Тема лекции 1. Системное программное обеспечение, назначение, составляющие. Представление данных в компьютерах.

Системным называется программное обеспечение, используемое для разработки и выполнения программных продуктов, а также для предоставления пользователям ЭВМ определенных услуг. Оно является необходимым дополнением к техническим средствам ЭВМ. На рисунке 1 представлена структура СПО ПЭВМ

Рисунок 1 - Состав СПО

Операционные системы

ОС - это комплекс программ, обеспечивающих управление ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях.

Основные ресурсы:

- процессор

- оперативная память

- периферийные устройства Управление ресурсами сводится к:

1. упрощению доступа к ресурсам

2. распределению ресурсов между конкурирующими за ними процессами Сервисные системы

Сервисные системы - это системы, дополняющие и расширяющие пользовательский интерфейс и ОС. Делятся на:

1. интерфейсные

2. оболочки

3. утилиты

Инструментальные системы

Инструментальные системы - это совокупность программного продукта, обеспечивающего разработку информационного программного обеспечения.

Системы программирования - совокупность языка программирования и виртуальной машины.

Язык программирования - система обозначений, служащая в целях точного описания алгоритмов для ЭВМ.

Виртуальная машина - программный комплекс, реализующий входной язык программирования (транслятор и/или интерпретатор библиотеки стандартных программ, отладчик, компоновщик).

Транслятор - программа, осуществляющая перевод текста с одного языка на другой.

Компилятор - разновидность транслятора, обеспечивает перевод программ с языка более высокого уровня на язык более низкого уровня.

Ассемблер - это транслятор, осуществляющий перевод программ с языка низкого уровня на машинный язык.

Интерпретатор - программный продукт, выполняющий предъявленную программу путем одновременного ее анализа и реализации ее действий Представление данных в компьютерах

Минимальной единицей информации в компьютере является бит. Бит может принимать значения 0 или 1.

Группа из восьми бит представляет собой байт. Биты или разряды в байте пронумерованы от 0 до 7 справа налево:

Номера битов: 7 6 5 4 3 2 1 0 Значение битов: 1 0 1 0 1 0 0 1

Два байта или шестнадцать бит представляют собой слово.

Биты в слове пронумерованы от 0 до 15 справа налево:

Номера битов: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Значение битов: 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0

В этом слове байт с разрядами от 8 до 15 является старшим байтом и имеет значение 10101010, байт с разрядами от 0 до 7 является младшим байтом и имеет значение 11110000.

Все вычисления в компьютере производятся в двоичной системе счисления, т.е. в двоичном коде. Шестнадцатеричная форма представления чисел является краткой записью чисел в двоичном коде. Для этого четыре двоичных разряда записываются одним шестнадцатеричным разрядом. Кроме этих двух форматов представления чисел могут использоваться десятичный, двоично-десятичный (BCD) и ASCII - коды.

1.1. Двоичный код.

Двоичный код допускает двоичные цифры 0 и 1. Признаком двоичного числа является буква В, которая ставится в конце. Например, 10101001В.

Значение двоичного числа определяется относительной позицией каждого бита и наличием единичных битов. Максимальное число, которое можно записать в байт, будет выглядеть следующим образом:

Позиционные веса: 128 64 32 16 8 4 2 1 Включенные биты: 1 1 1 1 1 1 1 1

Сумма восьми единичных битов в данном случае составит 255 (1+2+4+...+128).

1.2. Десятичный код

Десятичный код допускает десятичные цифры от 0 до 9.

Признаком десятичного числа является буква D, которая ставится в конце. Если в конце числа буква отсутствует, то число воспринимается как десятичное.

1.3. Шестнадцатеричный код

Шестнадцатеричный код допускает цифры от 0 до 9 и буквы от A до F. Признаком шестнадцатеричного числа является буква H, которая ставится в конце. Число должно обязательно начинаться с цифры. Байт содержит два шестнадцатеричных разряда, слово - четыре разряда.

Ниже приведены двоичные, десятичные и шестнадцатеричные значения чисел от 0 до 15.

1.4. Двоично-десятичный код (BCD)

Двоично-десятичные числа записываются шестнадцатеричными цифрами. Двоично-десятичные числа могут быть представлены в упакованном или распакованном формате. В упакованном формате в байте могут содержаться две десятичные цифры:

от 00 до 99.

В распакованном формате в байте содержится одна цифра в младшей тетраде, старшая тетрада равна нулю:

от 00 до 09.

1.5. ASCII - код

Для обмена данными между МП и принтером, клавиатурой или дисплеем используются ASCII коды. ASCII код (американский стандартный код для обмена информацией) используется для кодирования алфавитно-цифровой информации в компьютере.

Например, цифры от 0 до 9 имеют ASCII коды от 48 до 57 (30h до 39h). Заглавные буквы от " A" до " Z" имеют ASCII коды от 65 до 90 (от 41h до 5Ah), прописные буквы от " а" до " z" -от 097 до 122 (от 61h до 7Ah). Для вывода результата на дисплей нужно его представить в ASCII коде. Например: требуется вывести на дисплей число 17h. Для этого сначала его нужно распаковать, а затем преобразовать в ASCII код.

1.6. Unicode

Unicode — это универсальная международная кодировка, которая предусматривает выделение для набора символов каждого языка определенной непрерывной последовательности двоичных чисел. Символы Unicode хранятся в памяти компьютера в виде 16-разрядных чисел (в отличие от символов ASCII- кода, которые хранятся в виде 8-разрядных чисел), что позволяет представить свыше 60 тысяч различных символов; расплатой за универсальность Unicode является снижение плотности хранения информации (на каждый символ расходуется два байта памяти вместо одного).

Набор символов латинского алфавита (то есть символов английского языка) и математические символы считаются в Unicode основными, обозначаются в документации как Basic Latin и размещаются в диапазоне 0020h-007Eh. Преобразование латинских символов из формата Unicode в ASCII-код сводится к простому отсечению старшего байта.

1.7. Представление отрицательных чисел.

Отрицательные числа в компьютере представляется в дополнительном коде (получение дополнительного кода: инвертировать все биты и прибавить 1). Так для числа 65, имеющем представление в двоичном коде01000001, дополнительный код имеет вид 10111111, это и есть -65. Знаковый - самый старший разряд. Таким образом, для байтов со знаком минимальное число -128, а максимальное +127.

Основная литература: 1[2-16], 2[17-20][12-15],

Дополнительная литература: 10[17-20].

Контрольные вопросы:

1. Перечислите составляющие системного программного обеспечения.

2.Чем отличается Unicode от ASCII кода.

3. Запишите формулу для представления числа в позиционной системе счисления.

4. Как представляется отрицательное число.