- •Конспект лекций
- •Введение
- •Лекция 1. Информация и информационные технологии. Основные понятия. Предмет информатики
- •Информация Определение и измерение информации
- •Свойства информации
- •Информация и данные
- •Кодирование данных в компьютере
- •Измерение компьютерных данных
- •Лекция 2 Арифметические основы компьютеров Системы счисления
- •Перевод чисел в десятичную систему счисления
- •Поразрядный перевод чисел из одной системы счисления в другую
- •Перевод целых десятичных чисел в другую систему счисления
- •Перевод правильной десятичной дроби в другую систему счисления
- •Двоичная арифметика
- •Представление чисел в компьютере Целые числа без знака
- •Целые числа со знаком
- •Вещественные числа
- •Лекция 3 Технические средства информационных технологий Классификация
- •Устройство персонального компьютера
- •Системный блок
- •Материнская плата
- •Центральный процессор
- •Архитектура процессора
- •Система команд процессора
- •Оперативная память
- •Постоянная память
- •Лекция 4
- •Операционные системы
- •Файловая система. Основные определения
- •Операционная система ms dos
- •Загрузка компьютера с операционной системой ms dos
- •Командный язык операционной системы msdos и Windows
- •Dir [дисковод] [путь] [ключи]
- •Md [дисковод:] [путь]
- •Copy [дисковод:] полное_имя_1 [дисковод:] полное_имя_2
- •Ren [дисковод:] имя файла1 имя файла2
- •Линейный алгоритм
- •Ветвящийся алгоритм
- •Циклический алгоритм
- •Алгоритмы накопления суммы и произведения
- •Алгоритм табулирования функции
- •Алгоритм поиска экстремальных значений (max, min)
- •Лекция 6 Язык программирования Microsoft Qbasic Набор символов языка:
- •Классификация данных
- •Ограничения значений переменных
- •Операции
- •Выражения
- •Стандартные функции действия над числами
- •Операторы
- •Оператор восстановления данных restore
- •Оператор input
- •Input считывает входные данные от клавиатуры или из файла.
- •Input ["приглашение"{; | ,}] список переменных
- •Вывод данных Операторы print, lprint, print using, функции spc и tab
- •Функции spc и tab
- •Тав: print tab (выражение1); выражение2
- •Оператор форматированного вывода
- •Print using формат; список выражений [{;|,}]
- •Оператор позиционирования курсора locate
- •Лекция 7 Управление ходом выполнения программы Организация цикла
- •Оператор цикла for … next
- •Оператор цикла do … loop
- •Print "Значение I в конце цикла равно "; I
- •Оператор цикла без счетчика while …wend
- •Операторы изменения хода выполнения программы
- •Оператор выбора select case
- •Оператор exit
- •Оператор swap
- •Функции действия над строками
- •Лекция 8 Алгоритмы решения математических задач Решение уравнений методом итерации
- •Решение уравнений методом простой итерации
- •Input “Введите точность”, e
- •Input “Введите начальное значение х”, х
- •Input “Введите точность”, e
- •Input “Введите начальное значение х”, х
- •Итерационное решение уравнений методом половинного деления
- •Input “Введите точность”, e
- •Оператор описания массивов Одномерные массивы
- •Статические и динамические массивы
- •Оператор option base
- •Способы ввода значений элементов массива
- •Оператор rnd
- •Randomize [число].
- •Алгоритм формирования и печати исходного массива
- •Алгоритм поиска максимального и минимального значений в массиве s(n)
- •Алгоритмы сортировки массива Сортировка выбором мах (или мin)
- •Сортировка вставками
- •Метод «пузырька»
- •Лекция 10 Описание и обработка матриц
- •Input “ введите значение”, a(I,j)
- •Лекция 11 Алгоритмы компьютерной графики
- •Текстовый режим
- •Операторы графики
- •Построение графиков математических функций
- •Этапы построения графика функции
- •Оператор circle вывода окружностей, дуг, эллипсов
- •Circle (X, y), r, [цвет], [Dn], [Dk], [z]
- •Цвет в графике
- •Оператор рисования объекта.
- •Построение диаграмм
- •Этапы работы при создании рисунка
- •Эффект мультипликации
- •Лекция 13 Работа с файлами Назначение файлов
- •Физическая и логическая организации файлов
- •Способы доступа к файлам
- •Действия с файлами
- •Оператор open открытия файла
- •Режимы работы с файлами
- •Номер файла
- •Чтение данных из файла прямого доступа и бинарного файла оператором get
- •Get [#]номер_файла [,[номер_записи][, переменная]] ,
- •Чтение данных из файла последовательного доступа оператором input
- •Запись данных в файл прямого доступа и бинарный файл оператором put
- •Закрытие файла
- •Удаление файлов
- •Лекция 14 Приемы модульного программирования
- •Процедуры
- •Input “Введите размерность массива ”; n
- •Процедурные языки (с, basic, fortran, pascal и др.)
- •Функциональные языки
- •Логические языки (лисп, пролог)
- •Трансляторы
- •Лекция 15 Разработка сложных программ
- •Методологии и технологии проектирования ис Общие требования к методологии и технологии
- •Лекция 16 Компьютерные сети. Архитектура построения
- •Масштабы компьютерных сетей
- •Топологии компьютерных сетей
- •Топология типа «звезда»
- •Коммутируемая топология
- •Сложные топологии
- •Методы передачи компьютерных данных Кадры и протоколы
- •Кадр Ethernet стандарта ieee 802.3
- •Кадр Token Ring стандарта 802.5
- •Примеры протоколов.
- •Лекция 17 Основные компоненты компьютерных сетей
- •Линии связи
- •Коммуникационное оборудование
- •Литература
- •Словарь понятий
Вещественные числа
Любое число N в системе счисления с основанием q можно записать в виде
N = MqP, 2.3
где Р – порядок числа,
М – мантисса, содержащая все цифры числа.
Запись числа в виде (2.3) называется представлением числа с плавающей точкой.
Если мантисса числа – правильная дробь (т.е. 0.1 М < 1), то число N называется нормализованным.
Пример. Десятичные числа: 312.41 = 0.31241103; - 0.0000723917 = 0.72391710-4. Двоичные числа: 0.000011 = 0.11 2-100; - 101.01 = 0.10101 211.
Нормальная форма позволяет при одинаковой разрядности получать существенно больший диапазон представления чисел. Это приводит к уменьшению вероятности переполнения разрядной сетки в ячейках хранения числа.
Структура записи нормализованного числа в компьютере в формате с n разрядами имеет следующий вид:
n-1n-2 3 2 1 0
-
…
…
Знак мантиссы
Смещенный порядок Абсолютная величина мантиссы
Смещенный порядок применяется для однообразного отображения положительных и отрицательных порядков. Например, порядок, принимающий значения в диапазоне – 32 ÷ + 31, представляется смещенным порядком, значения которого меняются от 0 до 64.
Сложение и вычитание нормализованных чисел производится путем сложения и вычитания их мантисс. Перед выполнением действия производится выравнивание порядков чисел.
Пример. 1.Сложить числа 0.101112-1 и 0.11011210. Для выравнивания порядков мантисса первого числа сдвигается на три разряда вправо:
0.00010111 210
+ 0.11011 210
0.11101111 210
2.Выполнить вычитание 0.10101210 – 0.1110121. Для выравнивания порядков мантисса второго числа сдвигается на один разряд вправо:
0.10101 210
- 0.011101 210
0.001101 210
Результат получен не нормализованный. Поэтому его нормализуют к виду 0.110120.
При умножении нормализованных чисел их порядки складываются, а мантиссы перемножаются.
При делении нормализованных чисел из порядка делимого вычитается порядок делителя, а мантисса делимого делится на мантиссу делителя. Затем в случае необходимости полученный результат нормализуется.
При выводе из компьютера десятичных чисел для отображении их в нормализованном виде применяются записи вида:
- для чисел одинарной точности: МЕ ±Р
- для чисел двойной точности: МD±Р,
где М – мантисса числа, Р – порядок числа, а латинские буквы E и D означаю, что число имеет одинарную и соответственно двойную точность.
Пример. Число одинарной точности: 0.1234567Е + 16. Число двойной точности: 0.123456789012345D – 65.
Лекция 3 Технические средства информационных технологий Классификация
Технические средства информационных технологий можно подразделить на следующие группы:
- оргтехника (копиры, сканеры, уничтожители бумаги, брошюровщики и т.д.),
- коммуникационная техника (телефоны, модемы, факсы, коммутаторы, маршрутизаторы, концентраторы и т.д.),
- устройства и оборудование, оснащенные микропроцессорами,
- компьютеры.
Компьютер – электронное устройство, способное автоматически выполнять заданную последовательность действий по приему, хранению, преобразованию и выдаче информации.
Компьютеры – в настоящее весьма обширный класс изделий, отличающихся по своим свойствам, видам исполнения и областям применения. Компьютеры можно подразделять, например, по таким свойствам (аспектам классификации):
- по производительности,
- по роли в вычислительной сети,
- по условиям эксплуатации,
- по назначению.
По производительности обычно различали: суперкомпьютеры, компьютеры большой, средней и малой мощности. Однако развитие компьютерной техники идет такими высокими темпами, что вчерашний компьютер большой мощности через несколько лет, по быстродействию, становится обычным компьютером. Поэтому классификация по этому признаку сейчас используется редко. Сохранилось лишь устойчивое понятие суперкомпьютера – компьютера, входящего в 500 самых высокопроизводительных компьютеров мира.
До конца 80-х годов развитие суперкомпьютеров определялось гонкой вооружений США и СССР, когда создание все более мощной элементной базы компьютеров финансировалось государствами. После окончания «холодной войны» развитие суперкомпьютеров идет по пути создания многопроцессорных систем, из процессоров обычного применения. Примером является, запущенный в августе 2001 года суперкомпьютер ASCI White, построенный корпорацией IBM по заказу Министерства энергетики США. Производительность этого вычислительного монстра достигает 12,3 *1014 оп/с. Объем оперативной памяти ASCI White составляет 6 Тб, а дисковой – 166 Тб. Масса ASCI White составляет 106 т, а занимаемое пространство равно по площади двум баскетбольным площадкам.
Сферой применения суперкомпьютеров является моделирование процессов, протекающих при инициировании ядерных зарядов и их старении, моделирование процессов физики земли, метеопрогнозы и т.п. Примерно половина суперкомпьютеров используется в коммерческих целях.
По роли в вычислительной сети компьютеры подразделяются на:
майнфреймы,
серверы,
рабочие станции.
Майнфреймы – высокопроизводительные компьютеры, которые обеспечивают обработку информации с удаленных терминалов (дисплеев) многих пользователей.
Серверы – компьютеры обеспечивающие эффективное функционирование компьютерных сетей. Отличаются специфической комплектацией и повышенными требованиями к надежности функционирования. Можно сказать, что серверы – это компьютеры, которые обслуживают другие компьютеры сети – рабочие станции.
Рабочие станции – объединенные сетью компьютеры, которыми оборудуются рабочие места квалифицированного персонала для выполнения ими работ, требующих сложных видов обработки больших объемов информации.
В качестве условий эксплуатации, по которым классифицируют компьютеры, обычно рассматривают среду размещения компьютера и мобильность его использования.
По условиям размещения при эксплуатации компьютеры подразделяют на офисные и промышленные.
Офисные компьютеры – компьютеры, размещаемые в обычных помещениях предприятий, а также компьютеры для использования в домашних условиях.
Промышленные компьютеры – компьютеры в промышленном исполнении для применения в сложных условиях внешних воздействий – вибрации, влажности, перепада температур, наличия пыли в воздухе и т.п.
По условиям мобильности компьютеры подразделяются на настольные и носимые.
По назначению компьютеры подразделяются на компьютеры для коллективного использования (таковыми являются, например, майнфреймы, серверы) и персональные компьютеры.
Персональные компьютеры – широкий класс компьютеров для разнообразного производственного и домашнего использования в настольном или мобильном варианте исполнения.