Лекции. Основные понятия и определения

• Название: Основные понятия и определения
• Дата: 27.03.2018
• Размер: 1.94 Mb.
• Имя файла: Лекции.docx
• Тип: Контрольные вопросы; #39570
• страница: 2 из 58

ВВЕДЕНИЕ

Предметом изучения учебного пособия являются понятия и определения информатики, принципы алгоритмизации и обработки данных, основы программирования на алгоритмических языках, рекомендации по рациональной записи текста программ (стилю программирования), современные среды разработки программ.

В первом разделе пособия вводятся основные определения и термины данной предметной области, дается краткое описание устройства компьютера, рассматриваются основные этапы обработки программы на алгоритмическом языке такие, как: трансляция, компоновка, загрузка и выполнение, описывается представление данных в компьютере, их типы и организация. В последующих разделах излагаются основы программирования на двух распространенных алгоритмических языках C и Basic, причем аналогичные конструкции рассматриваются параллельно в одном разделе с выделением различий в их реализации в каждом из языков. Оба языка позволяют в дальнейшем перейти от процедурного подхода к объектно-ориентированному. Язык Basic, кроме того, естественным образом дополняет соответствующие разделы в дисциплинах, изучающих текстовые и табличные процессоры, которые составляют основу знаний современных пользователей компьютеров. В пособие включен раздел, содержащий рекомендации по стилю программирования. В конце большинства разделов приводятся вопросы для самопроверки и контрольные вопросы, что позволяет по мере обучения проверять степень усвоения пройденного материала. В последнем разделе помещены задачи для практических занятий.

В качестве инструментальной среды выбраны оболочки MinGW C/C++ 4.8 и Microsoft Visual Basic.NET (версии 2008 Express Edition и 2010 Professional). Выбор среды MinGW C/C++ 4.8 обусловлен ее относительной простотой по сравнению с оболочками MS Visual Studio разных версий и нежеланием авторов затрагивать в данном пособии понятия объектно-ориентированного программирования. Кроме того, все входящие в ее состав компоненты являются свободно распространяемыми программными средствами. В средах Microsoft Visual Basic.NET авторы ограничиваются изложением средств, работающих с общими процедурами. Описания оболочек и техники работы в них помещены в приложения. В состав приложений включены также ответы на вопросы для самопроверки и темы для курсовой работы.

Пособие предназначено для обучения основам программирования студентов факультета математики, механики и компьютерных наук всех направлений бакалавриата. Освоение изложенного материала позволит диверсифицировать дальнейшее обучение компьютерных дисциплин согласно учебному плану каждого из них. Параллельное изучение двух языков программирования дает возможность выявлять сходство и различие в правилах описания аналогичных конструкций, что существенно облегчит понимание новых программных средств на последующих курсах.

В тексте пособия английские термины выделены полужирным шрифтом, фрагменты программного кода – курсивом. Ключевые слова каждого из языков в программном коде также набраны полужирным шрифтом. Поскольку дальнейшее обучение студентов всех направлений ориентировано на использование языка программирования С++, в текст пособия включены наиболее удобные конструкции данного языка, не связанные с понятием класса.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Информатика – это дисциплина, изучающая процессы, методы и средства передачи, накопления и обработки информации с использованием компьютера.

1.1. КОМПЬЮТЕР

Под компьютером будем понимать всю совокупность технических средств, обеспечивающих ввод, хранение, обработку и вывод информации на некоторый носитель без использования линий связи с другими компьютерами. В информационном аспекте компьютер состоит из: памяти, процессора и периферийных устройств или устройств ввода-вывода.

Память

Память – это упорядоченная последовательность мест запоминания. Каждое место характеризуется расположением (адресом) и содержит значение. Объем памяти измеряется в байтах. Значения кодируются в двоичной системе счисления, поскольку память состоит из двоичных запоминающих элементов, каждый из которых хранит 1 двоичную цифру (0|1) или 1 бит информации. Байт – это область памяти объемом 8 битов (Байт это единица хранения и обработки цифровой информации, в настоящее время имеет размер 8 бит, но до 70гг мог быть от 6 до 9). Минимальный объем области памяти для обмена данными составляет 1 байт, поэтому их адреса задаются начальным байтом области.

Современные компьютеры имеют большой объем памяти, поэтому используются также другие единицы измерения ее объема:

- 1 КБ (килобайт сейчас часто используется альтернативное название кибибайт) – 1024 (2¹⁰) байта,

- 1 МБ (мегабайт, мебибайт) – 1024 КБ,

- 1 ГБ (гигабайт) – 1024 МБ,

- 1 ТБ (терабайт) – 1024 ГБ.

При записи (помещении) данных в память предыдущее значение, хранящееся в соответствующей области, стирается, при чтении (извлечении значения) оно сохраняется.

По выполняемым функциям память принято делить на: оперативную или основную и внешнюю.

Оперативная память используется для временного хранения данных при обработке информации на компьютере. После окончания процесса обработки данные не сохраняются. Она имеет относительно небольшой объем и высокое быстродействие. На персональных компьютерах в настоящее время объем оперативной памяти составляет 1… 32 ГБ.

Внешняя память служит для постоянного хранения программ и данных. Для непосредственной обработки информация из внешней памяти полностью или по частям передается в оперативную. По конструктивному исполнению наиболее распространенные носители информации для внешней памяти делятся на:

- жесткие диски типа "винчестер",

- компакт-диски,

- карты памяти,

- флеш-диски.

Жесткие диски (hard disk, HD) имеют наибольший объем и используются, в основном, в качестве постоянной внешней памяти компьютера, хотя могут также применяться для переноса больших объемов информации на другой компьютер.

Дискеты имеют объем 1,44 МБ и служат для переноса небольших объемов информации. В настоящее время практически себя изжили и повсеместно заменяются на устройства для работы с флеш-дисками.

Компакт-диски (CD – compact disk и DVD – digital versatile disk) имеют объем 600 – 800 МБ CD и 4 – 4,7 ГБ DVD (BD) и используются, в основном, для записи и коммерческого распространения программной продукции различных фирм. Существуют также перезаписываемые компакт-диски.

Карты па́мяти или флеш-карты – компактные электронные запоминающие устройства, используемое для хранения цифровой информации. Карты памяти широко используются в таких электронных устройствах, как: цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки, планшеты, портативные цифровые аудиопроигрыватели. Их объем сопоставим с объемом флеш-дисков.

Флеш-диски заменили дискеты в качестве мобильного носителя информации и имеют объем 256 МБ (1 Гб?) – 32 ГБ.

Заметим, что приведенные величины объемов различных носителей информации практически удваиваются каждые 2 года.

Процессор

Функция: преобразование данных и управление входящими в состав компьютера устройствами. Основной характеристикой процессора является тактовая частота, которая косвенно определяет его быстродействие. В современных ПК многопроцессорная и многоядерная конфигурация. Также, как и объем памяти, эта характеристика удваивается примерно каждые 2 года. (По закону Мура удваивается сложность микросхем, а не тактовая частота, т.е. сейчас производительность растет за счет увеличения количества ядер)

Процессор имеет свою небольшую память, называемую регистрами. Число регистров невелико (обычно 16) и каждый из них в текущий момент времени может хранить 1 значение, поэтому между регистрами и оперативной памятью происходит непрерывный обмен данными, скорость которого и определяет, в основном, быстродействие процессора.

Периферия

Под периферийными понимают устройства, предназначенные для передачи информации в память компьютера (ввод) и обратно (вывод).

Основные устройства ввода: клавиатура, манипулятор типа "мышь", сканер – ввод информации с бумажного носителя (листы, фотографии) в графическом виде, дигитайзер – ввод с чертежей с соблюдением масштаба, видеобластер – ввод информации с видеокамеры.

Основные устройства вывода: терминал (монитор, дисплей) – устройство отображения информации на экране, принтер – устройство вывода на печать, плоттер (графопостроитель) – устройство отображения кодированной информации в виде графиков или чертежей.

К устройствам, позволяющим выполнять как ввод, так и вывод информации, следует отнести дисководы для жестких и компакт-дисков, USB-порты(Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) для подключения мобильных устройств, модемы и сетевые адаптеры, которые служат для передачи информации по каналам связи.