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.

Двоич.	Дес.	Шест.	Двоич.	Дес.	Шест.
					А
					В
					С
					D
					Е
					F

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.