лекции. Введение в информатику как науку
 Скачать 488.29 Kb.
|
|
Примеры: Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора. Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности. Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации. Вопросы к лекции №1. В чем заключается роль информатики в современном мире? Что такое информатика? Назовите приоритетные направления информатики? Перечислите неразрывные части информатики ? Что понимают под информацией в различных отраслях человеческой деятельности? В каком виде может существовать информация? Как передается информация? Лекция №2 Тема: «Автоматизированная обработка информации» Цель: Изучить основные понятия и виды обработки информации. План лекции: Классификация информации: а) По форме представления. б) По области возникновения. в) По способу передачи и восприятия. г) По общественному назначению. д) По способам кодирования. Свойства информации в различных аспектах. Технология обработки текстовой информации. Технология обработки графической информации Технология обработки числовой информации Технология хранения, поиска и сортировки информации Фундаментальной чертой цивилизации является рост производства, потребления и накопления информации во всех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека, так или иначе связана с получением, накоплением и обработкой информации. Чтобы человек не делал: читает ли он книгу, смотрит ли он телевизор, разговаривает ли - он постоянно и непрерывно получает и обрабатывает информацию. Классификация информации 1. Информация подразделяется по форме представления на 2 вида: - дискретная форма представления информации - это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество тяжких преступлений и т.п.); - аналоговая или непрерывная форма представления информации - это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.). 2. По области возникновения выделяют информацию: - элементарную (механическую), которая отражает процессы, явления неодушевленной природы; - биологическую, которая отражает процессы животного и растительного мира; - социальную, которая отражает процессы человеческого общества. 3. По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации: - визуальную, передаваемую видимыми образами и символами; - аудиальную, передаваемую звуками; - тактильную, передаваемую ощущениями; - органолептическую, передаваемую запахами и вкусами; - машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники. 4. Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида: - личную, предназначенную для конкретного человека; - массовую, предназначенную для любого желающего ее пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.) ; - специальную, предназначенную для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики. 5. По способам кодирования выделяют следующие типы информации: - символьную, основанную на использовании символов - букв, цифр, знаков и т. д. Она является наиболее простой, но практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта. - текстовую, основанную на использовании комбинаций символов. - графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человек. Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта. Технология обработки информации Технология обработки текстовой информации Редакторы текстов программ рассчитаны на редактирование программ на том или ином языке программирования. Редакторы текста, и рассчитаны на тексты программ, и выполняют следующие функции: - диалоговый просмотр текста; - редактирование строк программы; - копирование и перенос блоков текста из одного места в другое; - копирование одной программы или её части в указанное место другой программы; - контекстный поиск и замену подстрок текста; - автоматический поиск строки, содержащей ошибку; - распечатку программы или её необходимой её части. Редакторы документов – программы для обработки документов, ориентированные на работу с текстами, имеющие структуру документа, т. е. состоящими из разделов, страниц, абзацев, предложений, слов и т.д. Следовательно, редакторы для обработки документов обеспечивают такие функции, как: - возможность использования различных шрифтов символов; - задание произвольных межстрочных промежутков; - автоматический перенос слов на следующую строку; - автоматическую нумерацию страниц; - обработку и нумерацию строк; - печать верхних и нижних заголовков страниц (колонтитулов); - выравнивание краев абзаца; - набор текста в несколько столбцов; - создание таблиц и построение диаграмм; - проверку правописания и подбор символов. Технология обработки графической информации Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых “векторов” - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Совокупность таких “векторов” и есть векторное изображения. С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов. Векторная графика. Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты. Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул. Растровая графика. Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике. Технология обработки числовой информации Электронная таблица — это программа обработки числовых данных, хранящая и обрабатывающая данные в прямоугольных таблицах. Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв (A, G, АВ и т. п.), заголовки строк — числами (1, 16, 278 и т. п.). Ячейка — место пересечения столбца и строки. Каждая ячейка таблицы имеет свой собственный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например: Al, B5, E7. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной. Электронные таблицы, с которыми работает пользователь в приложении, называются рабочими листами. Электронные таблицы позволяют работать с тремя основными типами данных: число, текст и формула. Формула должна начинаться со знака равенства и может включать в себя числа. Технология хранения, поиска и сортировки информации Базы данных представляют собой информационные модели, содержащие данные об объектах и их свойствах. Базы данных хранят информацию о группах объектов с одинаковыми свойствами. Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде (например, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, в библиотечном каталоге - либо по алфавиту, либо по области знания). База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Существует несколько различных типов баз данных: табличные, иерархические и сетевые. Вопросы к лекции №2. Каковы разновидности информации? Опишите каждую? Свойства информации в различных аспектах? В чем заключается технология обработки текстовой информации? В чем заключается технология обработки графической информации? В чем заключается технология обработки числовой информации? В чем заключается технология хранения, поиска и сортировки информации? Лекция №3 Тема: «Поколения компьютерной техники» Цель: Изучить историю создания компьютерной техники. План лекции: Тенденции развития компьютерной техники. Нулевое поколение. Механические вычислители. Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (1942-1955). Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965). Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980). Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах. Пятое поколение. В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты. Можно выделить общие тенденции развития компьютеров: Увеличение количества элементов на единицу площади. Уменьшение размеров. Увеличение скорости работы. Снижение стоимости. Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, с  тандартизация аппаратных – с другой.Нулевое поколение. Механические вычислители Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления. В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа. В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа. Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (1942-1955) Б  ыстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.Особенности: Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры. Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы. Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы. Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965) Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду. П  о сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея. Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров. Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд. Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980) Быстродействие: миллионы операций в секунду. Интегральная схема представляет собой электронную схему, в  ытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи). Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора). Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…) Б  ыстродействие: сотни миллионов операций в секунду.Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией. В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel. Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры. Пятое поколение? Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры. Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двуядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года. Вопросы к лекции №3. Перечислите тенденции развития компьютерной техники? Опишите нулевое поколение компьютерной техники? Опишите первое поколение компьютерной техники? Опишите второе поколение компьютерной техники? Опишите третье поколение компьютерной техники? Опишите четвертое поколение компьютерной техники? Опишите пятое поколение компьютерной техники? Лекция №4 Тема: «Операционные системы» Цель: Изучить основные понятия и работу операционной системы. План лекции: Операционные системы и их назначение. Основные семейства операционных систем Понятие каталога и организация файлов на диске Файловая структура диска. Операционные системы семейства Microsoft Windows Основные понятия, концепции ОС: системные вызовы, прерывания и исключительная ситуация. Операционные системы и их назначение Операционная система (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит. Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера — это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций. ОС скрывает от пользователя сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении. Основные семейства операционных систем Существует несколько видов операционных систем. Наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows, Mac OS и Mac OS X, системы класса UNIX, и Unix-подобные (особенно GNU/Linux). Понятие каталога и организация файлов на диске Для грамотного использования ОС необходимо знать следующее: понятие дискового файла и правила задания имен файлов понятие файловой структуры диска основы взаимодействия с ОС (интерфейс пользователя) Имена устройств и файлов При работе с ОС типа Windows пользователю многократно приходится обращаться к внешней дисковой памяти. Для этого он должен уметь указывать необходимое ему устройство. Каждому дисковому накопителю присваивается свое имя следующим образом: A: и B: - для устройств работы с дискетами C: - для жесткого диска Во многих случаях жесткий диск удобно разбить на самостоятельные части (разделы), присвоив каждой части свое имя C:, D:, E:, F: и т.д. по алфавиту. При использовании сетевых дисков на сервере им также присваиваются имена, которыми могут быть любые неиспользованные буквы английского алфавита. При работе с компакт-диском используется имя, обозначаемое следующей по алфавиту буквой за именами разделов жесткого диска. Например: C: , D: - имена разделов жесткого диска E:, F: - имя компакт-диска H: - имя диска флэш-накопителя G: , W: , Z: - имена сетевых дисков Файловая структура диска Современные магнитные диски могут хранить десятки тысяч разнообразных файлов. Чтобы не запутаться в этом море файлов, их классифицируют, объединяют по группам. Все файлы, хранимые на магнитных дисках любых типов, операционные системы позволяют разбивать на отдельные группы. Внутри группы файлы объединяются по какому-либо признаку (например, все файлы некоторого пользователя). Такая группа файлов называется каталогом (directory). Фактически каталог - это специальный файл, в котором хранится информация об объединенных в нем файлах. Каталогу присваивается имя. Правила именования каталогов совпадают с правилами для файлов, за исключением того, что расширение имени для каталогов обычно не используется. Операционные системы семейства Microsoft Windows Графическая оболочка ОС Windows обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления. Основными элементами графического интерфейса Windows являются: Рабочий стол с пиктограммами. Панель задач, на которой размещаются программные кнопки, индикаторы, Панель быстрого запуска. Главное меню (кнопка Пуск). Контекстное меню (отображается при щелчке правой кнопкой мыши по выбранному объекту). Окно представляет собой область экрана, ограниченную прямоугольной рамкой. В нем отображается содержимое папки, работающая программа или документ. Различают три варианта отображения окна на экране: окно стандартного размера занимает часть площади экрана. При желании можно переместить его или любую его границу в другое место экрана окно, развернутое на весь экран, имеет максимальный размер свернутое окно изображается в виде кнопки на панели задач. Окна программ – это окна, в которых отображаются программы.
|