 |
|
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Учебное пособие
Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром высшего профессионального образования для межвузовского использования в качестве учебного пособия по курсу "Информатика" для студентов, обучающихся по специальностям: 080109.65 "Бухгалтерский учет, анализ и аудит", 080507.65 "Менеджмент организации", 080102.65 "Мировая экономика", 030501.65 и 030500.62 "Юриспруденция", 030301.65 и 030300.62 Психология"
Красноярск 2009
УДК 004.7(075.80
ББК 32.973.233Я73
| Рецензент: Д-р техн наук, проф. СиБГАУ А.Н. Антамошкин. Зав. каф социальной информатики КФ РГСУ, д-р биол. наук, проф. Левин Л.А. |
Погорелов Г. Базовый курс информатики для гуманитариев/ Г.З. Погорелов; Сибирский ин-т. бизнеса, управления и психологии – Красноярск, 2009. 304 с.
Предназначено для самостоятельного освоения основ курса “Информатика" студентами всех форм обучения и специальностей, а также для слушателей курсов по подготовке к вступительным экзаменам по информатике.
Предлагаемое пособие содержит теоретические положения и практические задания по информатике, а также контрольные вопросы и тестовые задания по пройденному материалу.
ISBN 5-98027-012-4
| © Сибирский институт бизнеса, управления и психологии, 2009 |
| © Г.З. Погорелов |
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................... 8
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ 8
1.1. ПОНЯТИЕ ТЕРМИНА "инфоpматика"................. 8
1.2. ПОНЯТИЕ ТЕРМИНА "инфоpмаЦИЯ". ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ 9
1.3. передача и обработка информации........ 11
1.4. СВОЙСТВА информации И ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ С ИНФОРМАЦИЕЙ................................................................. 12
1.5. информационные ресурсы и информационные технологии 14
1.6. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 14
ГЛАВА 2. КОДИРОВАНИЕ ЧИСЛОВОЙ И СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ, КОДОВЫЕ ТАБЛИЦЫ................................................................................... 15
2.1 Кодирование данных двоичным кодом. 15
2.1.1. Кодирование целых и действительных чисел, текстовой информации 16
2.1.2. Кодирование графических данных................................... 18
2.1.3. Кодирование звуковой информации................................ 20
2.2. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 21
2.3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 21
ГЛАВА 3. Общие принципы организации и работы компьютеров 26
3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КОМПЬЮТЕРЕ........... 26
3.2. Устройство компьютера................................. 27
3.3. Принципы построения компьютера...... 29
3.4. команда КОМПЬЮТЕРА......................................... 30
3.5. Архитектура и структура компьютера.... 31
3.6. устройство памяти компьютера............... 34
3.7. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 35
Глава 4. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 36
4.1. Устройства, входящие в состав системного блока 38
4.1.1. Материнская плата........................................................... 38
4.1.2. Центральный процессор.................................................. 38
4.1.3. Устройства, образующие внутреннюю память................. 42
4.1.4. Жесткий диск или винчестер............................................ 45
4.1.5. Графическая плата.......................................................... 48
4.1.6. Звуковая плата................................................................ 49
4.1.7. Сетевая плата.................................................................. 50
4.1.8. TV-тюнер.......................................................................... 50
4.1.9. Дисковод 3,5’’.................................................................. 51
4.1.10. Накопители на компакт-дисках....................................... 52
4.1.11. Накопители на DVD дисках............................................ 54
4.1.12. Флэш-память.................................................................. 55
4.2. Периферийные внешние устройства..... 56
4.2.1. Клавиатура...................................................................... 56
4.2.2. Манипуляторы................................................................. 57
4.2.3. Сканер............................................................................. 61
4.2.4. Цифровой фотоаппарат.................................................. 64
4.2.5. Мониторы электронно-лучевые (CRT).............................. 66
4.3. Конфигурация компьютера........................... 82
4.4. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 82
4.5. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 85
Глава 5. организация межкомпьютерной связи 86
5.1. способы организации межкомпьютерной связи 87
5.2. понятие о компьютерной сети.................. 88
5.3. соединение устройств сети........................ 90
5.4. сеть Интернет......................................................... 92
5.4.1. Подключения к сети Интернет.......................................... 94
5.4.2. Пересылка данных в Интернет. Протоколы связи TCP/IP. 95
5.4.3. Адресация в Интернете.................................................... 96
5.4.4. Обзор сервисов Интернета............................................ 100
5.5. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 114
5.6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 115
Глава 6. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ вычислительных устройств. КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ..................................................................... 117
6.1. история развития средств обработки информации 117
6.2. Этапы развития вычислительной техники. Поколения электронных вычислительных машин...................................... 135
6.3. Типы и назначение компьютеров.......... 142
6.4. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 143
6.5. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 144
ГЛАВА 7.СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ. АРИФМЕТИКА В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ...................................................................................................... 145
7.1. Системы счисления........................................ 145
7.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую 149
7.3. Арифметические операции, выполняемые в позиционных системах счисления..................................................................... 154
7.4. Кодирование информации.......................... 157
7.4.1. Представление чисел в компьютере.............................. 158
7.4.2. Сложение и вычитание двоичных чисел......................... 160
7.5. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 161
7.6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 163
ГЛАВА 8. АЛГЕБРА ЛОГИКИ............................................... 169
8.1. Возникновение логики как самостоятельной науки 169
8.2. Понятие “алгебры логики” как науки об общих операциях над логическими высказываниями...................................................... 172
8.3. логическая формул. законы алгебрЫ логики 175
8.4. Таблицы истинности...................................... 177
8.5. Системы логических элементов............ 179
8.5. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 181
8.6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 182
ГЛАВА 9. АЛГОРИТМЫ. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ. АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ЯЗЫКИ 184
9.1. Алгоритм. Свойства алгоритмов............. 184
9.2. Формы записи алгоритмов......................... 184
9.3. Графическая форма записи алгоритма 184
9.3.1. Виды алгоритмов........................................................... 184
9.4. Языки программирования.......................... 184
9.4.1. Программный способ записи алгоритмов. Уровни языка программирования 184
9.4.2. Процедурно-ориентированное программирование........ 184
9.4.3. Объектно-ориентированное программирование............. 184
9.5. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 184
9.6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 184
ГЛАВА 10. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА 184
10.1. Классификация программного обеспечениЯ 184
10.2. Операционные системы............................ 184
10.2.1. "Открытое", "закрытое" и "свободное" программное обеспечение 184
10.2.2. Семейства операционных систем................................. 184
10.3. Файлы и файловая система...................... 184
10.4. Сервисное по (Служебные программы) 184
10.5. компьютерные вирусы и Антивирусные средства 184
10.5.1. Компьютерные вирусы................................................. 184
10.5.2. Антивирусные мероприятия.......................................... 184
10.6. Инструментальные системы программирования 184
10.7. Драйверы............................................................... 184
10.8. Архиваторы......................................................... 184
10.9. Программы обслуживания жестких дисков 184
10.10. Прикладное программное обеспечение 184
10.10.1. Средства обработки текстовой информации.............. 184
10.10.2. Средства обработки табличной информации............. 184
10.10.3. Средства обработки графической информации......... 184
10.10.4. 3D-графика................................................................. 184
10.10.5. Системы управления базами данных (СУБД)............... 184
10.10.6. Средства разработки презентаций............................. 184
10.10.7. Автоматизация ввода информации в компьютер........ 184
10.10.8. Автоматизация перевода текста................................. 184
10.10.9. Издательские системы................................................ 184
10.10.10. Системы автоматизации бухгалтерской деятельности 184
10.10.11. Прочее программное обеспечение........................... 184
10.11. Вопросы для ПОВТОРЕНИЯ И самоконтроля 184
10.12. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ... 184
СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ И ТЕРМИНОВ...... 184
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................... 184
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы в различных издательствах вышло значительное количество книг по основам информатики, предназначенных для студентов разных направлений. Там представлен широкий спектр изданий. Не во всех из них вы сможете найти необходимую информацию для освоения базовых основ курса, подготовки к тестированию. В данном пособии собраны материалы, позволяющие с помощью одной книги освоить требуемый объем знаний.
Данное пособие ориентируется на особенности курса информатики, изучаемого в Сибирском институте бизнеса, управления и психологии для студентов экономистов, юристов и психологов.
Теоретическое описание дополняется списком вопросов для повторения, практическими заданиями. Некоторые темы завершаются небольшими тестовыми заданиями, позволяющими проверить свои знания. Большинство заданий имеют ответы, с которым можно свериться.
Базовой основой при написании данного учебного пособия послужили материалы Шауцуковой Лейлы Залим-Гериевны (http://www.kbsu.ru/~book) [68], а также Поповой Ольги Владимировны (http://www.klyaksa.net/htm/kopilka/uchp/index.htm) [66], за что приносим им свою искреннюю благодарность.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
1.1. ПОНЯТИЕ ТЕРМИНА "инфоpматика"
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".
Широко распространён также англоязычный вариант этого термина — "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".
Инфоpматика —это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности [13].
Информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.
Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические[13].
Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".
Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально — "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.
Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain — интеллект).
1.2. ПОНЯТИЕ ТЕРМИНА "инфоpмаЦИЯ". ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке [13].
Можно выделить, по крайней мере, четыре различных подхода к определению понятия "информация".
В первом, "обыденном", слово информация применяется как синоним интуитивно понимаемых слов: сведения, знания, сообщение, осведомление о положении дел.
Во втором, "кибернетическом", понятие информация используется для характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи.
В третьем, "философском", понятие информация тесно связано с такими понятиями, как взаимодействие, отражение, познание.
Наконец, в четвертом, "вероятностном", информация вводится как мера уменьшения неопределенности и позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики как технологической науки.
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Количество информации в этой теории определяется по следующей формуле:
где:
I — количество информации,
n — количество возможных событий,
pi — вероятности отдельных событий.
Пусть потенциально может осуществиться некоторое множество событий (n), каждое из которых может произойти с некоторой вероятностью (pi), т. е. существует неопределенность. Предположим, что одно из событий произошло, неопределенность уменьшилась, вернее, наступила полная определенность. Количество информации (I) является мерой уменьшения неопределенности.
Для частного, но широко распространенного случая, когда события равновероятны (pi = 1/ n), величина количества информации I принимает максимальное значение:
Для измерения количества информации нужна единица измерения. За единицу количества информации приняли такое количество информации, при котором неопределенность уменьшается в два раза, т. е., например, когда в простейшем случае из двух возможных событий реализуется одно:
I = log22 = 1 бит
Эта единица измерения информации получила название бит (bit — от английского словосочетания BInary digit).
Например, при бросании монеты существует два равновероятных исхода (события): "орел" или "решка". Монета упала, событие произошло, количество информации равно 1 бит. Таким ситуациям с двумя возможностями приписывается начальная неопределенность: А = 1.
После бросания монеты конечная неопределенность: К = 0.
Количество информации, полученное при бросании: I = А – К = 1 – 0 = 1.
В детской игре "Угадай число" первый игрок загадывает число (например, в диапазоне от 1 до 100), второй задает вопросы типа: "Число больше 50?" Ответ ("да" или "нет") несет информацию 1бит, так как. неопределенность (количество возможных событий) уменьшается в два раза. Оптимальная стратегия отгадывания состоит в делении на каждом шаге массива возможных чисел пополам. Действительно, именно в случае равновероятных событий (одинаковых по объему массивов чисел) количество информации, которое имеет максимальное значение.
При бросании шестигранного кубика может произойти шесть событий, а при бросании шарика в рулетке – тидцать шесть. Количество возможных событий N и количество информации I связаны между собой следующей зависимостью: N = 2I.
Так, при бросании равносторонней четырехгранной пирамиды (тетраэдра) вероятность ожидаемых событий равна четырем. 4 = 2I. Тогда: I = 2. Таким образом, при бросании пирамидки получена информация, равная двум битам.
В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.
Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:
- 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
- 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
- 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
- 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
- 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
Пример. Книга содержит 100 страниц; на каждой странице -- 35 строк, в каждой строке -- 50 символов. Рассчитаем объем информации, содержащийся в книге.
Страница содержит 35 x 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):
1750 x 100 = 175000 байт.
175000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.
170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.
За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.