюється про те, що «розмовляє» з комп'ютером на мові цифр в двійковій системі числення.

Вся цифрова інформація передається в бітах. біт - це одиниця інформації, яку розуміє комп'ютер. Все, що ми робимо на комп'ютері перекладається в спеціальний двійковий код, Який складається з 0 і 1. Якщо є сигнал, то це 1, якщо сигналу немає, то це 0. Для комп'ютера це не числа, а сигнали. Є сигнал, немає сигналу. Будь-яку цифру комп'ютер розуміє по своєму - в двійковій системі.

0 - 0 (нуль)

1 - 1 (один)

2 - 10 (один-нуль) (одна одиниця другого розряду)

3 - 11 (один-один)

4 - 100 (один-нуль-нуль) (одна одиниця третього розряду

5 - 101 (один-нуль-один)

6 - 110 (один-один-нуль)

7 - 111 (один-один-один)

8 - 1000 (один-нуль-нуль-нуль) (одна одиниця четвертого розряду)

9 - тисяча один (один-нуль-нуль-один)

10 - 1010 (один-нуль-один-нуль)

Якщо ви хочете зрозуміти мову комп'ютера, необхідно вивчити двійкову систему обчислення.

Нулі і одиниці в комп'ютері називають битами , А групи з восьми бітів називають байтами .

В один байт можна записати число від 0 до 255.

У двох байтах можна записати число від 0 до 65535.

У трьох байтах можна записати число від 0 до 16 мільйонів.

наприклад,

числа 2000 \u003d 00000111 11010000

записується в двох байтах, по 8 бітів в кожному.

З числами більш-менш зрозуміло, а як же комп'ютер розуміє текст?

Будь-які літери комп'ютер переводить в числа. Перетворивши букву в число, комп'ютер перетворює число в сигнали і записує їх, як і числа, - битами, з яких збираються байти:

А - 192 - 11000000

Б - 193 - 11000001

В - 194 - 11000010

Г - 195 - 11000011

Повна таблиця кодів російського алфавіту Ascii

Натискаючи на клавішу клавіатури ви даєте комп'ютера сигнал в двійковій системі числення, (кожної клавіші відповідає свій код). Він розуміє її і за допомогою спеціальної програми переводить цей сигнал в зрозумілий для нас символ і виводить його на монітор. Грубо кажучи, виходить, що клавіатура служить перекладачем між нами і комп'ютером.

Теж саме відбувається і з графічною інформацією. Для того, щоб зберегти картинку і працювати з нею на комп'ютері, її необхідно перетворити в сигнали, тобто оцифрувати . Для цієї мети можна скористатися або цифровим фотоапаратом або відеокамерою.

Кожна точка має свій код:

Чорна точка: 0, 0, 0;

Біла точка: 255, 255, 255;

Коричнева: 153, 102, 51;

І т. Д. У кожного кольору - свій шифр (код кольору).

Таблиця
відповідності кольорів їх шістнадцяткові
RGB-складовим .

Російська назва	In English	Код / Сode
білосніжний	Snow	FFFAFA
Примарно-білий	Ghostwhite	F8F8FF
Білий-антик	Antique White	FAEBD7
кремовий	Cream	FFFBF0
персиковий	Peachpuff	FFDAB9
Білий-навахо	Navajo White	FFDEAD
шовковий відтінок	Cornsilk	FFF8DC
Слонова кістка	Ivory	FFFFF0
лимонний	Lemon Chiffon	FFFACD
Морська раковина	Seashell	FFF5EE
медовий	Honeydew	F0FFF0
Лазурний	Azure	F0FFFF
Блідо-ліловий	Lavender	E6E6FA
Блакитний з червоним відливом	Lavender Blush	FFF0F5
Тьмяно-рожевий	Misty Rose	FFE4E1
білий	White (*)	FFFFFF
чорний	Black (*)	000000
Тьмяно-сірий	Dim Gray	696969
Синювато-сірий	Slate Gray	708090
Грифельно-сірий	Light Slate Gray	778899
сірий	Gray	BEBEBE
Світло сірий	Light Gray	C0C0C0
сірий нейтральний	Medium Gray	A0A0A4
Темно-сірий	Dark Gray	808080
Опівнічно-синій	Midnight Blue	191970
Темно синій	Navy (*), Dark Blue	000080
волошковий	Cornflower	6495ED
Грифельно-синій	Slate Blue	6A5ACD
Світлий грифельно-синій	Light Slate Blue	8470FF
блакитний королівський	Royal Blue	4169E1
синій	Blue	0000FF
Небесно-блакитний	Sky Blue	87CEEB
Небесно-блакитний світлий	Light Sky Blue	87CEFA
Синій зі сталевим відтінком	Steel Blue	4682B4
Блакитний зі сталевим відтінком	Light Steel Blue	B0C4DE
Світло синій	Light Blue	A6CAF0
Синій з пороховим відтінком	Powder Blue	B0E0E6
Блідо-бірюзовий	Pale Turquoise	AFEEEE
бірюзовий	Turquoise	40E0D0
Зеленувато-блакитний	Cyan (*)	00FFFF
світлий ціан	Light Cyan	E0FFFF
темний ціан	Dark Cyan	008080
Сіро-синій	Cadet Blue	5F9EA0
Аквамарин	Aquamarine	7FFFD4
Колір морської хвилі	Seagreen	54FF9F
Колір морської хвилі, світлий	Light Seagreen	20B2AA
Блідо-зелений	Pale Green	98FB98
Весняно-зелений	Spring Green	00FF7F
Зелена галявина	Lawn Green	7CFC00
зелений	Green (*)	00FF00
Середньо-зелений	Medium Green	C0DCC0
Темно-зелений	Dark Green	008000
Зеленувато-жовтий	Chartreuse	7FFF00
Зелено-жовтий	Green Yellow	ADFF2F
Лимонно-зелений	Lime Green	32CD32
Жовто-зелений	Yellow Green	9ACD32
зелений лісовий	Forest Green	228B22
хакі	Forest Green	F0E68C
Блідо-золотистий	Pale Goldenrod	EEE8AA
Світло-жовтий золотистий	Light Goldenrod Yellow	FAFAD2
Світло-жовтий	Light Yellow	FFFFE0
жовтий	Yellow (*)	FFFF00
Темно-жовтий	Dark Yellow	808000
Золотий	Gold	FFD700
Світло-золотистий	Light Goldenrod	FFEC8B
золотистий	Goldenrod	DAA520
жовтуватий	Burly Wood	DEB887
Рожево-коричневий	Rosy Brown	BC8F8F
Шкіряно-коричневий	Saddle Brown	8B4513
охра	Sienna	A0522D
бежевий	Beige	F5F5DC
пшеничний	Wheat	F5DEB3
Рудувато-коричневий	Tan	D2B48C
шоколадний	Chocolate	D2691E
цегляний	Firebrick	B22222
коричневий	Brown	A52A2A
Сомон	Salmon	FA8072
світлий Сомон	Light Salmon	FFA07A
помаранчевий	Orange	FFA500
кораловий	Coral	FF7F50
кораловий світлий	Light Coral	F08080
Оранжево-червоний	Orange Red	FF4500
червоний	Red (*)	FF0000
Темно червоний	Dark Red	800000
теплий рожевий	Hot Pink	FF69B4
рожевий	Pink	FFC0CB
Світло рожевий	Light Pink	FFB6C1
Червоно-фіолетовий блідий	Pale Violet Red	DB7093
Темно-бордовий	Maroon (*)	B03060
Червоно-фіолетовий	Violet Red	D02090
фуксин	Magenta (*)	FF00FF
фуксин темний	Dark Magenta	800080
фіолетовий	Violet	EE82EE
Темно фіолетовий	Plum	DDA0DD
орсель	Orchid	DA70D6
Фіолетово-синій	Blue Violet	8A2BE2
пурпурний	Purple	A020F0

Якщо кожен колір передавати трьома байтами, то можна зашифрувати більш 16 мільйонів квітів.

Звук і відеоінформація теж оцифровується, і перекладається в біти і байти. Для цього служить.

Ось таким чином комп'ютер розуміє нас і обробляє всю інформацію. Весь світ навколо складається з цифр і сигналів.

Глава 1. Функції комп'ютера

Структура і функції комп'ютера, якщо розглядати їх на самому верхньому рівні абстракції, по суті досить прості.

У найзагальнішому сенсі таких функцій всього чотири:

Обробка даних;

Збереження даних;

Переміщення даних;

Управління.

На рис. 1.1 представлені базові функції, які виконує комп'ютер.

Операційне середовище (джерела і приймачі даних)

Мал. 1.1. Базові функції комп'ютера

Комп'ютер, природно, в першу чергу зобов'язаний обробляти дані , які можуть приймати самі різні форми, а діапазон виконуваних операцій по їх обробці також може бути дуже широкий. Однак, як буде показано нижче, все розмаїття операцій може бути зведене до небагатьох базових типів або методам обробки.

Істотне місце займає і функція зберігання даних . Навіть якщо комп'ютер обробляє дані на ходу, тобто в міру їх надходження із зовнішнього середовища, причому результат також негайно відправляється одержувачу, комп'ютер повинен мати здатність, хоча б тимчасово, зберігати проміжні результати і фрагменти даних, які обробляються в поточний момент часу. Таким чином, комп'ютер повинен виконувати функцію зберігання даних хоча б і на короткий час. Але в більшості випадків цього недостатньо. Від комп'ютера найчастіше слід дотримуватися функції довготривалого зберігання даних, які можуть оброблятися або оновлюватися в міру необхідності.

Комп'ютер повинен також мати здатність переміщати дані , причому в обидві сторони, тобто отримувати первинні дані із зовнішнього середовища і відправляти результати обробки зовнішнім абонентам. Середовище, в якому "живе" комп'ютер, складається з пристроїв, що грають або роль джерел даних, або роль приймачів інформації. Процес переміщення даних між комп'ютером і зовнішнім середовищем прийнято називати процесом введення-виведення , а пристрої, що входять до складу операційного середовища, - периферійними пристроями (або пристроями введення-виведення). Коли дані передаються на велику відстань, тобто виконується обмін даними з віддаленими пристроями, цей процес прийнято називати передачею даних .

І, нарешті, всі ці три функції повинні виконуватися в певній послідовності, тобто від комп'ютера потрібно ще і виконання функції управління . В кінцевому рахунку, функція управління, в основному, лягає на плечі того, хто постачає комп'ютер послідовністю команд - програми. У самому ж комп'ютер підтримує програму управління зводиться до розподілу ресурсів і "диригування" виконанням інших функцій в процесі виконання команд, заданих програмою.

На цьому, найзагальнішому, рівні аналізу безліч операцій, які виконуються в комп'ютері, можна розділити на обмежене число видів. На рис. 1.2 схематично показані чотири основних види операцій.

Мал. 1.2. Основні типи операцій в комп'ютері:

а - переміщення даних від одного абонента до іншого;

б - зберігання даних; в, г - перетворення даних.

Комп'ютер може працювати як пристрій переміщення даних від одного абонента до іншого (рис.1.2, а) , причому дані передаються без зміни сенсу міститься в них інформації.

Другий варіант - комп'ютер функціонує як пристрій зберігання даних (рис. 1.2,6), забезпечуючи циркуляцію інформації в обидва боки між периферійними пристроями та засобами виконання функції зберігання (тобто дані записуються в комп'ютер або зчитуються з комп'ютера).

Останні два варіанти включають обробку (перетворення) даних - перетворені дані або витягуються з сховища, і туди ж відправляються результати (рис. 1.2, в), або дані надходять із зовнішнього середовища, а результати відправляються в сховище (рис.1.2, г ).

Наведені міркування можуть здатися занадто вже абстрактними, узагальненими настільки, що не мають ніякого практичного застосування. Але це не так - навіть на верхньому рівні абстрагування можна було б більш детально диференціювати його функції.

Можливості підстроювання конфігурації комп'ютера під перелік виконуваних функцій дуже обмежені. Основна причина цього - комп'ютер за самою своєю природою орієнтований на виконання найрізноманітніших завдань, а тому практично вся його спеціалізація проявляється на стадії програмування, а не на стадії проектування.

На рис. 1.3 в найзагальнішому вигляді представлений комп'ютер в його відносинах із зовнішнім світом. Комп'ютер є об'єктом, здатним деяким чином взаємодіяти із зовнішнім по відношенню до нього середовищем через зв'язку, які можна розділити на дві групи - зв'язку з локальним периферійним обладнанням та зв'язку для передачі даних на велику відстань. Надалі увагу, в основному, буде зосереджено на внутрішній структурі комп'ютера.

Мал. 1.3. Комп'ютер як елемент інформаційного середовища

На рис. 1.4 в найзагальнішому вигляді представлена \u200b\u200bвнутрішня структура комп'ютера.

Мал. 1.4. Внутрішня структура комп'ютера

Основні компоненти структури комп'ютера:

процесор- управляє функціонуванням всієї системи і виконує функції обробки інформації.

оперативна пам'ять - зберігає програми і всю інформацію, необхідну для іхвиполненія.

пристрої введення-виведення - переміщують дані між комп'ютером і зовнішнім світом.