Информатика. Информатика это дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, закономерности и методы е создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.
 Скачать 0.74 Mb.
|
Основные понятия алгоритмических языков.Проводя аналогию с нашим обычным языком, в алгоритмическом- слова называют элементарными конструкциями, словосочетания – выражениями, предложения – операторами. Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика. Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов, которые могут быть использованы при написании программы. (тоже самое, что алфавит в обычном языке) Синтаксис – правила использования символов алфавита в специальных конструкциях, с помощью которых составляется алгоритм. Семантика – система правил толкования конструкций языка. Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики. Программа, написанная на алгоритмическом языке, называется исходным модулем. Для ее трансляции можно использовать два типа технологий: интерпретацию или компиляцию. Трансляторы, реализующие эти технологии, называются соответственно интерпретаторами и компиляторами. Интерпретатор переводит и выполняет программу строка за строкой. Компилятор читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. Результат работы компилятора — бинарный исполняемый файл.  Основные алгоритмические языки высокого уровня Прикладное программное обеспечение ЭВМ. Основные понятия моделирования Модель – упрощѐнное подобие реального объекта, процесса или явления, которое отражает его существенные особенности. Сущность – обобщѐнное название объекта, явления или процесса, которое изучается с помощью моделирования. Каждой сущности можно сопоставить несколько моделей. Атрибуты (параметры) – характеристики сущности, которые учитываются в еѐ модели. Моделирование – метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей изучаемых сущностей. Необходимость создания моделей диктуется следующими факторами: – исследования на оригинале может быть экономически невыгодным; – изучение может приводить к разрушению сущности (моделирование взрывов, методики лечения, хранения продуктов и т. п.); – оригинала нет в действительности (изучение сущностей прошлого или будущего); – необходимо исследование только некоторых свойств оригинала. Классификации моделей 1. По области использования: Учебные (при обучении) Опытные (Для исследования и прогнозирования будущих характеристик объекта) Научно-технические (для исследования процессов или явлений) Игровые (репетиция поведения объекта в различных условиях) Имитационные (отражение реальности в какой-то степени) 2. По фактору времени: Статические (состояние модели в определенный момент времени; классификация животных) Динамические (описывают процессы изменения; моделирование движения тел) 3. По отрасли знаний: просто по отрасли знаний человеков (математические, биологические…) 4. По форме представления: Материальные (предметные, физические)-имеют воплощение, например: детские игрушки, макет солнечной системы… Информационные-это отобранная информация о моделируемой сущности, которая отображает ее свойства. В информационных моделях реальный объект или процесс заменяется его формальным описанием. (например: расписание движения поездов) Базы данных и базы знаний База данных - это большой массив каких-то данных, которые можно обработать тем или иным образом. Зависит от самих данных, которые могут быть и в виде текстов, и в виде цифр. Простым языком, это библиотека, в которой хранятся книги разной тематики, рассортированные по рубрикам, авторам и т.д. У каждой книги своя ячейка в этой библиотеке. База знаний - те полученные знания, которые использует каждый человек для обработки и анализа информации. Если же говорить о системе базы знаний (искусственный интеллект), то это такой алгоритм, который может обработать данные, выбрать нужные данные и выдать соответсвующий результат. Если брать пример с вышеописанной библиотекой (базой данных), то базой знаний должен выступить некий оператор, который выберет книги в библиотеке и выберет из этих книг страницы с информацией, по которой был запрос. Этапы моделирования 1. Постановка задачи: описание сущности, подлежащей моделированию, цели исследования и той информации о моделируемом объекте, которую необходимо учитывать в связи с поставленной целью. 2. Разработка модели: выбор типа создаваемой модели (предметная, компьютерная, математическая и т. п.) и ее реализация. Если выбран компьютерный тип модели, создается соответствующая программа. 3. Тестирование модели: проведение компьютерного или натурного эксперимента на тестах. 4. Анализ результатов моделирования: процесс проверки правильности модели на совокупности тестов, охватывающих все диапазоны моделируемых параметров. Понятие алгоритма и его свойства Алгоритм – это чѐтко определѐнная последовательность действий, описывающих процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное с помощью понятной исполнителю последовательности команд. Из этого определения следует, что правильно составленный алгоритм характеризуется следующими свойствами: – дискретностью, т. е. представлен в виде последовательности команд, которые исполнитель должен выполнять одну за другой; – понятностью, т. е. должен содержать только те команды, которые входят в систему выполняемых команд исполнителя; – детерминированностью, т. е. алгоритм должен быть представлен таким образом, чтобы, выполняя очередную команду, исполнитель точно знал, какую команду следует выполнять следующей; – результативностью, т. е. алгоритм должен обеспечить преобразование от начальных данных к результату за конечное число команд. Основные типы алгоритмических структур и их блок-схемы     Основные принципы структурного программирования Структурное программирование –основана на принципах модульного программирования и программирования "сверху-вниз". Алгоритм задачи представляется как композиция только трѐх базовых типов алгоритмов: линейных, ветвлений и циклов. Эти конструкции могут быть соединены или вложены друг в друга произвольным образом, но никаких других способов управления последовательностью выполнения операций не используется. Основные языки программирования, использующие структурную технологию: – Ада, Си – языки общего назначения; – Бейсик (до Visual Basic); – КОБОЛ – для экономических задач (много операторов, об- легчающих манипуляции с файлами); – Фортран, Паскаль, ПЛ/1 – для вычислительных задач (удоб- ные средства для записи формул). Объектно-ориентированное программирование – это подход, при котором вся программа рассматривается как набор взаимодействующих друг с другом объектов. При этом нам важно знать их характеристики. У каждого объекта в системе есть свойства и поведение, как и у любого реального объекта. Например, рассмотрим объект «машина». У него есть свойства (цвет, вес, стоимость) и поведение (машина может ехать, сигналить, потреблять топливо). Такой подход помогает строить сложные системы более просто и естественно благодаря тому, что вся предметная область разбивается на объекты и каждый из них слабо связан с другими объектами. Слабая связанность возникает вследствие соблюдения трех принципов: инкапсуляции, наследования и полиморфизма. Инкапсуляция – сокрытие поведения объекта внутри него. Объекту «водитель» не нужно знать, что происходит в объекте «машина», чтобы она ехала. Это ключевой принцип ООП. Наследование. Есть объекты «человек» и «водитель». У них есть явно что-то общее. Наследование позволяет выделить это общее в один объект (в данном случае более общим будет человек), а водителя — определить как человека, но с дополнительными свойствами и/или поведением. Например, у водителя есть водительские права, а у человека их может не быть. Полиморфизм – это переопределение поведения. Можно снова рассмотреть «человека» и «водителя», но теперь добавить «пешехода». Человек умеет как-то передвигаться, но как именно, зависит от того, водитель он или пешеход. То есть у пешехода и водителя схожее поведение, но реализованное по-разному: один перемещается ногами, другой – на машине. ООП позволяет упростить сложные объекты, составляя их из более маленьких и простых, поэтому над программой могут работать сотни разработчиков, каждый из которых занят своим блоком. Большинство современных языков программирования — объектно-ориентированные, и, однажды поняв суть, вы сможете освоить сразу несколько языков. Технические средства реализации информационных процессов Программные средства реализации информационных процессов Программное обеспечение ЭВМ (ПО) – это множество программ, которые используются или могут быть использованы на компьютере. Совокупность всех программных средств компьютера и требующихся им данных обычно обозначают термином software . По типу функций, которые выполняют программы, выделяют три основных группы ПО: системное, инструментальное, прикладное. К нему также относят области деятельности, необходимые для проектирования и разработки программ разного типа: – технологии проектирования программ (нисходящее, восходящее проектирование, структурное, объектно-ориентированное программирование и т. п.); – методы отладки и тестирования программ; – анализ качества работы программ; – документирование программ и т. п. Системное ПО обеспечивает эффективную работу аппарату- ры компьютера. Основные типы системных программ: операционная система (ОС) операционные оболочки драйверы утлиты архиваторы антивирусные программы Файл – это именованная совокупность любых данных, размещѐнная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, обрабатываемая и перемещаемая как единое целое. Совокупность правил и программ, по которым выполняются операции с файлами, называется файловой системой. Файл характеризуется свойствами и атрибутами. Модели решения функциональных и вычислительных задач Смотри про моделирование Этапы решения задач на компьютере 1. Постановка задачи 2. Анализ и исследование модели задачи 3. Разработка алгоритма 4. Программирование: 5. Отладка и тестирование: – синтаксическая отладка: исправление ошибок в форме записи конструкций; – отладка семантики и логической структуры – тестовые расчѐты и анализ результатов тестирования; – совершенствование программы. 6. Анализ результатов тестирования и, если нужно, уточнение модели и повторение 7. Сопровождение программы Локальные и глобальные сети ЭВМ. Методы защиты информации Классификация вычислительных сетей Компьютерная сеть – это два или больше компьютеров, связанных каналами передачи информации. Цель создания сетей – обеспечение совместного доступа к сетевым ресурсам. Виды сетей по географическому признаку и размерам: – локальная: сеть предприятия или учреждения, в которой рабочие станции распределены на расстоянии не более 300-500м. (LAN) – региональные и корпоративные: объединяют компьютеры большого географического региона, страны. (MAN) – глобальные: объединяют всех абонентов (LAN и MAN) вне зависимости от места их расположения: страны, континента, всей земли, например, Интернет. Обозначается аббревиатурой WAN. (World Areal Net). Виды сетей по возможностям передачи сигналов: – узкополосные: канал связи может передавать только один сигнал в любой момент времени (телефонная линия); – широкополосные: одновременно можно передавать несколько сигналов, используя для каждого свою частоту передачи (кабельное телевидение). Виды сетевых ресурсов – аппаратные: общий принтер, общий жѐсткий диск для хранения программ и данных отдельных пользователей; – программные: для выполнения сложных и длительных расчѐтов можно подключиться к мощной ЭВМ, послать на неѐ задание на расчѐты и исходные данные, и, по окончании расчѐтов просто получить готовые результаты. – информационные: всевозможные справочные данные, архивы научных работ, книг и т. п. Топология и архитектура вычислительных сетей Топология сети – это логический и физический способ соединения компьютеров. Различают следующие базовые варианты топологий: – одноранговая: все компьютеры имеют одинаковые права – сети на основе сервера – линейная (шинная) топология: соединяющий кабель последовательно проходит от одного компьютера к другому:  – кольцевая топология:  – звездообразная топология:  – полносвязанная (сетевая топология): имеется много путей, по которым можно переслать сообщение с одного компьютера на другой.  Архитектура сети – это понятие, которое включает в себя топологию сети, состав ее устройств, правила их взаимодействия, кодирование, адресацию и передачу информации, управление потоком сообщений, контроль ошибок, анализ работы в аварийных ситуациях. Основные виды архитектур (физический уровень): – Ethernet: широковещательная сеть, т.е. все рабочие станции могут принимать все сообщения. Топология линейная или звездообразная. – Token Ring: топология кольцевая. Каждый узел ожидает своей очереди на посылку сообщения. – FDDI: высокоскоростная передача данных по оптоволоконным линиям. Топология смешанная (кольцевая + древовидная) – ATM: передача цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. – Wi-Fi, IrDa: беспроводная (радиорелейная) связь. Программное обеспечение вычислительных сетей Сетевые протоколы – это наборы правил для обмена информацией в сети и разработки сетевого оборудования. Совокупность протоколов, которые используют компьютеры при работе в сети, обозначается термином стек. Традиционно стек делится на 7 уровней, функции которых определяются эталонной моделью взаимодействия открытых систем (сетевая модель OSI – Open System Interconnection): Физический-основная цель физического уровня представить нуль и единицу в качестве сигналов, передаваемые по среде передачи данных. Канальный-следующая станция, которую посетит информация, напомнит таможню. А именно IP-адрес будет сравнен на совместимость со средой передачи. Здесь также выявляются и исправляются недочеты системы. Для удобства дальнейших операций, биты группируются в кадры – frame. Цель канального уровня – передача сообщений по КаналуСвязи – кадров.   Сетевой- Этап напоминает процесс распределения информации. К примеру, все пользователя делиться на группы, а пакеты данных расходятся в соответствии с IP адресами, состоящими из 32 битов. Именно благодаря работе маршрутизаторов на этой инстанции, устраняются все различия сетей. Это процесс так называемой логической маршрутизации. Основная задача состоит в создании составных сетей построенных на основе сетевых технологий разного канального уровня: Ethernet, MPLS. Сетевой уровень — это «основа» интернета. |