3345

УДК 004.9

Платов А.Ю. / Введение в предмет [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.Ю. Платов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 16 с.– 1 электрон. опт. диск (CDRW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Введение в предмет» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Введение в предмет» по направлению подготовки 09.03.03 Прикладная информатика, профиль Прикладная информатика в экономике.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 09.03.03 Прикладная информатика, профиль Прикладная информатика в экономике, утверждённым решением учёного совета ННГАСУ от 02.09.2016 г. (протокол № 1).

© А.Ю. Платов, 2016 © ННГАСУ, 2016

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

(Все в этом разделе из рабочей программы, кроме последней фразы)

Основными целями освоения учебной дисциплины «Введение в предмет» являются:

формирование основных понятий информатики: информация, данные, знания, информационные процессы, информационные системы и технологии;

знакомство с историей развития информатики;

знакомство с основными проблемными и прикладными направлениями современной информатики.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

основные ограничения и свойства информационных элементов, технологий и систем со стороны элементной базы, алгоритмов и вычислительных систем и т. д.

базовые современные информационные элементы, технологии и системы и их характеристики.

Уметь:

сравнивать информационные элементы, технологии и системы

анализировать современные информационные элементы, технологии и системы на основе открытой информации в сети

Владеть:

навыками оценки возможностей (быстродействия, емкости, стоимости, трудоёмкости) информационных элементов, технологий и систем;

навыками поиска информации по данным и характеристикам информационных элементов, технологий и систем.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле экономической информатики.

1.2 Содержание дисциплины

(Все в этом разделе из рабочей программы)

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Понятие информатики

Определение К.Штайнбуха, А.Михайлова, П. Дрейфуса, А. Ершова, Г. Форсайта. Ключевые области информатики. Частные дисциплины информатики. Американский стандарт CS. Профессиональные стандарты АПКИТ. Понятие барьера по В.М. Глушкову. Информационный взрыв. Структура и объёмы данных в мире. Законы Мура, Меткалфа. Предел Данбара.

2. Понятие и представление информации

Цифровая, аналоговая форма. Представление информации. Количество информации по Шеннону. Булева алгебра. Представление целых числе, плавающих чисел, символов. Стандарты представления

4

информации. Характеристики представления. Представление звука. Теорема Котельникова. Представление изображений. Растровое и векторная формы. Цифровые модели. Модели геометрии. Базовые алгоритмы графики. Сжатие информации.

3. Обработка данных

Развитие элементной базы. Первые вычислительные машины. Реализация булевых операций с помощью логических элементов. Теорема Лупанова. Архитектура Неймана. Уровни вычислительной системы. Параллельные архитектуры. Применение параллельных архитектур. Закон Амдала. Оценка производительности ЭВМ. Современные высокопроизводительные ЭВМ.

4. Формальные языки

Понятие формального языка. Форма Бэкуса-Науера. Машинный язык. Языки высокого уровня. Процедурное, структурное, модульное и объектно-ориентированное программирование. Теорема БомаЯкопини.

5. Экономическая информатика.

Экономическая информация. Основные задачи экономической информации. Виды экономических информационных систем.

1.3 Порядок освоения материала

(Эта несложная схема для «воды»)

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:

Таблица 1

Порядок освоения дисциплины

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

(ЭТО ДЛЯ ВСЕХ)

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2 Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

(ЭТО ДЛЯ ВСЕХ)

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций

(Здесь краткое комментирование разделов дисциплины из программы)

Раздел 1. Понятие информатики — 4 лекции.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об информатике как науке и практики.

На лекциях рассматриваются различные определения информатики: К.Штайнбуха, А.Михайлова, П. Дрейфуса, А. Ершова, Г. Форсайта. Из этих определений можно вывести главное, на что направлено внимание при изучении информационных дисциплин.

Определяются ключевые области информатики по разным определениям. Рассматриваются различные стандарты (немецкий, американский стандарт CS, профессиональные стандарты АПКИТ), оп-

6

ределяющие знания и умения информатиков.

Вводится понятие информационного барьера по В.М. Глушкову. Даются числовые обоснования гипотезе информационного взрыва.

Предлагаются также формулировки различных законов развития информатики и ИТ: Мура, Меткалфа и предела Данбара. Предлагается сделать выводы относительно существования предела развития.

Раздел 2. Понятие и представление информации — 4 лекции.

Цель: изучить формальные методы представления информации различного вида.

Даётся понятие о цифровой и аналоговой формах информации. Кратко описывается измерение информации по Шеннону. Фундаментальная роль булевой алгебры. Даются способы представления целых чисел. Стандарты такого представления.

Способы представления плавающих чисел, стандарт IEEE. Способы представления символов. Кодировки и их распространённость. Основные параметры всех представлений и важность эти параметров для практических задач. Представление звука. Теорема Котельникова о необходимой частоте представления. Представление изображений. Растровое и векторная формы. Цифровые модели. Модели геометрии. Базовые алгоритмы графики. Сжатие информации.

2.4 Контрольные вопросы

(Контрольные вопросы по темам берутся из учебной программы или из головы)

Контрольные вопросы к разделу 1: Понятие информатики

1.Что такое информационный барьер. Привести пример такового.

2.Есть ли аргументы в пользу третьего информационного барьера.

3.Перечислить основные направления информатики

4.Перечислить основные направления Computer Science по американскому стандарту Computing

Curricula 2005

5.Закон Мура и его практические следствия

6.Закон Меткалфа. Экспериментальное подтверждение.

Контрольные вопросы к разделу 2: Представление информации

1.Количество информации по Шеннону. Привести числовой пример расчёта количества информации

2.Представление целых чисел. Основные характеристики такого представления.

3.Стандарты представления символов. Динамика использования кодировок в Интернете.

4.Привести пример отличия арифметики компьютерных вещественных чисел от«нормальных» вещественных чисел.

5.Два способа представления звука.

6.Теорема Котельникова.

7.Примеры растровых алгоритмов

8.Примеры алгоритмов векторной графики.

9.Принцип простейшего RLE-алгоритма сжатия видеоинформации

Контрольные вопросы к разделу 3: Обработка данных

1. Оценить возможное время работы векторной машины для заданной программы.

7

2.Оценить возможное время работы машины, имеющей отдельные конвейеры для целочисленных и вещественных операций, для заданной программы.

3.Пусть при выполнении целочисленных операции тратится в среднем 2 цикла на команду, а вещественных — 4 цикла. Рассчитать производительность компьютера для предыдущей программы, если тактовая частота равна 500 Мгц.

4.Приведите примеры программ или прикладных задач, для выполнения которых лучше подходят векторные или многопроцессорные ЭВМ.

5.Какая машина будет теоретически работать быстрее при выполнении одной программы: на четырёхядерном процессоре или при наличии четырёх одноядерных процессоров с сильной связью. Почему.

6.Во сколько раз можно ускорить работу заданной программы, если использовать ЭВМ с 100 процессорами.

7.Написать программу на любом языке, определяющую среднюю производительность ЭВМ. Каковы недостатки такого измерения.

8

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1 Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

(ЭТО ДЛЯ ВСЕХ)

Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на практическое занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2Примеры задач для практических занятий

Задачи для раздела 1.

Задача 1.

Рассмотреть любой предмет: книгу, стол, автомобиль. Что в этих предметах является информацией, а что – нет. Привести не менее 3 примеров.

Задача 2.

При рассмотрении предметов в задаче №1 отделить в информации данные, смысл и пользу. Что определяет смысл и пользу в каждом случае?

Задача 3.

Рассмотреть некоторый вид практической деятельности. Какая информация требуется для принятия решений в этой деятельности? Определить, какие технологии могут быть использованы, а какие должны быть использованы для принятия решений? Обосновать ответ.

Задача 4.

Привести примеры практической деятельности, в которых потребуется использование методов экономической, технической и мультимедиа информатики.

Задачи для раздела 2.

Задача 1.

Что является данными в выражениях «Это книга» и «This is a book». Задача 2.

Определить внешнее и внутреннее представление в выражении «This is a book», а также для ряда чисел 10, 20, 30. Предложить аналоговый и цифровой способы внутреннего представления выражения.

Задача 3.

Определить представление данных задачи №2 в виде файла. Задача 4.

9

Составить алгоритм слияния двух строк из задачи №1, используя для этого определение внешнего представления из задачи №2.

Задача 5.

Составить программу слияния двух строк из задачи №1, используя для этого определение внутреннего цифрового представления из задачи №2.

Задача 6*.

Описать метод слияния двух строк из задачи №1, используя для этого определение аналогового представления из задачи №2.

Задача 7.

Представить в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной формах пять произвольных чисел. Задача 8.

Сложить два произвольных числа в двоичной форме. Задача 9.

Определить кодовые таблицы для следующих двух алфавитов. Первый алфавит:

а, б, в, г, д, е, ё, ж, з, и, й, к, л, м, н, о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ, ъ, ы, ь, э, ю, я.

Второй алфавит:

α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, ι, κ, λ, μ, ν, ξ, ο, π, ρ, σ, τ, φ, χ, ψ, ω.

Первая таблица использует первый алфавит. Вторая таблица использует второй алфавит. Третья таблица использует оба алфавита.

Четвёртая таблица использует оба алфавита вместе с заглавными буквами. Задача 10.

Определить параметры арифметики плавающей точки, если под мантиссу отведено 4 десятичных разряда, под знак – 1, а под экспоненту – 3. Представить пять произвольных числа в нормализованной форме, соответствующей этой арифметике.

Задача 11.

Определить параметры арифметики плавающей точки, если под мантиссу отведено 6 двоичных разрядов, под знак – 1, а под экспоненту – 4. Представить пять произвольных числа в нормализованной форме, соответствующей этой арифметике.

Задача 12.

Разработать арифметику плавающей точки для двоичного представления чисел из диапазона - -х десятичных знаков.

Задача 13.

Написать на языке BASIC программу для определения машинного эпсилон для переменных одинарной и двойной точности.

Задача 14.

Представить в двоичной форме числа 0.1 и 0.2. Если отвести под дробную часть 1 байт, каков будет результат сложения этих двух чисел.

Задача 15.

Вычислить количество информации, необходимое для представления прямоугольного изображения размером 400х400 точек для битовой, 8-, 16-цветной и RGB-модели.

Задача 16.

Разработать цветовую RGB-модель, в которой под каждый компонент цвета отводится три уровня интенсивности. Какое количество информации потребуется для изображения размером 400х400 точек в такой модели.

Задача 17.

Определить числовой образ битового изображения в 3х3 точек, в котором нарисована буква Т. Линии имеют толщину в 1 точку. Для изображения используется цветовая модель из задачи №10.

10