- •Раздел 1 (Лекция 1)
- •Цель и задачи курса «Информатика»
- •Сущность и цели информатизации общества
- •Неизбежность информатизации
- •Признаки информационного общества
- •Переход от постиндустриального общества к информационному
- •Информатика как научный фундамент информатизации
- •Краткая история развития информатики
- •Информатика: ИТ и АИС
- •Информационные технологии
- •Автоматизированные информационные системы
- •Структура АИС как совокупность 6-ти обеспечивающих подсистем
- •Основные этапы технологического процесса в АИС
- •Классификация АИС
- •Значение информационных технологий
- •Информационный ресурс общества
- •Предметная область информатики
- •Раздел 2 (Лекции 2-3)
- •Термин Информация
- •Термин данные
- •Общая схема передачи информации
- •Информационное сообщение
- •Аналоговая и дискретная информация
- •Термин Вычислительная машина (Компьютер)
- •Классификация вычислительных машин
- •Алфавитный способ Представление дискретной информации в ЭВМ
- •Процессы кодирования и декодирования информации
- •Классификация информации
- •Свойства информации: внутренние и внешние
- •Качество информации
- •Показатели качества
- •Набор важнейших показателей качества информации
- •Адекватность информации
- •Внутренние свойства информации
- •Знания и их свойства
- •Методы и модели оценки количества информации
- •Способы измерения информации
- •Объёмный способ измерения информации
- •Единицы измерения объёма
- •Энтропийный способ измерения количества информации
- •Формула Шеннона
- •Формула Хартли
- •Информативность сообщения
- •Алгоритмический способ измерения информации
- •Понятие Машины Тьюринга
- •Основные понятия теории алгоритмов
- •Алгоритмическая модель и её составляющие
- •Три основных класса алгоритмических моделей
- •Описание машины Тьюринга
- •Пример машинной модели (алгоритм сложения)
- •Алгоритмы Маркова
- •Понятие алгоритмически неразрешимой задачи
- •Раздел 3 (Лекции 4-5)
- •Системы счисления
- •Алфавит систем счисления
- •Базисные числа систем счисления
- •Аддитивно-мультипликативные системы счисления
- •Позиционные системы счисления
- •Основание позиционной системы счисления
- •Запись и изображение произвольного числа X в К-ичной позиционной системе счисления
- •Двоичная система счисления
- •Арифметические операции в двоичной системе счисления
- •Постановка задачи перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •Перевод целых чисел
- •Перевод дробных чисел
- •Понятие смешанной системы счисления
- •Условие однозначности записи чисел в смешанной системе счисления
- •Двоично-десятичная система
- •Двоично-шестнадцатеричная система
- •Свойство смешанных систем и использование его в практических целях
- •Цели кодирования информации
- •Назначение памяти ЭВМ
- •Машинное слово
- •Ёмкость памяти
- •Свойства числовой системы ЭВМ
- •Числовая система ЭВМ без знака и со знаком
- •Операция дополнения до двух
- •Контроль правильности выполнения арифметических операций с помощью индикаторов переноса и переполнения
- •Операция вычитания положительных чисел
- •Коды представления чисел в ЭВМ
- •Раздел 4 (Лекция 6)
- •Представление символьной информации в ЭВМ
- •Требования к построению схем преобразования
- •Распространенные схемы кодирования
- •Код ASCII
- •Кодирование графической информации
- •Качество кодирования
- •Виды представления графических изображений (растровое, векторное, фрактальное, 3D графика)
- •Системы кодирования цветных изображений: HSB, RGB и CMYK
- •Режимы представления цветной графики (полноцветный, индексный)
- •Кодирование звуковой информации
- •Аналого-цифровое преобразование звука
- •Значения разрядности для звука
- •Форматы данных в ЭВМ
- •Представление логических кодов и структура разрядной сетки
- •Представление чисел в формате с фиксированной запятой и особенности данного формата
- •Представление чисел в формате с плавающей запятой
- •Процедура нормализации справа
- •Структура разрядной сетки
- •Выполнение арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой
- •Сравнение форматов чисел с фиксированной и плавающей запятой
- •Раздел 5 (Лекция 7)
- •Общая характеристика процесса восприятия информации
- •Важнейшая проблема восприятия информации
- •Сбор информации, этапы сбора информации
- •Цифровой измерительный прибор
- •Передача информации
- •Структурная схема канала передачи данных
- •Повышения достоверности передачи данных
- •Обработка информации
- •Обобщенная структура вычислительной системы
- •Организация вычислительного процесса
- •Формы использования вычислительных ресурсов
- •Режимы взаимодействия пользователя с вычислительной системой
- •Хранение и накопление информации
- •Поиск данных
- •Раздел 6 (Лекция 8-9)
- •Классификация вычислительных средств
- •Понятие ЭВМ
- •Обобщенная структурная схема ЭВМ неймановской архитектуры
- •Формулировка принципов фон Неймана
- •Архитектура ЭВМ
- •Конфигурация и организация ЭВМ
- •Понятие команды и режима адресации
- •Упрощенная схема ЭВМ с шинной организацией
- •Арифметико-логическое устройство центрального процессора: состав и функции
- •Функции устройства управления центрального процессора
- •Состав устройства управления
- •Назначение и свойства памяти ЭВМ
- •Системная шина: назначение и состав
- •Принципиально общие закономерности в организации шин
- •Структура шины управления
- •Операции чтения и записи
- •Виды программно-управляемой передачи данных
- •Обобщенный алгоритм функционирования фон-неймановской ЭВМ с шинной организацией
- •Особенности реализации цикла процессора в ЭВМ с различной конфигурацией
- •Шинная организация: достоинства и недостатки
- •Раздел 7 (Лекции 10-12)
- •Упрощенная схема ЭВМ с канальной организацией
- •Понятие канала
- •Принципы подключения внешних устройств к каналам
- •Контроллер оперативной памяти
- •Канальные команды и команды ЦП для работы с каналами
- •Преимущества канальной организации ЭВМ
- •Канал как специализированный узел
- •Информационная модель ЭВМ
- •Основные характеристики ЭВМ при использовании информационной модели
- •Типовые схемы организации ЭВМ
- •Система команд ЭВМ
- •Классификация команд ЭВМ
- •Структура команды ЭВМ
- •Трёхадресная команда
- •Команды передачи данных
- •Команды обработки данных
- •Команды передачи управления
- •Организация подпрограмм в программе
- •Адрес возврата
- •Понятие стека и его организация
- •Структура данных стека на примере
- •Общие сведения о ПЭВМ
- •Смена поколений ПЭВМ
- •Роль компьютера IBM PC\
- •Классификация ПЭВМ
- •Структурная схема ПЭВМ с периферийными устройствами
- •Центральный микропроцессор, его функции и состав
- •МП с архитектурой RISC
- •Внутренняя память ПЭВМ
- •Сегментация оперативной памяти ПЭВМ
- •Расположение сегментов оперативной памяти ПЭВМ. Внешние запоминающие устройства ПЭВМ
- •Кластер
- •Размеры кластера
- •Фрагментация
- •Физический и логический формат диска
- •Таблица расположения файлов (File Allocation Table - FAT)
- •Стандартная файловая система для семейства операционных систем MS Windows: NTFS (New Technol File System)
- •Раздел 8 (Лекция 14)
- •Понятие алгоритма
- •Алгоритмический процесс
- •Семь независимых параметров алгоритма
- •Пример: параметры алгоритма Евклида
- •Способы описания алгоритмов
- •Словесно-формульный способ
- •Блок-схемный
- •Структурная блок-схема алгоритма
- •Линейные, ветвящиеся и циклические алгоритмы
- •Методы разработки алгоритмов
- •Раздел 9 (Лекция 13)
- •Программное обеспечение ЭВМ
- •Системное ПО: назначение и классификация
- •Общесистемное ПО
- •Прикладное ПО: назначение и классификация
- •Классификация пакетов прикладных программ
- •Этапы решения научно-технических задач на ЭВМ
- •Основные направления в программировании
- •Процедурное программирование
- •Структура процедуры и функции
- •Модульное программирование
- •Основная задача модульного программирования
- •Объектно-ориентированное программирование
- •Основные понятия ООП
Оглавление |
|
|
Раздел 1 (Лекция 1) ................................................................................................................................................................................. |
2 |
|
Раздел 2 (Лекции 2-3) ............................................................................................................................................................................. |
5 |
|
Раздел 3 (Лекции 4-5) ........................................................................................................................................................................... |
11 |
|
Раздел 4 (Лекция 6) ............................................................................................................................................................................... |
16 |
|
Раздел 5 (Лекция 7) ............................................................................................................................................................................... |
23 |
|
Раздел 6 |
(Лекция 8-9)............................................................................................................................................................................ |
25 |
Раздел 7 |
(Лекции 10-12) ....................................................................................................................................................................... |
32 |
Раздел 8 |
(Лекция 14) ............................................................................................................................................................................. |
39 |
Раздел 9 |
(Лекция 13) ............................................................................................................................................................................. |
42 |
Страница 1 из 45
Раздел 1 (Лекция 1)
Цель и задачи курса «Информатика»
Информатика является естественнонаучной дисциплиной для всех технических направлений и специальностей.
Целью изучения информатики является изложение фундаментальных понятий об информации, методах её получения, хранения, обработки и передачи, а также роли информационного ресурса в информатизации общества.
В соответствии с требованиями ГОС ВПО студенты технических направлений и специальностей в результате изучения курса «Информатика» должны:
Знать и уметь использовать:
базовые понятия информатики и вычислительной техники, предмет и основные методы информатики, историю развития информатики,
закономерности протекания информационных процессов в искусственных системах (в том числе в системах управления),
принципы и работу технических и программных средств.
Иметь опыт:
использования возможностей вычислительной техники и программного обеспечения;
Иметь представление:
об информатике как особом способе познания мира, об ИР и его роли в информатизации общества,
о перспективах и этапах перехода к информационному обществу
Сущность и цели информатизации общества
Во второй половине XX века начался новый этап развития человечества: переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот переход, получил название информатизации.
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ - это процесс создания, развития и всеобщего применения информационных средств и технологий, обеспечивающих достижение и поддержание уровня информированности всех членов общества, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни в обществе. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.
Неизбежность информатизации
Обусловлена:
беспрецедентным усложнением социально-экономических процессов в результате увеличения масштабов и темпов общественного производства, углубления разделения труда и его специализации в научно-технической революции;
необходимостью адекватно реагировать на возникающие проблемы в динамично меняющейся обстановке, присущей постоянно развивающемуся обществу;
повышением степени самоуправления предприятий, территорий, регионов. Информатизация — необходимое условие научно-технического, социального, экономического и политического прогресса в обществе.
Признаки информационного общества Большинство работающих в информационном обществе (около 80 %) занято в информационной
сфере, т.е. сфере производства информации и информационных услуг.
Обеспечены техническая, технологическая и правовая возможности доступа любому члену общества практически в любой точке территории и в приемлемое время к нужной ему информации (за исключением военных и государственных секретов, точно оговорённых и соответствующих законодательных актах).
Информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.
Переход от постиндустриального общества к информационному
Первыми на путь перехода встали в конце 50-х — начале 60-х годов XX в. США, Япония и страны Западной Европы. В этих государствах начиная с 60—70-х годов, проводится политика повсеместной информатизации всех сфер деятельности человека. Были разработаны и приняты на государственном
Страница 2 из 45
уровне программы информатизации с целью наиболее полного использования информационного ресурса для ускорения экономического, социального и культурного развития общества.
Предполагается, что США завершат переход к информационному обществу к 2020 г., Япония и основные страны Западной Европы — к 2030—2040 гг.
ВСССР в 1989 г. разработана Концепция информатизации общества. По предварительным оценкам информатизация в России завершится к 2050 г. при условии стабилизации экономической и политической обстановки в стране.
По мнению специалистов, любая страна, насколько бы индустриально развитой она ни была, перейдёт в разряд стран третьего мира, если опоздает с информатизацией.
Учёные прогнозируют, что информационный этап продлится значительно меньше, чем предыдущие этапы: основные регионы мира войдут в развитое информационное общество в XXI в., и в этом же веке начнётся переход к постинформационному обществу.
Информатика как научный фундамент информатизации
Информатика — это наука об информационной деятельности, информационных процессах и их организации в человеко-машинных системах.
Основными разделами информатики являются исследование и разработка информационных средств и технологий, программных средств и моделирование предметных областей.
Термин «информатика» возник во Франции в 60-х годах XX века. И образован слиянием двух слов: «информация» и «автоматика»
Внастоящее время существует, по крайней мере, три направления к толкованию понятия «информатика»:
Первое направление, развиваемое киевской группой учёных (Глушков, Михалевич, Каныгин, Гриценко и др.), рассматривает информатику как науку, связанную с информационными технологиями
икомпьютеризованными системами, т.е. информатика — это комплексная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики.
Второе направление трактовок информатики, в основном под влиянием трудов В.И. Сифорова, сводит её к учению об «информации вообще» — информологии. Это направление по существу развивает теорию информации К. Шеннона.
Третье направление (Бернштейн, Шрейдер) ставит в центр информатики семантические (содержательные) стороны информации (соотношение понятий информация и знание).
Разнообразие в понимании предмета информатики как науки, свидетельствует о том, что информатика переживает этап накопления и осмысления эмпирического материала. Доминируют прикладные разработки, решения частных вопросов, практически односторонние суждения.
Программисты, системотехники, представители кибернетики, семиотики, математической лингвистики, теории информации и т.д. дают определение информатики по принципу «Информатика — это то, чем занимаюсь я».
Краткая история развития информатики
Всю историю информатики принято разбивать на два больших этапа: предыстория и история.
Предыстория. Начальный этап предыстории — освоение человеком развитой устной речи.
Членораздельная речь, язык стал специфическим социальным средством хранения и передачи информации.
Второй этап — возникновение письменности
Прежде всего резко возросли (по сравнению с предыдущим этапом) возможности по хранению информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. Кроме того, возникновение письменности было необходимым условием для начала развития наук (вспомним Древнюю Грецию, например). С этим же этапом, по всей видимости, связано и возникновение понятия натуральное число. Все народы, обладавшие письменностью, владели понятием числа и пользовались той или иной системой счисления.
Третий этап — книгопечатание Книгопечатание можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение
информации было поставлено на поток, на промышленную основу. По сравнению с предыдущим этот этап не столько увеличил возможности по хранению (хотя и здесь был выигрыш: письменный источник
Страница 3 из 45
— часто один-единственный экземпляр, печатная книга — целый тираж экземпляров, а, следовательно, и малая вероятность потери информации при хранении (вспомним «Слово о полку Игореве»)), сколько повысил доступность информации и точность её воспроизведения.
Четвёртый (последний) этап предыстории
связан с успехами точных наук (прежде всего математики и физики) и начинающейся в то время научно-технической революцией. Этот этап характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа добавилось и телевидение.
Кроме средств связи появились новые возможности по получению и хранению информации — фотография и кино. К ним также очень важно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски).
Информация перерабатывается не машинными, а рутинными способами!
Начало истории информатики
Связано с разработкой первых ЭВМ. Во-первых, сам термин «информатика» появился на свет благодаря развитию вычислительной техники, и поэтому под ним понималась наука о вычислениях (первые ЭВМ большей частью использовались для проведения числовых расчётов). Во-вторых, выделению информатики в отдельную науку способствовало такое важное свойство вычислительной техники, как единая форма представления обрабатываемой и хранимой информации. Вся информация хранится и обрабатывается на ЭВМ в двоичной форме. Компьютер объединил хранение и обработку числовой, текстовой (символьной) и аудиовизуальной (звук, изображение) информации.
Информатика: ИТ и АИС
Всовременных понятиях информатика связывается с информационными технологиями (ИТ), и
реализующими их автоматизированными информационными системами (АИС).
Информационные технологии
Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).
ИТ включают два основных элемента — машинный и человеческий (социальный) – который выступает главным элементом.
Автоматизированные информационные системы
Автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенная для обработки информации и принятия управленческих решений.
Структура АИС как совокупность 6-ти обеспечивающих подсистем
технического обеспечения математического обеспечения программного обеспечения
информационного телекоммуникационного обеспечения организационного обеспечения правового обеспечения
Основные этапы технологического процесса в АИС
Событие -> Сбор -> Возможное преобразование информации -> Передача -> Обработка на ЭВМ -> Хранение -> Передача -> Воспроизведение информации -> Потребитель информации
Классификация АИС
Внастоящее время АИС получили широчайшее распространение. Классификация АИС осуществляется по ряду признаков, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки классификации. При этом одна и та же АИС может характеризоваться одним или несколькими признаками. В качестве признаков классификации АИС используются:
область применения, охватываемая территория (от ОГАИС до АИС город),
организация информационных процессов, направление деятельности, назначения, структура и др.
Значение информационных технологий
Страница 4 из 45