Основы современной информатики. Основы информатики. для студентов I курса заочной формы обучения

JPAGE_CURRENT_OF_TOTAL

Лекция 1. Предмет и основные понятия информатики

Сигналы - результат энергообмена между физическими телами или полями. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств - это явление называется регистрация сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать - при этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть - образуются данные.

Данные - это зарегистрированные сигналы, являющиеся составной частью информации. Физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение тел. изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных типов.

Носители данных - самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используются также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием. В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На молекулярном уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающая способность (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность.

Информация

Информация - это совокупность данных (зарегистрированных сигналов), которая воспринимается из окружающей среды, выдается в окружающую среду или сохраняется внутри определенной системы. Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п.

Важнейшие свойства информации:

• о бъективность и субъективность информации - понятие объективности информации является относительным. Это и понятно, ели учесть, что сами методы обработки или сбора информации являются субъективными. Более объективной будет та информация, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. В качестве примера можно рассмотреть фотографию и рисунок, сделанный человеком, одного и того же природного объекта. Понятно, что фотоаппарат беспристрастен и сделает объективный снимок, в отличие от человека, который может приукрасить или наоборот ухудшить вид объекта, имея свое субъективное отношение к нему;
• полнота информации - во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных, для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса;
• достоверность информации - данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все зарегистрированные сигналы являются нужными. Всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего образуется “информационный шум"". Чем меньше уровень “шума”, тем достовернее полученная информация;
• адекватность информаций - это степень соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов обработки;
• доступность информации - мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводит к недоступности информации. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация;
• актуальность информации - это степень соответствия информации текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной.

Информатика, документалистика и кибернетика.

Информатика - это комплексная, техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи, данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на носителях различного типа.

В качестве первоисточников информатики обычно называют две науки - документалистику и кибернетику.

Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Informacion (информация) и Automatique (автоматика). В англоязычных странах используется термин - Computer Science (наука о средствах вычислительной техники). Теперь эти термины являются синонимами и используются для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники.

Документалистика - наука, основным предметом которой является изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота.

Кибернетика (от греч. kybernetike - искусство управления, от kybernao - правлю рулём, управляю), наука об управлении, связи и переработке информации. Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами - методы моделирования процесса принятия решений техническими средствами, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта.

Предмет и основной вопрос информатики

Информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией.

Предмет информатики как науки составляют:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Как видно из этого списка, в информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия. Взаимодействие в информатике обозначается термином интерфейс. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называются - пользовательским интерфейсом. Соответственно, существуют аппаратные, программные и аппаратно-программные интерфейсы.

Основная задача информатики - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
• программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
• преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом является эффективность.

• Эффективность аппаратных средств - это соотношение производительности оснащения к его стоимости.

• Эффективность программного обеспечения - это производительность работающих с соответствующим программным обеспечением пользователей.

• Эффективность программирования - это объем программного кода, созданного программистом за единицу времени.

В информатике все жестко ориентировано на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию для информатики важный, но не основной. Основным вопросом информатики является то, как совершить данную операцию эффективно.

Информационный процесс, информационная система и информационная технология

В рамках информатики, как технической науки, можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.

Информационный процесс - это некоторые действия, когда данные преобразовываются в информацию. Обработка данных включает в себя множество разных операций, основными из которых являются:

• сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
• формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;

• фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;
• сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;

• архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;
• защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;

• транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принято называть сервером, а потребителя - клиентом;
• преобразование данных - преобразование данных из одной формы в другую, или из одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информационная система

В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.

Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера, как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.

В работе информационной системы можно выделить следующие этапы:

1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п. -
2. Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потерь, деформирования и др.;
3. Обработка данных - процессы, вследствие которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обрабатывать, получая более обобщенные сведения;
4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на, так называемых, твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают:

• диалоговую подсистему ввода-вывода;
• подсистему прикладной логики обработки данных;
• подсистему логики управления данными.

Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки.

Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи.

Информационные технологии

Технология - это способ освоения человеком материального мира с помощью социальноорганизованной деятельности, которая включает три компоненты:

• информационную (научные принципы и обоснование);
• материальную (орудие работы);
• социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки).

Эта триада составляет сущность современного понимания - технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением: информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая базируется на использовании вычислительной техники . Эти технологии быстро развиваются, охватывая все виды общественной деятельности.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Review of development of cloud computing. Service models of cloud computing. Deployment models of cloud computing. Technology of virtualization. Algorithm of "Cloudy". Safety and labor protection. Justification of the cost-effectiveness of the project.

дипломная работа , добавлен 13.05.2015


Конструкция, общее устройство и принцип действия накопителей на жестких магнитных дисках. Основные характеристики винчестеров: емкость, среднее время поиска, скорость передачи данных. Наиболее распространенные интерфейсы жестких дисков (SATA, SCSI, IDE).

презентация , добавлен 20.12.2015


Модели баз данных. Современные системы управления базами данных, основные требования к их организации. Преимущества справочно-правовых систем: "Гарант", "Кодекс" и "Консультант-Плюс". Базы данных по законодательству в интернете и на компакт-дисках.

реферат , добавлен 11.03.2014


Сравнительный анализ и оценка характеристик накопителей на гибких и жестких магнитных дисках. Физическое устройство, организация записи информации. Физическая и логическая организация данных, адаптеры и интерфейсы. Перспективные технологии производства.

дипломная работа , добавлен 16.04.2014


Нарушение работы операционной системы с потерей данных. Шифрование диска BitLocker. Восстановление системы данных ОС средством резервного копирования. Технология защиты Windows 7. Присутствие в системе вирусов. Последствия несанкционированного доступа.

курсовая работа , добавлен 29.05.2014


Анализ принципа действия накопителей на жестких магнитных дисках персональных компьютеров. Перфокарта как носитель информации в виде карточки из бумаги, картона. Основные функции файловой системы. Способы восстановления информации с RAID-массивов.

дипломная работа , добавлен 15.12.2012


Запись кодов команд программы и констант в FlashROM, кодов исходных данных в EEPROM, требуемых значений установочных битов (Fuse Bits) и битов защиты (Lock Bits). Запись и чтение кодов при программировании, способы программирования в микроконтроллерах.

контрольная работа , добавлен 22.08.2010

По кнопке выше «Купить бумажную книгу» можно купить эту книгу с доставкой по всей России и похожие книги по самой лучшей цене в бумажном виде на сайтах официальных интернет магазинов Лабиринт, Озон, Буквоед, Читай-город, Литрес, My-shop, Book24, Books.ru.

По кнопке «Купить и скачать электронную книгу» можно купить эту книгу в электронном виде в официальном интернет магазине «ЛитРес» , и потом ее скачать на сайте Литреса.

По кнопке «Найти похожие материалы на других сайтах» можно искать похожие материалы на других сайтах.

On the buttons above you can buy the book in official online stores Labirint, Ozon and others. Also you can search related and similar materials on other sites.

В учебном пособии представлены все разделы информатики, определяющие современный уровень подготовки специалистов в системе высшего образования. По своему содержанию книга полностью соответствует требованиям государственных стандартов. Пособие предназначено для студентов всех специальностей и направлений подготовки, исключая тех, кто специализируется в области информатики.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИНФОРМАТИКИ.
Термин информатика происходит от французского слова informatique (объединение слов information - «информация» и automatique- «автоматика»). В англоязычных странах этому термину соответствует синоним Computer Science (компьютерная наука).

Информатика - это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Рассмотрим основные понятия информатики.
Информационные ресурсы (PIP) - информация и носители с информацией в информационных системах и сетях.

Информационная система (ИС) - система, предназначенная для хранения, поиска, обработки и получения информации по запросам пользователей.
Информационная технология (ИТ) - процесс, включающий совокупность методов сбора, хранения, обработки и передачи информации на основе применения средств вычислительной техники.

Бурное развитие информатики связано с появлением электронных вычислительных машин, или компьютеров. Именно поэтому информатика - это наука о приемах создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также наука о принципах функционирования этих средств и методах управления ими.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Глава 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации
§ 1.1. Основные задачи информатики 5
§ 1.2. Информация, качество и количество информации. Информационные процессы б
§ 1.3. Общее представление данных и понятие о системах счисления 11
§ 1.4. Представление числовых данных 13
1.4.1. Перевод чисел в позиционных системах счисления 15
1.4.2. Арифметические операции в позиционных системах счисления 18
1.4.3. Представление чисел в компьютере 20
§ 1.5. Представление логических данных 21
§ 1.6. Представление текстовых данных 25
§ 1.7. Представление графических данных 27
§ 1.8. Структуры данных 32
§ 1.9. Единицы хранения данных 36
Глава 2. Технические средства реализации информационных процессов
§ 2.1. Основные этапы развития информатики и вычислительной техники 39
§ 2.2. Архитектура, состав и назначение основных элементов персонального компьютера 44
§ 2.3. Устройства хранения данных 49
§ 2.4. Устройства ввода/вывода 53
Глава 3. Программные средства реализации информационных процессов
§ 3.1. Классификация программного обеспечения 64
§ 3.2. Операционная система Windows 67
§ 3.3. Служебное программное обеспечение 72
3.3.1. Файловые менеджеры 72
3.3.2. Сжатие информации 73
3.3.3. Программы резервирования данных 75
3.3.4. Программы записи компакт-дисков 76
3.3.5. Программы просмотра и конвертации 76
§ 3.4. Программное обеспечение обработки текстовых документов 77
3.4.1. Текстовый редактор Блокнот (NotePad) 79
3.4.2. Текстовый редактор WordPad 79
3.4.3. Текстовый процессор Word 81
§ 3.5. Создание презентации с помощью Power Point 87
3.5.1. Создание слайдов презентации 88
3.5.2. Формирование эффектов вывода слайдов на экран 90
3.5.3. Демонстрация презентации 91
Глава 4. Модели решения функциональных и вычислительных задач
§ 4.1. Моделирование как метод познания 92
4.1.1. Понятие объекта и системы 92
4.1.2. Методы моделирования и типы моделей 94
4.1.3. Классификация математических моделей 96
§ 4.2. Технология моделирования 98
§ 4.3. Классификация задач, решаемых с помощью моделей 100
§ 4.4. Интеллектуальные системы 101
4.4.1. Исчисление высказываний и предикатов 103
4.4.2. Логическая модель знаний 108
4.4.3. Продукционная модель знаний 112
4.4.4. Семантические сети 114
4.4.5. Фреймы 116
4.4.6. Представление нечетких знаний 118
4.4.7. Экспертные системы 120
4.4.8. Искусственные нейронные сети 122
4.4.9. Генетические алгоритмы 125
§ 4.5. Стратегии решения задач 128
Глава 5. Алгоритмизация и программирование
§ 5.1. Алгоритмизация 132
§ 5.2. Эволюция языков программирования 144
§ 5.3. Программирование на BASIC 148
5.3.1. Переменные и константы 148
5.3.2. Операторы и операции 150
5.3.3. Условные операторы 152
5.3.4. Циклы 155
5.3.5. Операции с символьными переменными 158
§ 5.4. Основные понятия объектно-ориентированного визуального программирования 160
5.4.1. Классы объектов, экземпляры класса и семейства объектов 160
5.4.2. Объекты: свойства, методы, события 162
Глава 6. Программное обеспечение и технологии программирования
§ 6.1. Системы программирования 164
§ 6.2. Структурное программирование 166
§ 6.3. Этапы подготовки и решения задач на компьютере 171
Глава 7. Электронные таблицы
§ 7.1. Основные понятия и элементы электронных таблиц 173
§ 7.2. Использование формул и функций 176
§ 7.3. Сортировка и фильтрация данных 185
§ 7.4. Подведение итогов 187
7.4.1. Использование функции «Итоги» 187
7.4.2. Консолидация данных 189
7.4.3. Сводная таблица 189
Глава 8. Базы данных
§ 8.1. Основные понятия баз данных 191
§ 8.2. Реляционная модель данных 194
§ 8.3. Построение таблиц базы данных 199
§ 8.4. Сортировка, поиск и фильтрация данных 205
§ 8.5. Создание запросов 206
8.5.1. Средства создания запросов 207
8.5.2. Запросы на выборку 209
8.5.3. Итоговые запросы 213
8.5.4. Многотабличные запросы 213
8.5.5. Создание SQL-запросов 215
§ 8.6. Формирование отчетов 218
Глава 9. Компьютерные сети
§ 9.1. Основные понятия и определения 220
§ 9.2. Аппаратные и программные компоненты компьютерных сетей 222
§ 9.3. Принципы построения сети Интернет 227
9.3.1. Доступ в Интернет 228
9.3.2. Протоколы передачи данных 229
9.3.3. Адресация в Интернете 230
§ 9.4. Сервисы Интернета 230
§ 9.5. Средства использования сетевых сервисов 234
Глава 10. Основы защиты информации
§ 10.1. Информационная безопасность и ее составляющие 236
§ 10.2. Компьютерные вирусы и средства антивирусной защиты 237
10.2.1. Определение и классификация вирусов 237
10.2.2. Способы и средства защиты от вирусов 240
§ 10.3. Защита от несанкционированного вмешательства 242
10.3.1. Системы идентификации, аутентификации и шифрования 243
10.3.2. Криптографические методы защиты информации 245
Литература 250.

Диапазон изменения таких чисел равен: - 215 до (215 – 1) (- 32768 до +32767)

Диапазон изменения целых чисел, которые занимают:

1 байт (8 бит) : - 27 до (27 – 1) (- 128 до +127)

4 байта (32 бита): - 231 до (231 – 1) (-2147483648 до + 2147483647)

Отрицательные целые числа представляются в дополнительном коде (посредством операции дополнения до 2-х). Например, для 16-ти битового слова число «- 5» будет иметь код:

1111111111111011 (0000000000000101(+5)  1111111111111010 +00000000000000001  1111111111111011)

Представление вещественных чисел

Любое вещественное число Х, представленное в системе счисления с основанием N, можно записать в виде: X =  mNp, где m – мантисса, P – характеристика (или порядок) числа. И это число будет нормализованным, если после запятой в мантиссе стоит не нуль.

Примеры. а) 372,95 = 0,37295103

0,000000343 = 0,34310-5

б) 11010,1101 = 0,11010110125

0,011011 = 0,110112-1

Порядок определяет, насколько разрядов необходимо осуществить сдвиг относительно запятой. Это так называемые числа с плавающей запятой.

В памяти ЭВМ вещественные числа, приведенные к нормализованной форме, хранятся следующим образом. Для 32-х битового слова:

Диапазон порядка: -27 до (27 – 1) (-128 до +127) (при этом один бит из восьми отводится под знак порядка).

Диапазон мантиссы: -223 до (223 – 1) (-8388608 до 8388607)

Диапазон вещественного числа: 1.1754944E-38 до 3.4028235E+38, где 1.1754944E-38 - машинный нуль, а 3.4028235E+38 – мах вещественное число, после которого будет переполнение. Мах вещ. число равно .

Порядок числа равен 128, а не 127, т.к. следует иметь в виду, что хотя для мантиссы отведены 23 разряда для одинарной точности и 55 разрядов для чисел двойной точности, в операциях участвуют 24 и 56 разрядов, т.е. имеет место скрытый разряд, который при аппаратном выполнении операций автоматически восстанавливается. Порядок числа учитывает скрытый старший разряд мантиссы.

Т.к. мантисса вещественного числа не может содержать более 7 десятичных цифр (ее мах = 8388607), компьютер при вычислениях отбрасывает лишние цифры в мантиссе, поэтому все вычисления с вещественными числами ЭВМ всегда выполняет приближенно, или с ошибкой. При более точных расчетах используются вычисления с двойной точностью. Нормализованные числа двойной точности занимают в два раза больше памяти (64 бита), под мантиссу при этом отводится 64-9 = 55 бит. В результате мантисса содержит 15 десятичных цифр. Точность расчетов возрастает в два раза.

Арифметические операции с вещественными числами сложнее арифметических операций с целыми числами. При выполнении арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой, надо отдельно выполнять их для порядков и мантисс. При сложении – надо сначала порядки слагаемых уровнять; при умножении - порядки складываются, мантиссы перемножаются; при делении – порядки вычитаются, мантиссы делятся. После выполнения операции надо провести нормализацию результата, если это необходимо, т.е. изменить порядок. Таким образом, запятая в изображении числа все время плавает, что и определило термин: числа с «плавающей запятой».

10. Представление символьной информации в ЭВМ

Представление символьной информации. В настоящее время одним из самых массовых приложений ЭВМ является работа с текстами. Термины «текстовая информация» и «символьная информация» используются как синонимы. В информатике под текстом понимается любая последовательность символов из определенного алфавита. Совсем не обязательно, чтобы это был текст на одном из естественных языков (русском, английском и др.). Это могут быть математические или химические формулы, номера телефонов, числовые таблицы и пр. Будем называть символьным алфавитом компьютера множество символов, используемых на ЭВМ для внешнего представления текстов.

Первая задача - познакомить учеников с символьным алфавитом компьютера. Они должны знать, что

Алфавит компьютера включает в себя 256 символов;

Каждый символ занимает 1 байт памяти.

Эти свойства символьного алфавита компьютера, в принципе, уже знакомы ученикам. Изучая алфавитный подход к измерению информации, они узнали, что один символ из алфавита мощностью 256 несет 8 бит, или 1 байт, информации, потому что 256 в 28. Но поскольку всякая информация представляется в памяти ЭВМ в двоичном виде, следовательно, каждый символ представляется 8-разрядным двоичным кодом. Существует 256 всевозможных 8-разрядных комбинаций, составленных из двух цифр «0» и «1» (в комбинаторике это называется числом размещений из 2 по 8 и равно 28): от 00000000 до 11111111. Удобство побайтового кодирования символов очевидно, поскольку байт - наименьшая адресуемая часть памяти и, следовательно, процессор может обратиться к каждому символу отдельно, выполняя обработку текста. С другой стороны, 256 символов - это вполне достаточное количество для представления самой разнообразной символьной информации.

Далее следует ввести понятие о таблице кодировки. Таблица кодировки - это стандарт, ставящий в соответствие каждому символу алфавита свой порядковый номер. Наименьший номер - 0, наибольший - 255. Двоичный код символа - это его порядковый номер в двоичной системе счисления. Таким образом, таблица кодировки устанавливает связь между внешним символьным алфавитом компьютера и внутренним двоичным представлением.

Международным стандартом для персональных компьютеров стала таблица ASSII. На практике можно встретиться и с другой таблицей - КОИ-8 (Код Обмена Информацией), которая используется в глобальных компьютерных сетях, на ЭВМ, работающих под управлением операционной системы Unix, а также на компьютерах типа PDP. К ним, в частности, относится отечественный школьный компьютер Электроника-УКНЦ.

От учеников не нужно требовать запоминания кодов символов. Однако некоторые принципы организации кодовых таблиц они должны знать. Следует рассмотреть вместе с учениками таблицу кода ASCII, приведенную в ряде учебников и в справочниках. Она делится на две части. Международным стандартом является лишь первая половина таблицы, т.е. символы с номерами от 0 до 127. Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы. Символы с номерами от 0 до 31 принято называть управляющими. Их функция - управление процессом вывода текста на экран или печать, подача звукового сигнала, разметка текста и т.п. Символ номер 32 - пробел, т.е. пустая позиция в тексте. Все остальные отражаются определенными знаками. Важно обратить внимание учеников на соблюдение лексикографического порядка в расположений букв латинского алфавита, а также цифр. На этом принципе основана возможность сортировки символьной информации, с которой ученики впервые встретятся, работая с базами данных.

Вторая половина кодовой таблицы может иметь различные варианты. В первую очередь, она используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского. Поскольку для кодировки русского алфавита - кириллицы, применяются разные варианты таблиц, то часто возникают проблемы с переносом русского текста с одного компьютера на другой, из одной программной системы в другую. Можно сообщить ученикам, что таблица кодировки символов 128 - 255 называется кодовой страницей и каждый ее вариант имеет свой номер. Так, например, в MS-DOS используется кодовая страница номер 866, а в Windows - номер 1251.

В качестве дополнительной информации можно рассказать о том, что проблема стандартизации символьного кодирования решается введением нового международного стандарта, который называется Unicode. Это 16-разрядная кодировка, т.е. в ней на каждый символ отводится 2 байта памяти. Конечно, при этом объем занимаемой памяти увеличивается в два раза. Но зато такая кодовая таблица допускает включение до 65 536 символов. Ясно, что в нее можно внести всевозможные национальные алфавиты.

11. Форматы данных

С точки зрения программиста данные - это часть программы, совокупность значений определённых ячеек памяти, преобразование которых осуществляет код. С точки зрения компилятора, процессора, операционной системы, это совокупность ячеек памяти, обладающих определёнными свойствами (возможность чтения и записи (необяз.), невозможность исполнения).

Контроль за доступом к данным в современных компьютерах осуществляется аппаратно.

В соответствии с принципом фон Неймана, одна и та же область памяти может выступать как в качестве данных, так и в качестве исполнимого кода.

Типы данных

Традиционно выделяют два типа данных - двоичные (бинарные) и текстовые.

Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.

Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.

Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению

Операции с данными

Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:

1) Ввод(сбор) данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений

2) Формализация данных - приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.

3) Фильтрация данных - это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.

4) Сортировка данных - это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования.

5) Архивация - это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.

6) Защита данных - включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7) Транспортировка данных - прием и передача данных между участниками информационного процесса.

Профилю подготовки

По направлению подготовки

Стадии интеллектуального развития детей по Ж.Пиаже

Стадия, возраст ребенка	Поведение и мышление ребенка
1.Сенсомоторного интеллекта от 8-10 мес. до 1,5 лет	Ребенок понимает новый предмет, применяя старые схемы (вытряхнуть, ударить); варьирование действий
2. Символический интеллект от 1,5 – 2 до 4 лет	Усвоение вербальных знаков языка, переход к простым символическим действиям (притвориться спящим)
3.Интуитивный(наглядный)интеллект от 4 до 7-8 лет	Проявляют себя наглядные схемы, к-е выстраивают причинные связи в логике наглядных впечатлений
4.Конкретных операций от 7-8 до 11- 12 лет	Понимание неизменности количества веса, площади и т.д. Появляются схемы конкретного порядка реальных процессов
5.Формальных операций или рефлексивный интеллект от 11-12 до 14-15 лет	Формируются логические схемы, построение гипотетико-дедуктивных рассуждений без связи с конкретной действительностью

Курс лекций по дисциплине «Информатика»

для студентов I курса заочной формы обучения

034400.62 «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (адаптивная физическая культура»

«Адаптивное физическое воспитание»

План:

1. Информатика и информация. Свойства информации. Формы представления информации.
2. История развития вычислительной техники.
3. Базовая аппаратная конфигурация.
4. Дополнительные устройства персонального компьютера.
5. Классификация компьютеров.

1. Информатика и информация.

Слово «информатика» происходит от французского слова, образованного из слов «информация» и «автоматика», что выражает ее суть, как науки об автоматической обработке информации. Источником информатики являются две науки: документалистика и кибернетика .

Документалистика (конец 19 в.) – изучает рациональные средства и методы повышения эффективности документооборота. Кибернетика (термин ввел Ампер в первой половине 19 в.) – дает математическую и логическую базу. Основы кибернетики были заложены трудами по математической логике Н. Винером (1948 г.).

Информатика – техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Основная задача информатики – систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Особая математическая дисциплина – теория информации, рассматривает понятие информация как первичное, и определяет его как продукт взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

Свойства информации

1. Объективность и субъективность – объективность является относительной, т.к. методы получения или обработки являются субъективными.

2. Полнота – характеризует качество информации и определяет достаточность для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.

3. Достоверность – обычно полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума».

4. Адекватность – степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация – результат неполных или недостаточных данных, или применения неадекватных методов.

5. Доступность – мера возможности получить информацию.

6. Актуальность – степень соответствия информации текущему моменту времени.

Операции с данными

Сбор – накопление с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений.

Формализация – приведение информации из разных источников к одинаковой форме (для повышения доступности).

Фильтрация – отсеивание «лишней» информации.

Сортировка – упорядочение информации по заданному признаку.

Архивация – организация хранения информации в удобной и легкодоступной форме.

Защита – предотвращение утраты, воспроизведения и модификации.

Преобразование – перевод из одной формы в другую (например, модем).

Формы представления информации

В информатике рассматривают два вида информации – аналоговый (непрерывный) – использует непрерывно и плавно изменяющийся информационный сигнал; цифровой (дискретный) – использует скачкообразный информационный сигнал, принимающий конечное число значений.

Аналоговый (непрерывный)

вид информации

– телефон;

– проигрыватель грампластинок;

– магнитная и оптическая запись звука.

Графически аналоговый сигнал выглядит в виде синусоиды разной амплитуды.

Цифровой (дискретный)

вид информации

– монитор;

– музыкальный проигрыватель лазерных компакт-дисков;

Графически цифровой сигнал выглядит в виде столбиков разной амплитуды (гистограмма).

Для обработки в компьютере информация должна быть преобразована в числовую (закодирована). Такое преобразование осуществляют специальные программы. Современные компьютеры кодируют информацию с помощью двух состояний –

есть сигнал (1);

нет сигнала (0).

Поэтому вся информация должна быть закодирована наборами двух знаков 0 и 1. Отсюда название – двоичная система счисления.

Цифра двоичной системы счисления называется – битом .

Бит – это наименьшая единица информации, которая выражается логическим значением Да или Нет и обозначается числом 1 или 0.

8 бит = 1 байт

1 Кбайт =1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 1024 Мбайт

1 Тбайт = 1024 Гбайт

2. История развития вычислительной техники

История персонального компьютера насчитывает чуть более 20 лет. Вычислительные же устройства появились значительно раньше. История компьютера связана с именами многих великих ученых разных стран, увлеченных идеей автоматизации вычислений.

1623 г. Вильгельм Шикард – автоустройство для выполнения сложения на базе механических часов;

1642 г. Блез Паскаль – «паскалина»;

1673 г. Г.В.Лейбниц – арифмометр, выполняющий четыре арифметических действия; он первый предложил возможность представления любых чисел двоичными цифрами;

1834 г. Ч.Беббедж – разработал идею создания Аналитической машины, имеющей память и управляющейся с помощью программ, посредством перфокарт;

1842 г. А.Лавлейс – сформулировала основы программирования для аналитической машины Беббиджа;

1853 г. П.Г.Шютц – разностная машина.

1890 г. табулятор Холлерита.

1924 г. IBM (International Business Machines).

Математическую основу будущего компьютера составила логика Дж. Буля, т.е. логика с двумя возможными состояниями – истиной и ложью, которая хорошо применима для описания электротехнических переключательных систем. В 40-е годы 20 в. Были созданы компьютеры на электро-механических реле.

В 1946 г. Джон Фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования компьютера, которые используются до сих пор.

ü АЛУ - арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

ü УУ – устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

ü ЗУ – запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

ü внешние и внутренние устройства для ввода-вывода информации.

Поколения ЭВМ

Конец 40-х – первая машина на принципах Неймана, на ламповых схемах (1-е поколение);

Конец 50-х – вычислительные машины на полупроводниковых схемах (2-е поколение);

60-е г.г. – вычислительные машины на малых интегральных схемах (чипах – Роберт Нойс) 3-е поколение;

70-е г.г. – вычислительные машины на центральных микропроцессорах (Маршан Эдвард Хофф, фирма Intel) и появились ПК (4-е поколение).

Стандартом для 90% производимых ПК стал IBM PC, появившийся в августе 1981 г. в его конструкции использовался принцип «открытой архитектуры». Возможность модернизации комплектующих, подключение дополнительных блоков и программного обеспечения, сделанного посторонними программистами, называется принципом открытой архитектуры .

3. Базовая аппаратная конфигурация

Базовая конфигурация персонального компьютера состоит из четырёх элементов:

v системный блок;

v монитор;

v клавиатура;

Системный блок содержит все основные устройства ПК, к нему так же подключаются все дополнительные внешние (периферийные) устройства.

Главная часть системного блока – системная материнская плата – набор электронных схем, управляющих работой ПК, к которой подключены все комплектующие (микропроцессор, оперативная память, другие виды памяти, видео и звуковая карта, системная магистраль данных).

Микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и управляющая работой остальных элементов персонального компьютера (АЛУ и УУ).

Основные характеристики микропроцессора –

а)тактовая частота(скорость работы) – количество элементарных операций, выполняемых за единицу времени (секунду), измеряется в МГц;

б)модель (производители – AMD, Intel, Sun, IBM);

в) ядерность (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64).

Оперативная память (ОЗУ) – запоминающее устройство, временно хранящее информацию.

Основные характеристики ОЗУ –

а) объём (в Мб) до 2 ГБ в одном модуле;

б) рабочая частота (время доступа к памяти).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – обеспечивает надёжное хранение и выдачу информации. Содержание ПЗУ не может быть изменено, в нём хранится наиболее важная и всегда используемая информация.

КЭШ-память – память небольшого объема, расположена между микропроцессором и опе-ративной памятью, хранит наиболее часто используемые участки оперативной памяти, повышает скорость работы ОЗУ.

Системная магистраль данных (шина) – предназначена для передачи сигналов между устройствами системного блока. Различают – командную, адресную и информационную шины.

Основная характеристика шины –

разрядность – количество одновременно передаваемых сигналов (8; 16; 32; 64; 128; 256; 1024).

Накопители информации –

а) накопитель на жёстком магнитном диске (винчестер);

в) оптический дисковод CD-ROM и BluRay;

б) накопитель на гибком магнитном диске;

г) DVD и HDDVD-дисководы.

Носители информации –

а) оптические диски с одно-кратной записью – CD-R, DVD-R, HDDVD-R, BR-R и многократной записью – CD-RW, DVD-RW, HDDVD-RW, BR-RW ;

б) флэш-карты.

Адаптеры – преобразователи информации, необходимые для согласования скорости передачи информации между внешними устройствами, формируются в виде отдельных карт, снабжены разъемом, к которому присоединяются внешние устройства.

Видеокарта – управляет работой монитора.

Звуковая карта – управляет работой звука в компьютере.

Монитор – устройство предназначенное для отображения текстовой и графической информации. Изображение формируется совокупностью точек (пикселов).

Основные характеристики монитора

а) размер по диагонали (в дюймах);

б) разрешение экрана (количество пикселей по горизонтали и вертикали), чем больше тем лучше качество изображения;

в) время отклика (мс);

г) плоскость экрана («Flatron»).

Виды мониторов по принципу действия

1. ЭЛТ – электронно-лучевая трубка.

2. Жидко-кристаллические (LCD): главным элементом является жидкое вещество, обладающее свойствами кристаллов, экран представляет собой массив ячеек с жидким кристаллом.

3. Плазменные.

Клавиатура – устройство ввода информации.

Мышь – устройство ввода, управляет движением курсора по экрану, служит для управления работой программ. Различают – трекбол – в ноутбуках (сенсорная панель); пентмаус – похож на шариковую ручку, на рабочем конце находится узел, регистрирующий её перемещение.

Модем – устройство для обмена информацией с другими ПК через телефонную сеть. (МОдулятор-ДЕМодулятор) преобразовывает цифровой сигнал, идущий от компьютера, в аналоговый сигнал, передаваемый по телефонной линии (и наоборот).

встроенный модем (вставляемый в системный блок)

внешний модем (подключаемый к системному блоку)

4. Дополнительные устройства персонального компьютера

Принтер – устройство, предназначенное для вывода информации на «твердый» носитель.

Основные характеристики принтера –

а) скорость печати;

б) разрешение (количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины – дюйм), измеряется в dpi (пиксель на дюйм);

в) эксплуатационные расходы.

По организации процесса печати принтеры делятся –

матричный струйный лазерный светодиодный

Сканер – устройство, предназначенное для преобразования графической или текстовой информации в электронные цифровые данные.

Основные характеристики сканера –

а) разрешающая способность (dpi);

б) количество принимаемых цветов (распознавание оттенков);

в) время сканирования.

ручной планшетный барабанный

Дигитайзер (графический планшет) – устройство, предназначенное для ввода графической информации, в основе их действия перо относительно планшета или световое перо, относительно дисплея.

Плоттер – устройство для подготовки на бумаге различного рода конструкторских документов, чертежей, графиков, рисунков.

5. Классификация компьютеров

С технической точки зрения современные компьютеры можно классифицировать следующим образом –

ü Суперкомпьютеры;

ü Рабочие станции;

ü Серверы;

ü Персональные компьютеры;

ü Ноутбуки;

ü Карманные (мобильные) ПК;

ü Специальные компьютеры, используемые в системах управления различными подвижными объектами специального назначения;

ü Игровые компьютеры;

ü Технологические (производство);