Острейковский Информатика
.pdfЛабораторный практикум
по ИНФОРМАТИКЕ
Под редакцией проф. В А ОстрейкоВского
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению
"Информатика и вычислительная техника"
Москва «Высшая школа» 2003
УДК 007 ББК 32.81 Л 12
Рецензенты:
Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации и управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана (зав. кафедрой д-р техн. наук, профессор В.М. Чер ненький), доктор физ.-мат. наук, профессор В.А. Галкин
Авторы:
B.C. Микшина, Г.А. Еремеева, К.И. Бушмелева, СИ. Конник, СВ. Мясни ков, Н.Б. Назина, В.А. Острейковский, А.В. Чеховской, И.А. Шайторова, Е.Г. Алмазова
Лабораторный практикум по информатике: Учебное посо-
Л12 бие для вузов/В.С. Микшина, Г.А. Еремеева, Н.Б. Назина и др.; Под ред. В.А. Острейковского. — М.: Высш. шк., 2003. — 376 с: ил.
ISBN 5-06-004273-1
Лабораторный практикум предназначен для проведения лабораторных и практических работ по информатике. Согласно требованиям «Государственных образовательных стандартов» для технических направлений и специальностей в лабораторный практикум включены: системы счисления, оценка объема информа ции, основы алгоритмизации, программирования в среде Турбо Паскаль, работа с операционной системой ЭВМ и сетевыми операционными системами, текстовый и векторный графический редакторы, математический и табличный процессоры, система управления базами данных, сервисное программное обеспечение.
Для студентов высших учебных заведений естественно-научных и техниче ских направлений и специальностей, преподавателей, слушателей институтов повышения квалификации.
УДК 007 ББК 32.8V
ISBN 5-06-004273-1 |
© ФГУП «Издательство «Высшая школа», 2003 |
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая школа», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия изда тельства запрещается
Список основных сокращений
АЛУ |
— арифметико-логическое устройство |
АСУ |
— автоматизированная система управления |
БД |
— база данных |
ДОС |
— дисковая операционная система |
ЛВС |
— локальная вычислительная сеть |
мд |
— магнитный диск |
МП |
— микропроцессор |
ОЗУ |
— оперативное запоминающее устройство |
ОС |
— операционная система |
ПК |
— персональный компьютер |
по |
— программное обеспечение |
ппп |
— пакет прикладных программ |
ПЭВМ |
— персональная ЭВМ |
РМД |
— реляционная модель данных |
САПР |
— система автоматизированного проектирования |
СУБД |
— система управления базой данных |
ЭВМ |
— электронная вычислительная машина |
|
* * * * * |
ASCII |
— American Standart Code for Information Interchang — |
|
Американский стандартный код для обмена инфор |
|
мацией |
CD |
— Compact Disk — компакт-диск |
CD-ROM |
— Compact Disk Read — Only — Memory — постоянное |
|
запоминающее устройство на компакт-диске |
DNS |
— Domaine Name Server — сервер доменных имен |
FAT |
— File Allocation Table — таблица размещения файлов |
FIFO |
— First-in, First-out — дословный перевод «первым при |
|
шел — первым закончил» |
3
РХР |
— File Transfer Protocol — протокол передачи данных |
GIF |
— Graphic Interchange Format — формат обмена графи |
QUI |
ческими данными |
— Graphics User Interface — графический интерфейс |
|
|
пользователя |
HTML |
— Hyper Text Markup Language — язык разметки гипер |
|
текста |
IBM |
— International Business Machine — международные биз |
|
нес-машины |
IIS |
— Internet Information Server — информационный сер |
|
вер Интернет |
IP |
— Internetwork Protocol — межсетевой протокол |
IPX |
— Internetwork Packet exchange — межсетевой обмен |
|
пакетами |
ISA |
— Industry Standard Architecture — архитектура про |
|
мышленного стандарта |
ISO |
— International Organisation for Standardization — Меж |
|
дународная организация по стандартам |
LAN |
— Local Area Network — локальная вычислительная |
|
сеть |
LLC |
— Logical Link Control — управление логической свя |
|
зью |
MS DOS |
— Microsoft Disk Operating System — дисковая операци |
|
онная система фирмы Microsoft |
NC |
— Norton Commander — программа-оболочка для рабо |
|
ты с операционной системой MS DOS фирмы |
|
Symantec |
PC |
— Personal System — персональный компьютер |
RAM |
— Random Access Memory — память с произвольным |
|
доступом |
ROM |
— Read-Only Memory — только читаемая память |
WAN |
— Wide Area Network — глобальная вычислительная |
|
сеть |
WWW |
— World-Wide-Web — всемирная информационная сеть |
Введение
Во второй половине XX в. человечество вступило в новый этап своего развития. В этот период начался переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот пере ход, получил название информатизации. Информатизация — это соз дание, развитие и всеобщее применение информационных средств и технологий, обеспечивающих достижение и поддержание уровня ин формированности всех членов общества, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни в об ществе. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образова нии и культуре.
Информационное общество имеет следующие основные признаки.
1.Большинство работающих в информационном обществе (около 80%) занято в информационной сфере, т.е. сфере производства инфор мации и информационных услуг.
2.Обеспечены техническая, технологическая и правовая возмож ность доступа любому члену общества практически в любой точке территории и в приемлемое время к нужной ему информации (за ис ключением военных и государственных секретов, точно оговоренных в соответствующих законодательных актах).
3.Информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.
Информатизация — необходимое условие научно-технического, со циального, экономического и политического прогресса в обществе. Не избежность информатизации обусловлена следующими причинами:
беспрецедентным усложнением социально-экономических процес сов в результате увеличения масштабов и темпов общественного про изводства, углубления разделения труда и его специализации в науч но-технической революции;
5
необходимостью адекватно реагировать на возникающие проблемы в динамично меняющейся обстановке, присущей постоянно развиваю щемуся обществу;
повышением степени самоуправления предприятий, территорий, регионов.
Процесс перехода от индустриального общества к информацион ному происходит не одновременно в различных странах, он характе ризуется также и разными темпами развития. Первыми на этот путь встали в конце 50-х — начале 60-х годов XX в. США, Япония и стра ны Западной Европы. В этих государствах, начиная с 60-х—70-х го дов, проводится политика повсеместной информатизации всех сфер деятельности человека. Были разработаны и приняты на государст венном уровне программы информатизации с целью наиболее полно го использования информационного ресурса для ускорения экономи ческого, социального и культурного развития общества. Предполага ется, что США завершит переход к информационному обществу к 2020 г., Япония и основные страны Западной Европы — к 2030 — 2040 гг.
ВСССР в 1989 г. была разработана Концепция информатизации общества. По предварительным оценкам информатизация в России за вершится к 2050 г. при условии стабилизации экономической и поли тической обстановки в стране. По мнению специалистов, любая стра на, насколько бы индустриально развитой она не была, перейдет в раз ряд стран третьего мира, если опоздает с информатизацией.
Если предшествующие этапы развития человечества длились каж дый около трех веков, то ученые прогнозируют, что информационный этап продлится значительно меньше. Его срок существования ограни чится, вероятно, сотней лет. Это означает, что основные регионы мира войдут в развитое информационное общество в XXI в., и в этом же веке начнется переход к постиндустриальному обществу.
Для информационного общества характерно обеспечение требуе мой степени информированности всех его членов, возрастание объема
иуровня информационных услуг, предоставляемых пользователю. Ин формационное общество в теоретическом аспекте характеризуется вы сокоразвитой информационной сферой (инфосферой), которая включа ет деятельность человека по созданию, переработке, хранению, переда че и накоплению информации.
Всоответствии с учением В.И. Вернадского о ноосфере, инфосфе ру можно рассматривать как третий после техносферы и энергосферы этап преобразования биосферы в ноосферу — сферу разума. Можно утверждать, что у человечества нет другой альтернативы, которая бы
б
позволила не только сохранить человека как биологический вид, но и обеспечить возможность дальнейшего поступательного развития обще ства.
Научным фундаментом процесса информатизации общества являет ся новая дисциплина — информатика. В широком смысле информати ка — это наука об информационной деятельности, информационных процессах и их организации в человеко-машинных системах.
Предлагаемый читателю лабораторный практикум охватывает все основные разделы дисциплины «Информатика» для технических на правлений и специальностей согласно государственным стандартам. К настоящему времени вышло много книг по информатике, программи рованию и вычислительной технике. Подавляющее их большинство имеет следующие недостатки:
разнообразие в понимании информатики как науки приводит к раз личным толкованиям отдельных понятий и терминов;
доминируют прикладные разработки, решение частных вопросов; тематика лабораторных и практических занятий часто не соответст вует требованиям государственных стандартов по дисциплине «Ин форматика»: делается крен либо в программирование, либо в вычисли
тельную технику; недостаточна методическая проработка лабораторных практикумов
с точки зрения приобретения знаний, умений и навыков студентами первого курса и др.
Поэтому целями данного учебного пособия являются: осуществить четкое изложение основных понятий с позиций совре
менных подходов в информатике; изложить лабораторный практикум в полном соответствии с дейст
вующими государственными стандартами по информатике для техни ческих направлений и специальностей;
в отличие от многих пособий по информатике соблюсти в изложе нии материала принцип: «от известного к неизвестному», «от простого к сложному», «от легкого к трудному», «от конкретного к абстрактно му» и т.п.;
заложить необходимые основы знаний по информатике студентам первого курса для изучения последующих дисциплин: «Алгоритмиче ские языки и программирование», «Технология программирования», «Организация ЭВМ», «Операционные системы», «Информационные технологии» и т.д.
В соответствии с поставленными целями материал лабораторного практикума изложен во введении, десяти главах и заключении.
7
Введение содержит вступление к основному тексту учебного посо бия. В нем изложены цели и задачи пособия, описание его структуры, методическая характеристика преподносимого студенту учебного ма териала.
В первой главе излагается материал практического занятия по представлению, измерению и преобразованию информации. Детально рассматриваются системы счисления: двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная; переводы чисел из одной системы счисления в другую. Дается представление о числовой, текстовой, цветной и графической информации и правила ее кодирования.
Вторая глава лабораторного практикума посвящена изучению опе рационных систем (ОС). Кратко описана теория дисковых ОС, охарак теризованы способы ведения диалога между пользователем и компью тером. Понятия файловой системы, файловой структуры и организа ции пользовательского интерфейса рассмотрены на примере семейства ОС Windows.
Третья глава пособия направлена на изучение программного обес печения (ПО). Основное внимание уделено программам обслуживания магнитных дисков: ScanDisk, Defrag, DiskCleanup. Здесь студенты должны научиться тестированию диска, дефрагментации дискового пространства, очистке дисков от ненужных файлов, восстановлению случайно удаленных файлов, архивации файлов и познакомиться с ан тивирусными программами на примере программ Dr. Web for Windows и Antiviral Tookit Pro.
Основы алгоритмизации и программирования рассмотрены в чет вертой главе практикума. Даны способы описания алгоритмов, состав ления алгоритма на языке блок-схем и базовые управляющие конст рукции алгоритмов. В качестве базового языка программирования для изучения на первом курсе авторы выбрали язык Паскаль.
В пятой главе лабораторного практикума для изучения основ рабо ты с текстовыми процессорами взят самый популярный в настоящее время текстовый редактор Microsoft Word. Материал главы основан на возможностях текстового процессора Microsoft Word 97, который с ус пехом может быть использован при работе с другими версиями, в ча стности, с программным продуктом Microsoft Word 2000.
Программный продукт в виде табличного процессора Excel нашел чрезвычайно широкое применение у пользователей для решения боль шого круга задач. Поэтому шестая глава пособия содержит необходи мый объем информации для изучения данного ПО. Подробно изложе ны алгоритмы различных операций, способы адресации ячеек, вычис ления в Excel, диспетчер сценариев, сортировка данных, использова-
8
ние логических функций, создание базы данных в Excel, работа с диа граммами и печатью.
Знакомство студентов с системами управления базами данных (СУБД) в практикуме осуществлено на примере широко применяемой СУБД ACCESS. В седьмой главе приведено описание практических работ при создании объектов БД, организация связей между таблица ми и другие процедуры, выполняемые с помощью ACCESS.
В восьмой главе рассмотрен математический процессор MATHCAD, с помощью которого можно успешно решать ряд задач, таких, как решение системы уравнений, построение графиков функ ций, решение нелинейных уравнений, причем не только в числовой, но и в аналитической форме.
Девятая глава лабораторного практикума знакомит студентов с возможностями программного продукта CorelDraw, предназначенного для создания высококачественных компьютерных графиков и редак тирования изображений. Пользователь графического редактора CorelDRAW в процессе обучения овладевает основами компьютерного дизайна.
Последняя, десятая глава предназначена для изучения студентами сетевых технологий на базе ОС UNIX. Здесь изучается файловая сис тема UNIX, служба FTP и другие утилиты инфраструктурных сервисов протокола TCP/IP.
Заключение содержит обобщение информации, изложенной в ос новной части учебного пособия, основные выводы и тенденции инфор матики как учебной дисциплины. Дается краткая характеристика ос новных проблем информатики и прогноз ее дальнейшего развития.
При работе над лабораторным практикумом авторы ориентирова лись на учебник профессора В.А. Острейковского «Информатика» (М.: «Высшая школа», 2000). Данный лабораторный практикум способству ет закреплению основных разделов программы информатики техниче ских вузов. Большинство разделов практикума имеет краткие теорети ческие вступления, поэтому для подготовки к занятиям студентам не обходимо изучить соответствующие параграфы учебников по инфор матике.
В основу лабораторного практикума положен многолетний опыт чтения лекций и проведения практических и лабораторных занятий по информатике в Сургутском государственном университете. Введение, заключение, научная и общая редакционная работа выполнены про фессором В.А. Острейковским, главы 1,4,7 и 8 — доцентом Г.А. Ере меевой, глава 2 — Н.Б. Назиной, главы 3,7,8 — доцентом В.С.Микшиной, глава 4 — доцентом А.В. Чеховским, глава 5 — СВ. Мясниковым, глава 6 — Е.Г. Алмазовой и И.А. Шайторовой, глава 9 — доцен-
9