Конспект лекций по информатике

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ(МИИТ)МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ(МИИТ)Кафедра«САПР транспортных конструкций и сооружений»Кафедра«САПР транспортных конструкций и сооружений»ИНФОРМАТИКАИНФОРМАТИКАКонспект лекцийРекомендовано редакционно-издательским советомуниверситета в качестве конспекта лекцийдля студентов специальности САПРи строительных специальностейМосква – 2008Москва – 2008путей сообщения (МИИТ), 2008СодержаниеУДК 004И 74Гуркова М.А., Назаренко С.Н., Резникова Э.Р., СмирновВ.Ю., Смирнова О.В.

Информатика: Конспект лекций по курсу«Информатика». – М: МИИТ, 2008. – 112 с.Конспект лекций содержит информацию по основнымразделам курса «Информатика». В его основу положен курслекций, прочитанных авторами студентам, обучающимся поспециальности «Системы автоматизированного проектирования»,«Мосты и транспортные тоннели», «Промышленное игражданское строительство», «Инженерная защита окружающейсреды».Конспект лекций предназначен для студентов, изучающихдисциплину «Информатика», а также для тех, кто изучаеткомпьютерные технологии.Рецензенты:профессор Московского авиационного института(государственного технического университета),доктор технических наук В.Ф.

Воскобоевглавный программист ОАО«Институт ГИПРОСТРОЙМОСТ»доктор технических наук Г.Э. МазурПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………..6ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………...71. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙТЕХНИКИ………………………………………………….…91.1 ЭРА МЕХАНИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ДО1945 Г.)…………………………………………………………91.2 ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН –ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННО-ЛАМПОВЫЕ (19371956)…………………………………………………………..121.3 ЭВМ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ – ТРАНЗИСТОРНЫЕ (19561964)…………………………………………………………..161.4 ЭВМ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ – НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ(1964-1971)…………………………………………………...171.5 ЭВМ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ – МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ (С1971 ГОДА)……………………………………………………192.

УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА2.1 КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ………………………...212.2 УСТРОЙСТВО (АРХИТЕКТУРА) ПК………………………...232.2.1 СИСТЕМНЫЙ БЛОК………………………………….232.2.2 МОНИТОР…………………………………………...332.2.3 УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕР..342.2.4 УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ……………...363. КОДИРОВАНИЕ ДАННЫХ……………………………38© Московский государственный университет23.1 СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ…………………………………….393.2 ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ………………………...403.2.1 ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ ИЗ ДЕСЯТИЧНОЙ СИСТЕМЫ ВДВОИЧНУЮ…………………………………………4233.2.2 ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ ИЗ ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЫ ВДЕСЯТИЧНУЮ……………………………………….433.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНОЙ СИСТЕМЫСЧИСЛЕНИЯ…………………………………………………...433.4 КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ…………………………………….443.4.1 КОДИРОВАНИЕ ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ……………………...443.4.2 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ………...453.4.3 ВЕЩЕСТВЕННЫЕ (ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ) ЧИСЛА…...…463.5 ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ АРИФМЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ВДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ…………………………………………..473.6 КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТОВЫХ ДАННЫХ……………………..483.7 КОДИРОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ…………………..513.8 КОДИРОВАНИЕ ЗВУКА……………………………………..543.9 ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ……...556.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙБЕЗОПАСНОСТИ………………………………………….784. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ…………………………………...558. ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ…………………1064.1. ПОНЯТИЕ И СВОЙСТВА АЛГОРИТМОВ…………………….564.2 ГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ЗАПИСИ АЛГОРИТМОВ……………574.3 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ…...598.1 НАУЧНЫЕ ШКОЛЫ………………………………………..1078.2 ИСТОРИЯ……………………………………...………….1098.3 СОВРЕМЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ДЕЛ………………………...1098.4 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИИ……………………………1108.5 ПРИМЕНЕНИЕ ИИ……………………………………….. 1108.6 КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ, РЕШАЕМЫХ СОЗ (СИСТЕМА,ОСНОВАННАЯ НА ЗНАНИЯХ)………………………………… 1115.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ………………………………………...615.2 СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ………………………………625.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОС………………………….645.2.2. СТРУКТУРА ОС…………………………………….685.2.3. СЕТЕВЫЕ ОС……………………………………….695.2.4. СЛУЖЕБНЫЕ ПРОГРАММЫ…………………………705.2.4.1. АРХИВАЦИЯ……………………………………...705.2.4.2. АНТИВИРУСНЫЕ ПРОГРАММЫ…………………...715.3. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ…………….

735.4. СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ…………………………7646.1 ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В РОССИИ…………..806.2 ВИРУСЫ……………………………………………………846.3 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КРИПТОГРАФИИ……………………897. КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ……………………………...917.1 КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ………………………………….937.2 СЕТЕВЫЕ ТОПОЛОГИИ……………………………………..977.3 ВИДЫ СВЯЗИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ……..1007.4 ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ………………………………..1007.5 СТАНДАРТИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ……………..1017.6 МОДЕЛЬ OSI……………………………………………..102ЛИТЕРАТУРА……………………………………………..1155Конспект лекций содержит материал, который читаетсяавторамистудентамспециальностей«Системыавтоматизированногопроектирования»,«Мостыитранспортные тоннели», «Промышленное и гражданскоестроительство» по дисциплине «Информатика».

В неготакжевошелматериал,изучаемыйстудентамиспециальности«Системыавтоматизированногопроектирования»последующимдисциплинам:«Организация ЭВМ и систем», «Операционные системы»,«Защитакомпьютернойинформации»,«Сети»,«Искусственный интеллект». Пособие состоит из введенияи восьми глав.Во введении изложена история и основные понятияинформатики. В первой главе рассмотрена историясоздания и развития вычислительной техники.

Во второйглавеприведенаклассификациякомпьютеровирассмотрено устройство персонального компьютера. Третьяглава содержит сведения о представлении информации впамяти компьютера. В четвертой главе изложены основныепонятия и свойства алгоритмов и способы их записи.В пятой главе рассмотрены виды программногообеспечения компьютера. В шестой главе приведеныосновныепонятияиопределениявобластиинформационной безопасности.

Седьмая глава посвященарассмотрению компьютерных сетей, их классификации,принципам управления и стандартизации. В восьмой главесодержатся сведения об искусственном интеллекте: историяи перспективы его развития и применение.Введение, пункт 2.2, главы 3 и 4 написаны М.А.Гурковой и Э.Р. Резниковой совместно, главы 1, 2 (кромепункта 2.2), 5 и 6 написаны В.Ю. Смирновым и О.В.Смирновой совместно, глава 7 написана М.А.Гурковой, Э.Р.6Резниковой и С.Н.С.Н.Назаренко.Назаренко совместно, глава 8 –ВведениеВ истории развития цивилизации произошло несколькоинформационных революций:ПредысторияинформатикиПредисловиеI освоение человеком членораздельной речи(язык – средство передачи информации)II возникновение письменности(хранение и передача информации)III (середина XVI века)книгопечатаниеIV (конец XIX века)электричество  телеграф, радио, телефонфотография, киноV (середина XX века)разработка первых ЭВМ  возникновениеинформатики как наукиСамо слово информатика возникло от сочетания двухслов: информация и автоматический (от франц.

Informationи Automatique  Informatique). Все вместе это означает –автоматизированная обработка информации.Существует множество определений информатики,среди которых отметим такое:Информатика – наука о методах создания, хранения,обработки и передачи данных средствами вычислительнойтехники.Данные и информацияЧеловек воспринимает окружающий мир с помощьюпяти органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния,7осязания). При взаимодействии любого объекта с намиможно говорить о регистрации сигнала. Когда мы этофиксируем – образуются данные.Данные – это зарегистрированные на некоторомносителе сигналы.Физически метод регистрации и носитель может бытьлюбым: камень, дерево, бумага, магнитная лента,фотопленка, лазерный или магнитооптический диск и т.д.Данные несут в себе информацию, однако стоит задуматьсянад такими примерами: список цифр из номеров телефонов без именабонентов – только данные без информации, добавимимена – получаем информацию; фраза на незнакомом языке – данные без информации,а после перевода уже информация.Что же такое информация? Это понятие используется вразличных науках и интуитивно ясно всем, сталкиваемся сним ежедневно, тем не менее единого, строгогоопределения не существует.

Можно сказать так:Информация – совокупность данных, повышающихуровень знаний об окружающем мире.Основные свойства информации: Объективность – не зависит от чьего-либо мнения; Достоверность – отражает истинное положение дел; Полнота – достаточна для понимания и принятиярешения; Актуальность – важна и существенна для настоящеговремени; Ценность (полезность, значимость) – обеспечиваетрешение поставленной задачи, нужна для того чтобыпринимать правильные решения; Понятность (ясность) – выражена на языке,доступном получателю.8В нашем информационном обществе трудозатраты наобработку данных постоянно растут.

Работу с информациейстремились автоматизировать, это стало возможным споявлением компьютеров.Ядро информатики – информационные технологиикак совокупность конкретных технических и программныхсредств, с помощью которых выполняются разнообразныеоперации по обработке информации в разных сферахдеятельности.1. История создания вычислительной техникиИстория создания средств вычислительной техникиуходит в глубь веков, с ней связаны имена выдающихсяученых мира. Проследим основные этапы развитияэлектронно-вычислительной техники.1.1 Эра механических вычислительных машин(до 1945 г.)За 3000 лет до нашей эры в древнем Вавилоне былиизобретены первые счеты – абак.