Прикладная информатика в экономике Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2008
| Вид материала | Документы |
- Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им., 1773.05kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 1610.7kb.
- Конкурс организует Общественная организация «нива» при участии Институт экономики, 61.02kb.
- Самостоятельная работа студентов методические рекомендации по выполнению самостоятельной, 922.35kb.
- Самостоятельная работа студентов методические рекомендации по дисциплине сд., 302.18kb.
- Учебно-методический комплекс для студентов заочного обучения специальности Прикладная, 81.9kb.
- «Финансы и кредит», 649.21kb.
- Учебно-методическим советом экономического факультета мировые информационные ресурсы, 221.33kb.
- Реклама как мифологическая коммуникативная система, 395.36kb.
- Лабораторный комплекс на основе внутрисхемного эмулятора микроконтроллеров стандарта, 78.16kb.
2.10 Кодирование звуковой информации
Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.
Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.
В 1978 г., когда фирма IBM выпустила свой первый персональный компьютер IBM PC, единственным средством, посредством которого компьютер мог «говорить», был встроенный динамик (так называемый спикер). Его возможности были, мягко говоря, весьма ограничены.
Поистине революционный шаг сделала фирма Creative Labs, разработавшая в 1987 г. 12-голосный стерео музыкальный синтезатор, который начал распространяться в 1989 году под названием Game Blaster. Его успех привел к появлению звуковых карт, наиболее известная из которых AdLib. В основе ее функционирования лежит синтез путем частотной модуляции (FM Synthesis).
Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах (чаще всего в микросхеме постоянного запоминающего устройства звуковой карты) хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.
3 СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРСОНАЛЬНЫЙ
КОМПЬЮТЕР
3.1 Классификация ЭВМ
Классифицировать ПК можно по нескольким критериям.
1. Поколения ЭВМ. Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.
К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.
Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10–20 тысяч операций в секунду. Примеры машин первого поколения – отечественные МЭСМ, БЭСМ, «Стрела», «Урал», М-20 (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 Вычислительная машина «Стрела»
Второе поколение компьютерной техники машины, сконструированные примерно в 1955–65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. К ЭВМ второго поколения относятся: ЭВМ М-40, -50; «Минск»; БЭСМ-3 -4, -6; «Наири» и др. (рисунок 3.2)
Рисунок 3.2 Вычислительная машина «Минск-22»
Машины третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.
Машины третьего поколения это семейства машин с единой архитектурой, то есть программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Примеры машин третьего поколения семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. (рисунок 3.3). Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
Рисунок 3.3 Вычислительная машина ЕС-1050
Четвёртое поколение это поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.
Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных операционных систем и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.
В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.
C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1–64 Мбайт.
Для них характерны:
- применение персональных компьютеров;
- телекоммуникационная обработка данных;
- компьютерные сети;
- широкое применение систем управления базами данных;
- элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.
2. По назначению компьютеры можно подразделить:
- мэйнфреймы, или большие ЭВМ, компьютеры, созданные для обработки больших объемов информации. Отличаются исключительной надежностью, высоким быстродействием, очень большой пропускной способностью каналов ввода-вывода. Большинство крупных корпораций, банков, зарубежных правительственных учреждений обрабатывают свои данные именно на таких компьютерах;
- суперЭВМ многопроцессорные компьютеры с большой оперативной памятью (более 10 Гбайт), обладают высокой производительностью при выполнении математических операций. Предназначены для решения задач, требующих объемных вычислений. В основном их используют военные, метеорологи, геологи и другие ученые. Часто суперкомпьютеры объединяют в кластерные структуры (рисунок 3.4);
Рисунок 3.4 Суперкомпьютеры фирмы GRAY,
объединенные в кластеры
- мини-ЭВМ компьютеры, занимающие промежуточное положение между персональными компьютерами и мэйнфреймами. За рубежом они используются в большинстве крупных фирм, в университетах, правительственных учреждениях, центрах обработки данных и т.д. как для тех задач, для которых производительности персональных компьютеров недостаточно, так и для обеспечения централизованного хранения и обработки данных;
- персональные − для обслуживания одного рабочего места. Персональные компьютеры в свою очередь подразделяются на массовые (большинство существующих на рынке); портативные (обязательно наличие средств компьютерной связи); рабочие станции (высокие требования к устройствам хранения данных); развлекательные (высокие требования к средствам воспроизведения графики и звука).
3. По уровню специализации существует следующая классификация:
- универсальные, на базе которых собираются вычислительные системы произвольного характера (для работы с текстами, графикой, музыкой);
- специализированные предназначены для узкого круга задач (бортовые ПК судов, самолетов, космических аппаратов).
4. По типоразмерам компьютеры подразделяют:
- на настольные (весом более 5 кг);
- на портативные ноутбуки, блокнотные (удобны при транспортировке, массой от 1 до 5 кг);
- на карманные имеют функции интеллектуальных записных книжек (массой менее 1 кг) (рисунок 3.5 );
- на наручные (рисунок 3.6);
 Рисунок 3.5 Карманный компьютер |  Рисунок 3.6 Наручный компьютер |
- на книжные планшеты (компьютеры для чтения электронных книг);
- на web-планшеты (обеспечивают поиск и просмотр разнообразных по форме и содержанию информационных материалов) (рисунок 3.7).
Рисунок 3.7 Web-планшет
5. По совместимости. Большинство современных компьютеров является IBM PC-совместимыми персональными компьютерами. При этом имеется в виду, что они совместимы с компьютером IBM PC, разработанным в 1981 году фирмой IBM. Слово «совместимость» означает как возможность исполнения на любой модели IBM-совместимого компьютера любой программы, написанной для этого типа компьютеров (программная совместимость), так и возможность независимого подключения к различным компьютерам IBM различных внешних устройств (аппаратная совместимость).
Персональные IBM PC-совместимые компьютеры являются наиболее широко используемыми, их мощность постоянно увеличивается, а область применения растет. Однако их возможности все же ограничены, и не всегда их применение оправдано.
Распространены также компьютеры Macintosh фирмы Apple. Компьютеры типа Macintosh один из видов персональных компьютеров, не совместимых с IBM PC. В середине и конце 80-х годов компьютеры Macintosh, разработанные и производимые фирмой Apple, явились конкурентами IBM PC-совместимым компьютерам, так как обеспечивали наглядный графический интерфейс для работы с пользователем и были значительно проще в эксплуатации. Однако когда в 90-х годах для IBM PC были разработаны операционные системы с графическим интерфейсом семейства Windows, а также многочисленные программы, рассчитанные на них, преимущества Macintosh в значительной мере исчезли. Тем не менее компьютеры Macintosh остаются востребованными в издательском деле, образовании, создании мультимедиапрограмм и во многих других областях.