Контрольная работа по информатике

А. Теоретическая  часть

Раздел 1. Информация и измерение ее количества

1. переведите следующие  числа из десятичной системы  в двоичную, шестнадцатеричную и восьмеричную:

7= 111_2, 7 = 07_8, 7 = 07₁₆

19 = 10011_2, 19 = 023_8, 19 = 13₁₆

36 = 100100_2, 36 = 044_8, 36 = 024₁₆

59 = 111011_2, 59 = 073_8, 59 = 03B₁₆

199 = 11000111_2, 199 = 0307_8, 199 = 0C7₁₆

286 = 100011110_2, 286 = 0436_8, 286 = 11E₁₆

356 = 101100100_2, 356 = 0544_8, 356 = 164₁₆

1999 = 11111001111_2, 1999 = 03717_8, 1999 = 07CF₁₆

2048 = 100000000000_2, 2048 = 04000_8, 2048 = 0800₁₆

2.  Переведите  следующие числа из двоичной  системы в десятичную, шестнадцатеричную и восьмеричную:

11100= 34_8, 11100=28₁₀,11100=1C₁₆

101011=53₈,101011=43₁₀,101011=2B₁₆

11110000=360₈,11110000=240₁₀,11110000=, F0₁₆

111000111000=7070₈,111000111000=3640₁₀,111000111000=E38₁₆

3. Сколько бит  требуется для кодирования:

Номеров изделий парфюмерной  фабрики, если их количество не более 1100

1 символ - 1 байт, 1 байт - 8 бит 

Ответ :

11 бит

4. Определите количество  информации в каждом из блоков, заключенных в кавычки (кавычки  указывают начало и конец текста  и при подсчете количества  информации не учитываются):

«LaserJet 1220»;

12*8=96 бит или 12 байт

«Боинг 777 упал»;

12*8=96 бит или 12байт

«1000-11=101»;

11*8=88 бит  или 11байт

5. Сколько байт  потребуется для хранения информации, содержащейся:

В инструкции к шашкам, если в ней содержится 100 строк по 40 символов в строке, а информация о форматировании текста составляет 55% от размера текста.

Количество байт информации в одной инструкции составляет:

100*40*1=4000 байт

Информация о формате  текста составляет:

4000*0,55=2200 байт

Потребуется для хранения информации

4000*2200=8800000 байт 

6. сколько целых  страниц машинописного текста  можно записать на магнитную  дискету ( считаем, что никакой информации, кроме собственно текста, в файле не храниться), если;

Емкость дискеты 720 Кб строк  на странице 40, символов в строке 50

Ответ:

50 * 40 = 2000 байт = 2,0 килобайта  весь текст

0,720 * 1024 = 737,28 килобайта

737,28 / 2,0 = 368,64 страницы текста  можно записать на дискету.

 

7. Сколько килобайт  будет занимать рисунок, если  известны следующие характеристики:

Размер рисунка(в пикселях) 1024х768, количество цветов 256, сжатие в процентах 35.

Ответ:

перемножаем размеры: 1024*768 = 786432 бит 

умножаем получившееся число  на разрядность цвета 

для кодирования любого из 256 цветов достаточно 8бит 

1024*768=786432 пикселей

х² = 256 = 16

786432*16=12582912/8/1024=1536 килобайт

Раздел 2. Технические  средства обработки информации.

8. заполните таблицу,  содержащую информацию:

По названию компонент  процессора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УУ	АЛУ	Счетчик команд	Кэш	Тактовый генератор
Устройство управления	Арифметико-логическое устройство. Служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от элементарных) над данными, представляемыми в виде машинных слов, называемыми в этом случае операндами.	указывает на следующую команду (если, конечно, не было команды перехода или  останова). Часто команду представляют как  структуру, состоящую из записи операции (которую требуется выполнить) и  адресов ячеек исходных данных и  результата. По адресам указанным  в команде берутся данные и  помещаются в обычные регистры (в  смысле не в регистр команды), получившийся результат тоже сначала оказывается  в регистре, а уж потом перемещается по своему адресу, указанному в команде.	Влияет на мощность (производительность) процессора	на сегодняшний день измеряется в гигагерцах (ГГц), Ранее измерялось в мегагерцах (МГц). 1МГц = 1 миллиону тактов в секунду

 

 9. в литературе (или в Интернете найдите описание одного из устройств из приведенных ниже устройств. Используя графический редактор Pain и текстовый редактор MS Word, подготовьте документ содержащий не менее трех иллюстраций, из которых как минимум одна должна быть выполнена Вами. Описание:

Компакт-диск (англ. Compact Disc) - оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD.

Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения), или КД-ПЗУ - «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»). В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW).

Формат файлов на CD-ROM отличается от формата записи аудио-компакт-дисков и потому обычный проигрыватель аудио-компакт-дисков не может воспроизвести хранимую на них информацию, для этого требуется специальный привод (устройство) для чтения таких дисков (сейчас имеются практически в каждом компьютере).

Компакт-диск (CD-ROM) стал основным носителем  для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям.

История создания:

Компакт-диск был разработан в 1979 году компаниями Philips и Sony. На Philips разработали общий процесс производства, основываясь на своей более ранней технологии лазерных дисков. Sony, в свою очередь, использовала собственный метод кодирования сигнала PCM - Pulse Code Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных магнитофонах. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков, на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером, в Германии. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня 1982 года. История гласит, что на нём был записан альбом «The Visitors» группы ABBA. Первым компакт диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов был альбом Билли Джоэла (Billy Joel) 1978 года под названием 52nd Street. Продажи этого альбома на CD начались в Японии 1 октября 1982 года Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer. Джон Скалли, тогдашний CEO Apple Computer, в 1987 году сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире персональных компьютеров. Один из первых массовых мультимедийных компьютеров/развлекательных центров использующих CD диски была Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), позже CD диски стали использовать в игровых приставках Panasonic 3DO и Amiga CD32.

Геометрия диска - Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (алюминий, золото, серебро и др.), на который обычно наносится графическое представление содержания диска, и покрывается защитным слоем лака. Принцип считывания через подложку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и царапинам. Кроме того, на внешней поверхности имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм. Вес диска без коробки составляет ~15,7 г. Вес диска в обычной джуэл-коробке («jewel», не «slim») равен ~74 г.

CD-ROM под электронным микроскопом

Кодирование информации

Формат хранения данных на диске, известный  как Red Book («Красная книга»), был разработан компанией Philips. В соответствии с ним на компакт-диск можно записывать звук в два канала с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией (PCM) и частотой дискретизации 44,1 кГц. Благодаря коррекции ошибок с помощью кода Рида - Соломона, лёгкие радиальные царапины не влияют на читаемость диска. Philips также владеет всеми правами на знак «Compact disc digital audio», логотип формата аудио-компакт-дисков.

Информационная структура

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (англ. pit - углубление), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (англ. land - пространство, основа). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Различают диски только для чтения («алюминиевые»), CD-R - для однократной записи, CD-RW - для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не воспроизводиться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).

Считывание информации

Данные с диска читаются при  помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ньшую интенсивность света. Различие между дисками «только для чтения» и дисками однократной/многократной записи заключается в способе формирования питов. В случае диска «только для чтения» питы представляют собой некую рельефную структуру (фазовую дифракционную решетку), причём оптическая глубина каждого пита чуть меньше четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице фаз в половину длины волны между светом, отражённым от пита и светом, отражённым от ленда. В результате в плоскости фотоприёмника наблюдается эффект деструктивной интерференции и регистрируется снижение уровня сигнала. В случае CD-R/RW пит представляет собой область с бо́льшим поглощением света, нежели ленд (амплитудная дифракционная решетка). В результате фотодиод также регистрирует снижение интенсивности отражённого от диска света. Длина пита изменяет как амплитуду, так и длительность регистрируемого сигнала.

Скорость чтения/записи CD указывается  кратной 150 Кб/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD, равную 48 × 150 = 7200 Кб/с (7,03 Мб/с).

Защита от копирования

Спецификация компакт-дисков не предусматривает  никакого механизма защиты от копирования - диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере - нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах - читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.

Philips заявила, что на подобные диски, не соответствующие спецификациям «Red book», запрещается наносить знак «Compact disc digital audio».

Для дисков с данными также существуют разнообразные методы защиты от копирования, например технологии StarForce, SecurDisc и др.

Производство компакт-дисков

Первым этапом производства компакт-дисков является мастеринг - процесс подготовки данных, для запуска в серию.

Второй этап - фотолитография - процесс изготовления штампа диска. На стеклянный диск наносится слой фоторезиста, на который производится запись информации. Фоторезист - полимерный светочувствительный материал, который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.

Третий этап - запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».

Четвёртый этап - проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированы лазерным лучом.

Пятый этап - гальванопластика. Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическое осаждение тонкого слоя никеля.

Шестой этап - штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа.

Седьмой этап - напыление зеркального  металлического (алюминий, золото, серебро и др.) слоя на информационный слой.

Восьмой этап - нанесение защитного  лака.

Девятый этап - нанесение графического изображения - лейбла (от англ. Label).

Запись на компакт-диски

Существуют и диски, предназначенные  для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном CD-RW-диски) активным материалом.

При использовании органического  активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его  потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании  неорганического активного материала  запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое и наоборот. И в том и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.