раскрыть три вопроса

ВВЕДЕНИЕ
1. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ. ПРЯМОЙ, ОБРАТНЫЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОДЫ
2. РАЗНОВИДНОСТИ АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ
3. АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ, СЕТЬ НТЕРНЕТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

раскрыть три вопроса

Знаковым разрядом обычно является крайний левый разряд в разрядной сетке. В дальнейшем при записи кода знаковый раз­ряд от цифровых условимся отделять запятой. Если количество разрядов кода не указано, будем предполагать, что под запись кода выделен один байт.
Пример. В случае, когда для записи кода выделен один байт, для числа+1101 прямой код 0,0001101, для числа —1101 прямой код 1,0001101.
Обратный код. Обратный код для положительного числа совпадает с прямым кодом. Для отрицательного числа все циф­ры числа заменяются на противоположные (инвертируются), а в знаковый разряд заносится единица.
Для числа +1101 прямой код 0,0001101; обратный код 0,0001101. Для числа -1101 прямой код 1,0001101; обратный код 1,1110010.
Дополнительный код. Дополнительный код положи­тельного числа совпадаетс прямым кодом. Для отрицательного числа дополнительный код образуется путем получения обратно­го кода и добавлением к младшему разряду единицы.
Пример. Для числа +1101: прямой код — 0,0001101; обратный код — 0,0001101; дополнительный код — 0,0001101.
Для числа -1101:
прямой код — 1,0001101; обратный код— 1,1110010; дополнительный код— 1,1110011.
Слово «компьютер» (computer) переводится с английского как «вычислитель».
Сегодня компьютер это не просто «вычислитель», а универ­сальное устройство для хранения и обработки информации, хотя в основе всех операций с информацией на компьютере лежат его вычислительные возможности.
Любая информация (числа, команды, записи и т. п.) пред­ставляется в ПЭВМ в виде двоичных кодов фиксированной или переменной длины. Отдельные элементы двоичного кода, имею­щие значение 0 или I, называют разрядами или битами. Двоич­ный код, состоящий из 8 разрядов, носит название байта. Для записи чисел также используют 32-разрядный формат (машин­ное слово), 16-разрядный формат (полуслово) и 64-разрядный формат (двойное слово).
2. РАЗНОВИДНОСТИ АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ
Архитектура компьютера – общее описание структуры и функций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд компьютера, но скрывающем детали ее технического и физического устройства. Архитектура отображает аспекты структуры компьютера, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Архитектурное описание компьютера опирается на:
1) структурную схему компьютера (указание функционально обособленных устройств машины и способов их соединения информационными каналами и линиями передачи управляющих сигналов);
2) структура памяти компьютера (указание всех ее регистров, ячеек оперативной, постоянной и внешней памяти с указанием их формата и способа адресации).
Функционирование компьютера задается общим алгоритмом автоматического исполнения им программы и описанием его системы команд.
Команда — совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы3.
Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данном компьютере, образует его систему команд.
Таким образом, архитектура описывает возможности, предоставляемые компьютером.
Конфигурация компьютера – компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязи и основных характеристик его функциональных элементов.
Интерфейс – способ и средства установления и поддержания информационного обмена между исполнительными устройствами автоматической или человеко-машинной системы.
Если рассматривать компьютер как ядро некоторой информационно-вычислительной системы, можно построить информационную модель компьютера, т.е. определить ее в виде совокупности блоков переработки информации и множества информационных потоков между этими блоками.
Большинство современных компьютеров строится на базе принципов, сформулированных американским ученым, одним из «отцов» кибернетики Дж. Фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы в 1945 г.

Рис. 2.1 Основные блоки фон-неймановской машины
Основными блоками фон-неймановской машины являются (рис.2.1): блок управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), память (ОП) и устройство ввода-вывода (УВВ). Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования. Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
В целом принципы фон-Неймана сводятся к следующему:
1. Принцип хранимой программы. Машина имеет память, в которой хранятся программа, данные и результаты промежуточных вычислений. Программа и данные вводятся в машину в виде двоичных кодов.
2. Адресный принцип. В команде указываются не сами числа, над которыми нужно выполнять арифметические действия, а адреса ячеек памяти, где эти числа находятся.
3. Автоматизм. После ввода программы и данных машина работает автоматически, выполняя предписания программы без вмешательства человека. Для этого машина запоминает адрес выполняемой команды, а каждая команда содержит указание об адресе следующей команды. Указания могут быть:
1) неявным – перейти к команде, следующей по адресу за выполняемой;
2) безусловным – перейти к команде по заданному адресу;
3) условным – проверить заданное условие и в зависимости от его выполнения перейти к команде по тому или иному адресу.
4. Переадресация. Адреса ячеек памяти, указанные в команде, можно вычислять и преобразовывать как числа.
Рис. 2.2 – Принцип открытой архитектуры
В современных персональных компьютерах, как правило, используется принцип открытой архитектуры (рис.2.2). Он заключается в том, что устройства, непосредственно участвующие в обработке информации (процессор. сопроцессор. оперативная память), соединяются с остальными устройствами единой магистралью - шиной. устройства, связанные с процессором через шину, а не напрямую, называют периферийными) шина представляет собой канал передачи данных в виде проводников на печатной плате или многожильного кабеля.
На этой схеме шина изображена в виде двунаправленной стрелки, чтобы указать на то, что информация по ней движется как от процессора к периферийным устройствам, так и в обратную сторону. Черными квадратиками обозначены разъемы. Схема носит условный характер, иллюстрирующий только основные принципы устройства современного компьютера, поэтому ряд устройств, в частности видеоадаптер, здесь не изображены.
Процессор, сопроцессор, память и шина с разъемами для подключения периферийных устройств размещаются на единой плате, называемой материнской или основной (англ. motherboard или mainboard).
Развитие индустрии информатизации началось в середине XX в., когда были изобретены компьютеры, транзисторы, электронные интегральные схемы и микропроцессоры. Первые компьютеры использовались главным образом в военных целях. Например, без компьютера UNIVAC США едва ли смогли разработать и изготовить первые атомные бомбы. В начале 1960-х гг. началось расширение использования компьютеров для невоенных применений - в промышленности, в бизнесе, в науке и других сферах деятельности. Но подлинный компьютерный бум начался в конце 1970-х гг. после изобретения микропроцессоров и появления персональных компьютеров.
Изобретателем микропроцессора как схемы, в которую собрана практически вся основная электроника компьютера, стала американская фирма INTEL, выпустившая в 1970 году процессор 8008. С их появления и началась история ЭВМ четвертого поколения. В настоящее время фирма INTEL является лидером на мировом рынке в производстве и разработке новых типов процессоров. На Intel приходится около 80 % всех произведенных в мире персональных компьютеров. Помимо фирмы Intel производством Intel-совместимых микропроцессоров занимаются некоторые другие компании, наиболее крупной из которых является AMD (Advanced Micro Devices).
Архитектура Intel не является единственной. Второй микропроцессорной архитектурой, на которой строятся персональные компьютеры, является архитектура, предложенная фирмой Apple (компьютеры Macintosh или сокращенно Мас). Компьютеры Macintosh применяются в основном для обработки изображений, в полиграфии и издательской деятельности. Для некоторых специализированных систем разрабатываются и производятся относительно небольшими партиями самые быстрые микропроцессоры серии Alpha (разработанные фирмой Digital) и ряд других, используемых в основном для построения быстродействующих серверов.
В машинах пятого поколения широко используются модели и средства, разработанные в области искусственного интеллекта.
Ядром любой информационной системы или системы обработки и передачи данных являются компьютеры. На сегодняшний день в информационных системах предприятий можно встретить следующие типы компьютеров:
- Суперкомпьютеры;
- Большие компьютеры (mainframes);
- Мини-компьютеры4
- Серверы;
- Персональные компьютеры;
- Тонкие клиенты;
- Портативные компьютеры (notebook и netbook).
Помимо компьютера в любой информационной системе используются периферийные устройства - принтеры, сканеры, устройства внешнего хранения, устройства связи и т.д. По способу использования периферийные устройства могут быть либо индивидуального пользования, либо коллективного. По способу обработки информации устройства разделяются на устройства вводы и устройства вывода.
К устройствам ввода относят:
• Клавиатура.
Основное устройство ввода информации. Расположение латинских букв на ней соответствует расположению клавиш на латинской печатной машинке (т.н. клавиатура QWERTY- по первым буквам в верхнем ряду), русских букв- русской печатной машинке.
• Сканер
Устройства для ввода графической информации в компьютер.
• Мышь
Наиболее распространенный манипулятор, позволяющий перемещать указатель (курсор мыши) по экрану дисплея и указывать им на объекты находящиеся на экране.
• Трекбол
Это своеобразная "мышь вверх ногами". Он представляет собой шарик, как правило встраиваемый в клавиатуру, который вращают пальцами. Трекбол обычно используют в переносных компьютерах- ноутбуках.
• Дигитайзер.
Планшет, покрытый сеткой пъезоэлементов - элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии. На нем размещают лист бумаги с изображением и надавливанием на определенные точки на нем вводят их координаты в компьютер.
Дигитайзеры, как правило, используются для ввода карт или планов в ЭВМ.
К устройствам вывода относят:
• Дисплей
основное устройство вывода информации. дисплеи бывают основанными на электронно-лучевой трубке (обычном кинескопе) или жидких кристаллах (lcd, англ. liquid crystal display). Кроме того различают цветные и монохромные (одноцветные) дисплеи.
• Принтер
Устройство для вывода информации на бумагу. Принтеры различаются на матричные, струйные и лазерные. В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой имеется несколько (9, 24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту.
Скорость работы матричных принтеров невысока (от 10 секунд на страницу при низком качестве, до нескольких минут - при высоком), кроме того они издают неприятный звук при работе. К их преимуществам следует отнести низкую стоимость, а также то обстоятельство, что краска вбивается иголками в бумагу, и поэтому краска не стирается. Матричные принтеры используют при оформлении водительские прав, паспорта, финансовые и другие документов.
В струйных принтерах красящее вещество (тонер) выдувается на бумагу с помощью системы сопел. Эти принтеры обеспечивают более высокие скорость и качество печати, позволяют создавать цветные изображения. При этом по стоимости струйные принтеры незначительно отличаются от матричных, правда эксплуатационные расходы (стоимость тонера и обслуживания) у них выше. Наиболее высокую скорость печати (до 5 секунд на страницу) при наилучшем качестве обеспечивают лазерные принтеры. В них изображение переносится на бумагу со специального барабана, к участкам поверхности которого, электролизуемым лучом лазера, притягиваются частицы красящего порошка.
• Плоттер
Устройство для вывода чертежей на бумагу. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро и т.п. Бывают струйные и механические плоттеры. Устройство струйных плоттеров аналогично устройству струйных принтеров, только они имеют значительно большие размеры. В механических плоттерах пишущий узел с перьями (шариковыми, керамическими или фитильными, как во фломастерах) перемещается относительно листа ватмана с помощью механических рычагов, или (и) бумага, зажатая в прижимных устройствах, перемещается относительно пишущего узла.
• Модем
(Модулятор-Демодулятор) — устройство, преобразующее информацию к виду, в котором, ее можно передавать по линиям связи.
• Сетевой адаптер
Устройство, обеспечивающее подключение компьютера к компьютерной сети. Сетевой адаптер представляет собой вставляемую в корпус компьютера плату с разъемом для подключения линии связи компьютерной сети
3. АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ, СЕТЬ НТЕРНЕТ
Компьютерная (вычислительная) сеть или сеть передачи дан­ных представляет собой некоторую совокупность узлов (компью­теров, рабочих станций или других устройств), соединенных коммуникационными каналами, а также набор оборудования, обес­печивающего соединение станций и передачу между ними информации4.
Сегодня существует огромное многообразие компьютерных сетей самых разных назначений, построенных на основе различ­ных компьютерных и коммуникационных технологий и опреде­ляемых использованием той или иной сетевой архитектуры.
Сетевая архитектура — это совокупность сетевых аппаратных и программных решений, методов доступа и протоколов обмена информацией5.
Многообразие компьютерных сетей можно классифициро­вать по ряду признаков
По технологии передачи данных сети делятся на дна типа: вешание (или один—ко многим) и соединение точка—точка. В случае вещания сообщение, отправленное одним компьютером, по­лучают все компьютеры сети. Соединение точка—точка подразумевает использование индивидуального канала связи для обменивающихся информацией компьютеров.
По принципу организации обмена данными между абонентами различают сети, основанные на коммутации:
• каналов;
• сообщений;
• пакетов.
Под коммутацией понимается технология выбора направле­ния и организации передачи данных в сетях, имеющих несколько альтернативных маршрутов, по которым может производиться обмен информацией между двумя узлами.
Передаваемые при этом посети информационные потоки на­зываются сетевым трафиком (от англ. traffic — движение).
При коммутации каналов образуется непосредственное со­единение двух узлов посредством организации последовательно­сти физических каналов связи.
Сеть с коммутацией каналов — тип коммуникационной сети, В которой каждой парс абонентов в течение сеанса их информа­ционного взаимодействия предоставляется физическое соедине­ние.
При этом на время, в течение которого осуществляется сеанс связи между двумя абонентами, канал связи становится недоступ­ным для использования другими абонентами.
Коммутация сообщений подразумевает передачу между або­нентами информации в виде логически завершенных порций данных, например телеграмм, писем или отчетов.
При этом сеть с коммутацией сообщений работает аналогич­но сети с коммутацией каналов, но физические каналы связи за­нимаются не на период всего сеанса связи, а только на период пе­редачи сообщения.
Сети с коммутацией сообщений явились прообразом для со­здания сетей с коммутацией пакетов и в настоящее время практи­чески не используются.
Коммутация пакетов — технология доставки сообщений, при которой данные, разбитые на отдельные блоки малых размеров, называемые пакетами, могут пересылаться из исходного пункта в пункт назначения по различным маршрутам. Пакеты могут раз­ными маршрутами достигать своего места назначения, в котором после прибытия пакетов производится сборка исходных данных.
Сеть с коммутацией пакетов — коммуникационная сеть, со­стоящая из соединенных друг с другом магистральными каналами узлов коммутации, в которой данные передаются в виде пакетов, с промежуточным хранением этих пакетов на узлах коммутации. В силу малых размеров пересылаемых пакетов физические кана­лы связи оказываются занятыми в течение минимальных интер­валов времени, что позволяет практически всегда обеспечить пе­редачу данных между любыми узлами сети без длительных задержек, вызванных необходимостью ожидать, когда же, наконец, освободится требуемый канал связи.
По территориальной распространенности сети могут быть: ло­кальные, кампусные, городские, глобальные. Локальная сеть или локальная вычислительная сеть (Local Area Network — LAN) — это сеть ЭВМ, включающая в себя компьютеры, расположенные в пределах одного помещения, здания или небольшой террито­рии, позволяющая обмениваться данными и совместно использо­вать различные устройства (принтеры, сканеры и т. п.).
Кампусная сеть — (от англ. campus — университет, территория университета) сеть, охватывающая территорию университета или студенческого городка. В России аналогом кампусной сети мож­но рассматривать домовую сеть, объединяющую несколько сосед­них ломов.
Городская сеть (Metropolitan Area Network — MAN) объединяет компьютеры на территории городского района или всего города целиком.
Глобальная сеть (Wide Area Network — WAN) — совокупность сетей, объединяющих территориально рассредоточенные компь­ютеры, находящиеся в различных городах и странах.
Кроме того, сети могуг различаться по топологии. Топология сети может быть полносвязная, ячеистая, кольцевая, звезда, дере­во, общая шина и смешанная.
По скорости передачи данных сети делятся на:
• низкоскоростные (до 10 Мбит/с);
• срелнескоростные (до 100 Мбит/с);
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
По типу среды передачи данных сети разделяются на провод­ные (коаксиальные, на витой парс, оптоволоконные) и беспро­водные (радиопередача, спутниковые каналы).
По принципу организации иерархии компьютеров сети бывают одноранговые и с выделенным сервером.
Сервер (от англ. server — служащий, служитель) — это некий объект, предоставляющий другим объектам, обычно называемым клиентами, некоторые услуги.
В компьютерных сетях сервером обычно называют компьютер или программу, которая предоставляет клиентам доступ по сети к своим службам и ресурсам с целью обмена информацией. Ком­пьютер или программа, обменивающиеся с сервером информацией и использующие предоставляемые им службы и ресурсы, назы­ваются клиентом.
В одноранговых сетях все компьютеры имеют одинаковые, равные права (ранги). В сетях с выделенным сервером различают две архитектуры использования сервера:
• файл-сервер — данные и программы по требованию пользователя пересылаются с сервера ему на компьютер, являющийся клиентом, где могут быть выполнены и обработаны;
• клиент-сервер — выполнение программ и обработка данных происходят на сервере по запросу пользователя, компью­тер-клиент которого получает только результаты запроса.
Топология компьютерной сети — это конфигурация физиче­ских связей компьютеров или других сетевых устройств друг с другом6.