Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Список используемых сокращений и обозначений

И Н Ф О Р М А Т И К А

И

П Р О Г Р А М М И Р О В А Н И Е

Учебник

Том 1

Основы информатики

Рекомендовано
учебно-методическим объединением вузов
по образованию в качестве учебника для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки
«Информатика и вычислительная техника »

Москва

Издательский центр «Академия»

2011

УДК 681.33

ББК 32.973

П73

Р е ц е н з е н т ы

П73 Информатика и программирование. Том 1. Основы информатики:
учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / Под ред. Б.Г. Трусова – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 255 с.

ISBN 5-

В учебнике представлены разделы информатики, охватывающие основные вопросы теории информации, перевода чисел из одной системы счисления в другую, представления чисел и символов в памяти ЭВМ, представления и вывода знаний, функционирования аппаратного обеспечения, алгоритмизации, принципов работы различных программных продуктов, устройства вычислительных сетей.

Изложенный материал может быть использован в качестве основы при подготовке лекционного курса, для теоретических и практических занятий, а также для индивидуальной и самостоятельной работы студентов, обучающихся по направлению подготовки «Прикладная информатика» или изучающих дисциплину «Информатика».

УДК 681.33

ББК32.973

ISBN

© Образовательно-издательский центр «Академия», 2011

© Оформление. Издательский центр «Академия», 2011

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

БД – база данных.

БЗ – база знаний.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

КВЗУ – контроллер внешнего запоминающего устройства.

КПВВ – контроллер порта ввода-вывода.

МП – микропроцессор.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

ОС – операционная система.

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

ПО – программное обеспечение.

РГРТУ – Рязанский государственный радиотехнический университет.

СУБД – система управления базами данных.

ЭВМ – электронно-вычислительная машина.

ЯВУ – язык высокого уровня.

ARPAnet – Advanced Research Project Agency Network (сеть агентства проекта перспективных разработок).

CD – Compact Disc (компакт диск).

CPU – Central Processing Unit (центральный обрабатывающий модуль, микропроцессор).

DNS – Domain Name System (система доменных имен).

DVD – Digital Versatile Disc (цифровой универсальный диск).

FAT – File Allocation Table (таблица размещения файлов).

FTP – File Transfer Protocol (протокол передачи файлов).

HTTP – Hypertext Transfer Protocol (протокол передачи гипертекста).

IMAP – Internet Message Access Protocol (протокол доступа к Интернет-сообщениям).

IP – Internet Protocol (Интернет-протокол).

NTFS – New Technology File System (файловая система нового типа).

OSI – Open System Interconnection (взаимодействие открытых систем)

SMTP – Simple Mail Transfer Protocol (протокол пересылки почты).

TCP – Transmission Control Protocol (протокол управления передачей).

URL – Uniform Resource Locator (унифицированный указатель ресурса).

USB – Universal Serial Bus (универсальная последовательная шина).

WWW – World Wide Web (Всемирная сеть).

□ – конец примера.

ВВЕДЕНИЕ

Информационная революция второй половины ХХ века – начала XXI века, связанная с изобретением и развитием микропроцессорных систем и созданием современных информационных коммуникаций, компьютерных сетей и систем передачи данных, привела к созданию новой отрасли – информационной индустрии, направленной на производство технических средств и создание новых технологий производства знаний. Возникновение новой индустрии производства знаний привело к глобальным изменениям в обществе – информатизации общества. Информатизация общества заключается в вовлечении всех его членов в общий процесс производства и реализации знаний на базе новых компьютерных и телекоммуникационных технологий. Информатизация общества потребовала от всех его членов определенного уровня информационной культуры, определенных базовых знаний и умения целенаправленно использовать в своей деятельности современные информационные технологии, технические средства и методы. Научным фундаментом процесса информатизации современного общества и развития информационной индустрии является новая научная дисциплина – информатика.

Информатика является базовой учебной дисциплиной, охватывающей основные вопросы по изучению технических, программных и алгоритмических средств организации современных информационных систем и формирующей у обучаемого определенный кругозор, объем знаний, уровень алгоритмического мышления, а также практические навыки работы с конкретными программными системами, необходимыми для его дальнейшего обучения по применению информационных систем в определенных областях человеческой деятельности.

При написании учебника авторами были поставлены две задачи. Во-первых, дать читателю как можно более полное представление о разделах информатики и задачах, которые решаются в каждом разделе. Во-вторых, изложить материал просто и понятно. Для этого используются примеры, поясняющие теоретический материал. Конец примера обозначен знаком □.

Учебник состоит из одинадцати глав, каждая из которых посвящена одному из разделов информатики.

В первой главе рассматривается структура информатики. Информатика изучает процессы обработки, представления и измерения информации. Информатика связана с другими науками, например, с математикой и включает ряд разделов, изучающих теорию информации, аппаратное и программное обеспечение ЭВМ, информационные системы и системы искусственного интеллекта.

Во второй главе рассматриваются основные понятия теории информации: информация и данные. Несмотря на то, что информация нематериальна, можно измерять количество, адекватность и качество информации. Для измерения информации используются вероятностный и объемный подходы. Вероятностный подход основан на понятии энтропии. Объемный подход заключается в вычислении числа элементарных единиц информации (бит).

Третья глава посвящена информационным процессам, системам и технологиям. Информационными процессами называют любые операции с информацией: сбор, обработка, выдача. Как правило, информационные процессы используются в информационных системах – программно-аппаратных комплексах для обработки информации. Информационные технологии – это процессы переработки исходной информации в вид, который необходим потребителю информации. Для получения информационного продукта применяются информационные процессы и системы.

В четвертой главе рассматриваются системы счисления, использующиеся в ЭВМ. Для перевода числа из одной системы счисления в другую существуют правила перевода целой и дробной частей, использующие арифметические операции сложения, умножения, целочисленного деления и получения остатка от деления.

Пятая глава посвящена представлению чисел и символов в памяти ЭВМ. Целые и вещественные числа и символы хранятся в виде последовательностей нулей и единиц. Правила записи последовательностей называются форматами. Форматы оптимизированы для ускорения логических и арифметических операций в ЭВМ.

В шестой главе рассмотрены логические основы ЭВМ. Особенностью алгебры логики или алгебры высказываний является то, что логические переменные и результаты логических операций принимают всего два значения: 0 и 1. Все арифметические операции в ЭВМ можно реализовать с помощью логических операций, поэтому в ЭВМ применяются логические элементы.

Седьмая глава посвящена моделям представления знаний: логическим, фреймовым, продукционным моделям и семантическим сетям. В отличие от данных, знания активны и способны порождать новые знания. Поэтому задачей модели представления является не только хранение знаний, но и обеспечение вывода новых знаний. Для каждой модели представления знаний приводится пример логического вывода. Данная глава основана на лекциях С.П. Хабарова [43] и других работах.

В восьмой главе рассматривается аппаратное обеспечение ЭВМ, его составные части. ЭВМ делят на четыре поколения. Пятое поколение существует лишь в теории и реализовано лишь частично. Основой любой ЭВМ является микропроцессор. Микропроцессор выполняет логические и арифметические операции и связан системной шиной с запоминающими и периферийными устройствами.

В девятой главе рассматриваются основы алгоритмизации. Аппаратное обеспечение ЭВМ работает под управлением различных программ. В основе программ лежит алгоритм – последовательность действий, необходимых для достижения результата. В главе рассматриваются способы записи алгоритмов в виде блок-схем, структурограмм и словесно, основные алгоримические структуры, а также правила разработки и описания алгоритмов решения задач.

Десятая глава посвящена программному обеспечению ЭВМ. В главе рассматриваются различные типы программного обеспечения: операционные системы, драйверы устройств, архиваторы, базы данных. Разделы, посвященные текстовым и табличным процессорам, подготовлены на основе лекций по дисциплине «Пакеты прикладных программ».

Одиннадцатая глава посвящена сетевым технологиям. В главе рассматриваются устройство и принципы функционирования локальных и глобальных сетей, основные протоколы передачи. В настоящее время большое значение в жизни общества имеет глобальная информационная сеть Интернет, ставшая средством для хранения и обмена информацией. Сеть Интернет включает несколько служб: электронную почту, Всемирную Сеть и службу передачи файлов, которые нашли широкое применение.

Учебник может использоваться как основа для подготовки лекций преподавателями, так и для самостоятельной работы студентов.

Глава 1.ИНФОРМАТИКА – НАУКА И ВИД ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1.1.Информатика и ее структура

Информатика – это наука и вид практической деятельности, связанные с процессами обработки информации с помощью вычислительной техники.

Термин информатика произошел от слияния двух французских слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (наука о компьютерной технике).

Информатика представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации с помощью вычислительной техники и телекоммуникационных средств связи в различных сферах человеческой деятельности.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей процессов обработки информации: создания, передачи, хранения и использования в различных сферах человеческой деятельности. Прикладные задачи заключаются в разработке методов, необходимых для реализации информационных процессов с использованием технических средств.

Информатика включает следующие разделы.

I. Теоретическая информатика – это часть информатики, включающая ряд подразделов, тесно связанных с другой наукой – математикой. В теории информации и кодирования изучается информация как таковая, ее свойства, способы измерения количества информации. Областью исследования теории алгоритмов и автоматов являются методы переработки информации с помощью вычислительных систем. Теория формальных языков и грамматик рассматривает правила построения простейших языков с небольшим числом синтаксических конструкций, называемых языками программирования. Теория принятия решений и исследования операций связана с использование информации для принятия решений и оценки их оптимальности. Теоретическая информатика использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.

II. Вычислительная техника – это раздел, включающий общие принципы построения вычислительных систем. Примером вычислительной системы является персональный компьютер или ЭВМ. Этот раздел не связан с вопросами физической разработки, реализации и производства элементов вычислительных систем. Здесь рассматривается архитектура вычислительных систем – соглашение о составе, назначении, функциональных возможностях и принципах взаимодействия элементов внутри вычислительных систем и вычислительной системы с другими устройствами. Примерами принципиальных, ставших классическими решений в этой области являются архитектура фон Неймана компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ, архитектура параллельной или многопроцессорной обработки информации.

III. Программирование – это деятельность, направленная на разработку программного обеспечения вычислительной техники. Программирование делится на разделы, связанные с разработкой соответствующих типов программного обеспечения. Программное обеспечение, непосредственно управляющее составными частями вычислительной техники, называется системным. К системному программному обеспечению относят операционные системы и драйвера устройств. Служебное программное обеспечение – это архиваторы, антивирусы, программы управления файлами и папками. Служебное программное обеспечение предназначено для выполнения некоторых вспомогательных функций. Прикладное программное обеспечение – это программы для решения большинства задач пользователя. Прикладное программное обеспечение включает офисные, графические, справочные программы, среды разработки программ и др.

IV. Информационные системы – это раздел информатики, связанный с решением проблем анализа потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации по запросу пользователя. Примерами информационных систем являются информационно-справочные, информационно-поисковые, глобальные системы или сети хранения и поиска информации.

V. Искусственный интеллект – это область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, языкознанием и другими науками. Исторически сложились три основных направления развития систем искусственного интеллекта. Целью работ первого направления является создание алгоритмического и программного обеспечения вычислительных машин, позволяющего решать интеллектуальные задачи не хуже человека. В рамках второго подхода объектом исследований являются структура и механизмы работы мозга человека, а конечная цель заключается в моделировании функционирования человеческого мозга. Третий подход ориентирован на создание смешанных человеко-машинных или интерактивных интеллектуальных систем, на симбиоз возможностей человеческого и искусственного интеллектов. В данном разделе информатики решаются задачи машинного перевода, распознавания речи и рукописного текста, экспертные системы, некоторые игровые программы и др.

1.2.Информатика в обществе

Наше общество стремительно стало информационным. В нем огромную роль играют системы распространения, хранения и обработки информации. Подобно мировой системе связи, возникает единая информационная среда, которая обеспечивает любому человеку доступ ко всей необходимой для него информации. Широкое внедрение компьютеров во все среды человеческой деятельности, наряду с использованием интеллектуальных роботов, коренным образом изменили традиционную среду обитания людей. Растет количество людей, профессионально занятых сбором, накоплением, распространением и хранением информации. Информация стала товаром, имеющим большую ценность.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги