- •Военный университет министерства обороны
- •Чешуин с.А.
- •Математика и информатика
- •Москва – 2004
- •Оглавление
- •Список сокращений
- •Предисловие
- •Глава 1. Вводная
- •§ 1.1. Теоретические основы информатики
- •I. Цель, задачи, основные требования к процессу изучения дисциплины «Математика и Информатика»
- •II. Предмет и структура информатики.
- •§ 1.2. Кибернетические аспекты информатики
- •I. Информационная деятельность человека (военного специалиста)
- •II. Количество и измерение информации
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Основные понятия и методы теории информации и кодирования
- •§ 2. 1. Информация и её свойства
- •I. Понятие и классификация информации
- •Виды и свойства информации
- •III. Общая характеристика процессов сбора, передачи обработки и хранения информации
- •§ 2.2. Представление информации
- •Абстрактный алфавит
- •Двоичное кодирование информации
- •Кодирование информации различной формы
- •§ 2.3. Системы счисления используемые в информационных технологиях
- •Представление информации в эвм. Системы счисления (сс) и формы представления чисел. Позиционные сс
- •Двоичная Арифметика
- •Восьмеричная сс
- •Методы перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •Метод перевода целых чисел
- •Метод перевода правильных дробей
- •IV. Варианты представления информации в эвм (пк)
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Математические модели решения информационных и вычислительных задач
- •§ 3.1. Комплексное аналитическое и имитационное моделирование
- •Поэтому в научных и практических исследованиях существуют два направления:
- •I. Цель, задачи и основные требования к математическому моделированию информационных процессов
- •II. Метод построения комплексных аналитических и имитационных моделей
- •III. Сравнительный анализ подходов к математическому описанию информационных процессов
- •§ 3.2. Математический аппарат теории множеств
- •Основные понятия теории множеств. Операции над множествами
- •Операции булевой алгебры
- •Основные термины математической логики
- •Операции булевой алгебры
- •1. Логическое сложение (дизъюнкция, или)
- •2. Логическое умножение (конъюнкция, и)
- •3. Логическое отрицание (инверсия, не)
- •Поглощения
- •Алгебра высказываний, исчисление высказываний
- •1. Доказать табличным способом соотношения
- •Логический вывод
- •Продукционное правило
- •Декларативное правило
- •§ 3.3. Математический аппарат теории графов
- •Понятие графа
- •Правила нумерации событий в сетевом графе методов вычёркивания дуг:
- •Отношения и графы, Свойства и типы однородных отношений
- •Перечень мероприятий:
- •Синтез эталонного графа:
- •Оптимизация эталонного графа
- •Синтез текущего граф
- •Сравнение текущего графа с эталонным
- •Вывод-распознавание объекта.
- •§ 3.4. Математический аппарат теории вероятности и прикладной статистики
- •Основные понятия теории вероятности и прикладной статистики
- •Основные направления исследования
- •Случайные события
- •1. Основные понятия комбинаторики
- •2. Пространство элементарных событий
- •3. Классификация случайный событий
- •Случайные величины
- •4. Дискретная случайная величина
- •5. Функция распределения случайной величины и её свойства
- •6. Непрерывная случайная величина
- •7. Числовые характеристики случайной величины
- •II. Табличное представление экспертных данных. Числовые характеристики выборки, упрощенные методы вычисления характеристик Предмет и основные задачи математической статистики
- •Генеральная и выборочная совокупности
- •Упрощённые методы вычисления характеристик
- •Статистический подход к определению вероятности. Вычисление вероятностей сложных событий. Условные вероятности. Формула Байеса
- •1. Определение вероятностей случайных событий
- •2. Определение вероятностей совместных событий
- •3. Определение условной вероятности
- •4. Теорема о полной вероятности
- •5. Формула Байеса
- •6. Формула Бернулли
- •Формула Бернулли
- •§ 3.5. Математический аппарат регрессионного и корреляционного анализа
- •Корреляционный анализ. Коэффициент корреляции и его оценка
- •Регрессионный анализ. Простая и линейная регрессия
- •Ранговые корреляционные статистики. Устойчивость оценки
- •Построим график полученной прямой на поле корреляции по двум точкам
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Архитектура персонального компьютера
- •§ 4. 1. Информационно-логические основы построения электронно-вычислительных машин
- •I. Структурная схема канонической эвм
- •II. Принципы программного управления.
- •Структура и виды команд
- •Состав машинных команд
- •III. Классификации компьютеров
- •По способу организации обмена информацией
- •2. По назначению:
- •3. По назначению, размерам и функциональным возможностям:
- •На базе большой эвм
- •Другие виды классификации компьютеров
- •4. Классификация по уровню специализации.
- •5. Классификация по типоразмерам.
- •6. Классификация по совместимости.
- •7. Классификация по типу используемого процессора.
- •История развития Электронно-вычислительных машин
- •8. По элементной базе, использованной при создании эвм. Исторический аспект (поколения развития техники и технологии микропроцессоров)
- •§ 4.2. Функционально – структурная организация пэвм
- •I. Структура пэвм и назначение устройств
- •Основные блоки персонального компьютера и их назначение
- •Элементы конструкции пк
- •Системный блок
- •Монитор
- •Электронно-лучевые мониторы
- •Жидкокристаллические мониторы (дисплеи)
- •Клавиатура
- •Видеокарта (видеоадаптер)
- •Звуковая карта
- •Системы, расположенные на материнской плате Оперативная память
- •Процессор
- •Микросхема пзу и система bios
- •Энергонезависимая память cmos
- •Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)
- •II. Функциональные характеристики пэвм
- •III. Внутримашинный системный интерфейс
- •Шины расширений
- •Локальные шины
- •§ 4.3. Микропроцессоры и запоминающие устройства
- •Типы, структура и порядок работы микропроцессора История развития микропроцессоров
- •Типы, структура и порядок работы микропроцессора
- •Типы микропроцессоров
- •Порядок работы основных устройств микропроцессора
- •Устройство управления
- •Шина адреса
- •Арифметико-логическое устройство
- •Кодовая шина данных Кодовая шина инструкций
- •Микропроцессорная память
- •Интерфейсная часть микропроцессора
- •Последовательность работы блоков персонального компьютера при выполнении команды
- •Основная, внешняя и кэш – память Запоминающие устройства персонального компьютера
- •Основная (внутренняя )память Физическая структура основной памяти
- •Логическая структура основной памяти
- •Отображаемая
- •Внешняя память
- •Логическая структура диска
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Дисковые массивы raid
- •Накопители на гибких магнитных дисках
- •Накопители на оптических дисках (компакт-дисках) cd-rom
- •Накопители на магнитной ленте
- •Сравнительные характеристики запоминающих устройств
- •Другие устройства хранения данных
- •§ 4.4. Внешние (периферийные) устройства персонального компьютера
- •Устройства ввода информации Устройства командного управления
- •Клавиатура
- •Устройства ввода графических данных
- •II. Устройства вывода информации Видеотерминальные устройства
- •Разрешающая способность мониторов
- •Монохромные мониторы
- •Видеоконтроллеры
- •Принтеры
- •Матричные принтеры
- •Струйные принтеры
- •Лазерные принтеры
- •III. Мультимедийные устройства
- •Средства связи и телекоммуникаций
- •Заключение
- •Глава 5. Системное программное обеспечение пэвм
- •§ 5.1. Программное обеспечение пэвм
- •I. Системное и прикладное программное обеспечение Системное программное обеспечение пэвм
- •Прикладное программное обеспечение
- •II. Назначение структура и порядок загрузки операционных систем. Файловая система Понятие и классификация операционных систем
- •Семейства Операционных систем
- •Назначение и структура ms dos
- •Файловые системы
- •Команды операционной системы ms dos
- •Основные команды dos. Общие сведения о программах – оболочках Способы обращения к файлам в ос ms dos
- •Основные команды dos
- •1) Смена текущего логического диска
- •2) Просмотр содержимого каталога
- •3) Создание каталогов
- •4) Удаление каталога
- •5) Копирование файлов
- •6) Просмотр содержимого файла
- •7) Удаление файлов
- •8) Переименование файлов (перемещение)
- •9) Форматирование диска
- •Конфигурирование операционной системы ms dos
- •Общие сведения о программах – оболочках
- •Назначение, основные возможности и интерфейс операционной оболочки Norton Commander
- •Основные методы работы с Norton Commander. Управление режимами отображения информации в панелях nc
- •Работа с каталогами и файлами
- •Работа с дисками
- •Форматирование дискеты
- •Копирование дискет
- •Очистка дисков от лишней информации
- •§ 5.2. Операционные системы семейства Windows. Сервисное программное обеспечение
- •Концепция Windows. Элементы пользовательского интерфейса. Особенности различных версий Общая характеристика операционной среды Windows
- •Архитектура операционной среды Windows
- •Операционная система Windows 98
- •Операционная система Windows 2000
- •Интерфейс пользователя
- •Рабочий стол Windows
- •Структура окна
- •Операции с файловой структурой
- •Работа с программой Проводник
- •Настройка системы Windows
- •Завершение работы
- •Стандартные программы Windows
- •Графический редактор Paint
- •Текстовый редактор WordPad
- •Калькулятор
- •Сервисное программное обеспечение: резервирование информации, антивирусные средства, обслуживание дисков, ограничение доступа к информации
- •Служебные программы
- •Защита и резервирование информации
- •Резервирование информации
- •Компьютерные вирусы и антивирусные средства
- •Защита от компьютерных вирусов
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Компьютерная обработка текстовой и графической информации
- •§ 6.1. Программное обеспечение «Microsoft office». Создание и обработка текстовых документов и электронных таблиц
- •Цели, состав, решаемые задачи при помощи программного обеспечения «Microsoft office»
- •Интерфейс текстового процессора. Основные технологические операции
- •Основные версии текстового процессора Microsoft Word
- •Рабочее окно процессора Microsoft Word 2000
- •Приемы работы с командами строки меню
- •Панели инструментов Microsoft Word 2000
- •Основные принципы практической работы с текстовым процессором Microsoft Word
- •Основные элементы текстового документа
- •Связывание и встраивание объектов
- •Интерфейс табличного процессора. Основные технологические операции
- •Вычисления в электронных таблицах
- •Применение электронных таблиц для расчетов
- •Использование надстроек
- •Построение диаграмм и графиков
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 6.2. Концепции баз данных
- •Назначение и компоненты баз данных
- •Структура простейшей базы данных
- •Свойства полей базы данных
- •Типы данных
- •Безопасность баз данных
- •Этапы проектирования баз данных
- •Характеристика субд Microsoft Access 2000
- •Создание межтабличных связей
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 6.3. Компьютерная графика
- •Принципы формирования изображений
- •Существует два принципа представления изображений:
- •Растровая графика
- •2. Векторная графика
- •Форматы графических данных
- •Векторная и растровая графика
- •Программное обеспечение компьютерной графики
- •Рабочий стол Photoshop
- •Окно изображения
- •Строка состояния
- •Панель инструментов
- •Группа инструментов для работы с выделениями
- •Инструменты «Рисование и редактирование»
- •Инструменты наведения
- •Управление цветами переднего и заднего планов
- •Плавающие палитры
- •Команды панели меню
- •Команды настройки
- •Фильтры
- •Контуры
- •Изменение цвета в изображении
- •Запись операций
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Компьютерная обработка аудиоинформации
- •§ 7.1. Программное обеспечение компьютерной обработки аудиоинформации
- •Направление движения предмета
- •Назначение, состав и возможности программного обеспечения «СаkеWalk», «Sound Forge» и «Cool Edit»
- •Волны находятся в фазе Волны в четверть фазы Волны в противофазе
- •Уровень и громкость звука
- •Тембр звука
- •Стоячие волны и резонанс
- •Форматы midi и wave
- •§ 7.2. Основы режиссуры
- •Запись и обработка звука
- •Способы хранения и сжатия звука
- •Восстановление сигнала из цифрового вида в аналоговый
- •Понятие «Sample» и семплирование
- •Основные функции сэмплеров. Звуковая петля
- •Основы режиссуры
- •§ 7.3. Работа с программным обеспечением «Cool Edit» Выбор рабочего формата
- •Настройка редактора
- •Окно редактирования сэмплов
- •Запись и обработка звука в многоканальном звуковом файле
- •Сведение звуковых дорожек в стереофайл Окно редактирования дорожек
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Компьютерная обработка видеоинформации
- •§ 8.1. Программное обеспечение компьютерной обработки видеоинформации
- •Назначение, состав и возможности по « Adobe Premier»
- •Конфигурация системы видеомонтажа
- •Запись, экспорт, импорт видеофайлов, их компьютерная обработка
- •Действия по оцифровке видеофайлов
- •§ 8.2. Основы видеорежиссуры
- •Видеомонтаж
- •Работа с окном Project
- •Работа с окнами TimeLine и Monitor
- •Переходы и Видеоэффекты
- •Оцифровка видеофайлов и экспорт видеопрограмм
- •Создание готового продукта
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Информационные системы и компьютерные сети
- •§ 9.1. Информационные системы
- •Основные понятия общей теории систем. Сущность системного подхода
- •Сущность и принципы системного подхода
- •Системный анализ предметной области: описание системы, выявление проблемы, выбор варианта решения
- •Методика проведения системного анализа
- •Основные понятия теории эффективности
- •Основные понятия, виды обеспечения информационных систем. Технология «Клиент - Сервер»
- •§ 9.2. Основы построения и архитектура компьютерных сетей (кс)
- •Назначение, классификация кс. Характеристика процесса передачи данных
- •Характеристика процесса передачи данных.
- •Эталонные модели взаимодействия систем. Протоколы кс
- •Передающая среда
- •Особенности организации локальных вычислительных сетей (лвс). Типовые технологии и методы доступа. Безопасность информации
- •§ 9.3. Работа компьютерной сети
- •Организация доступа в сеть
- •Глобальная сеть «Интернет» и её службы
- •Службы Интернета
- •Электронная почта (e-Mail)
- •Способы организации передачи данных
- •Заключение
- •Контрольные вопросы и задания.
- •Словарь терминов
- •Литература
Двоичное кодирование информации
Своя система существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами (англ. binary digit – bit (бит)). Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, чёрное или белое, истина или ложь и т.п.). При увеличении количества битов, происходит увеличения количества выражаемых понятий:
*до 2-х - 00 01 10 11 (четыре);
*до 3-х - 000 001 010 011 100 101 110 111 (восемь).
Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть определено по формуле, которая имеет вид:
n
N = 2 ,
где: N – количество независимых кодируемых значений;
n - разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.
Табл.2.1.
Базовая таблица кодирования ASCII
0÷31 упр. коды 32 пробел 33 ! 34 “ 35 # 36 $ 37 % 38 & 39 ‘ 40 ( 41 ) 42 * 43 + 44 , 45 – 46 . 47 / 48 0
|
51 3 52 4 53 5 54 6 55 7 56 8 57 9 58 : 59 ; 60 < 61 = 62 > 63 ? 64 @ 65 A 66 B 67 C 68 D 69 E
|
70 F 71 G 72 H 73 I 74 J 75 K 76 L 77 M 78 N 79 O 80 P 81 Q 82 R 83 S 84 T 85 U 86 V 87 W 88 X
|
89 Y 90 Z 91 [ 92 \ 93 ] 94 ^ 95 _ 96 ` 97 a 98 b 99 c 100 d 101 e 102 f 103 g 104 h 105 i 106 j 107 k
|
108 l 109 m 110 n 111 o 112 p 113 q 114 r 115 s 116 t 117 u 118 v 119 w 120 x 121 y 122 z 123 { 124 │ 125 }
127 |
128 А 129 Б 130 В 131 Г 132 Д 133 Е 134 Ж 135 З 136 И 137 К 138 Л 139 М 140 О 141 П 142 Р 143 С 144 Т 145 У 146 Ф 147 Х 148 Ц 149 Ч 150 Ш 151 Щ 152 Ъ 153 Ы
|
154 Ь 155 Э 156 Ю 157 Я 158 а 159 б 160 в 161 г 162 д 163 е 164 ж 165 з 166 и 167 к 168 л 169 м 170 н 171 о 172 р 173 ░ 174 ▒ 175 ▓ 176 │ 177 ┤ 178 ╡ 179 ╢ |
180 ╖ 181 ╕ 182 ╣ 183 ║ 184 ╗ 185 ╝ 186 ╜ 187 ╛ 188 ┐ 189 └ 190 ┴ 191 ├ 192 ─ 193 ┼ 194 ╞ 195 ╟ 196 ╚ 197 ╔ 198 ╩ 199 ╦ 200 ╠ 201 ═ 202 ╬ 203 ╧ 204 ╨ 205 ╤ |
206 ╥ 207 ╙ 208 ╘ 209 ╒ 210 ╓ 211 ╫ 212 ╪ 213 ┘ 214 ┌ 215 █ 216 ▄ 217 ▌ 218 ▐ 219 ▀ 220 р 221 с 222 т 223 у 224 ф 225 х 226 ц 227 ч 228 ш 229 щ 230 ъ 231 ы |
232 ь 233 э 234 ю 235 я 236 Ё 237 ё 238 « 239 » 240 “ 241 ” 242 243 244 245 246 . 247 248 № 249 * 250 251 251 252 253 254 255 |
Если поставить в соответствие по определённому правилу каждому символу алфавита естественного языка определённое число (например порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать любую информацию (текстовую, числовую и т.д.). Чтобы устранить неопределённости в национальных системах кодирования, в качестве международного стандарта в вычислительной технике был принят код ASCII (Американский стандартный код для информационного обмена). Его значность 8 (Табл.2.1). Таким образом, с его помощью можно закодировать 256 символов (2 в 8 степени). Он содержит две таблицы кодирования: базовую (символы от 0 до 127) и расширенную (символы от 128 до 255).
В результате выполнения операций кодирования каждый символ естественного алфавита заменяется в соответствии с присвоенным ему номером в двоичный цифровой код (кодируется номер). При выводе информация производится обратная операция – номер преобразуется в изображение знака (буквы, символа) и проецируется на экран монитора (выводится на печать).