2

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

1.1. Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности выпускника: проектно – конструкторской , проектно – технологической и научно- исследовательской

Задачи профессиональной деятельности выпускника

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи професси-ональной деятельности выпускника:

сбор и анализ исходных данных для проектирования;

проектирование программных и аппаратных средств (систем, устройств, деталей, программ, баз данных и т.п.) в соответствии с тех-ническим заданием с использованием средств автоматизации проекти-рования;

разработка и оформление проектной и рабочей технической до-кументации;

применение современных инструментальных средств при разра-ботке программного обеспечения;

составление отчета по выполненному заданию, участие во внед-рении результатов исследований и разработок.

Перечень компетенций, установленных ФГОС

Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующих общекультурных компетенций:

уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и ма-стерства (ОК-6);

осознавать социальную значимость своей будущей профессии, об-ладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной дея-тельности (ОК- 8);

способность использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы ма-тематического анализа и моделирования, теоретического и экспери-ментального исследования (ОК-10);

способности понимать сущность и значение информации в разви-тии современного информационного общества; владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-11);

иметь навыки работы с компьютером, как средством управления информацией (ОК-12);

3

профессиональных компетенций:

способность осваивать методики использования программных средств, для решения практических задач (ПК- 2);

разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных (ПК-4);

разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-5);

готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы (ПК-7);

Перечень умений и знаний, установленных ФГОС

Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен: знать:

основные сведения о дискретных структурах используемых в пер-сональных компьютерах;

основные алгоритмы типовых численных методов решения матема-тических задач;

один из языков программирования;

структуру локальных и глобальных компьютерных сетей; уметь:

работать в качестве пользователя персонального компьютера;

использовать внешние носители информации для обмена данными между машинами;

создавать резервные копии, архивы данных и программ;

использовать языки программирования для решения профессио-нальных задач;

работать с программными средствами общего назначения. владеть:

теорией алгоритмов;

Цели и задачи освоения программы дисциплины

Целью дисциплины является освоение студентами технологии поста-новки, подготовки и решения информационных задач в своей профессио-нальной деятельности на современных ЭВМ.

Цели дисциплины заключаются в следующем:

знакомство с основными понятиями информатики и с современ-ными подходами к информатике как самостоятельной науке есте-ственнонаучного направления;

освоение фундаментальных категорий и аксиом информатики;

знакомство с математическими основами информатики;

4

получение первоначальных знаний по структуре и функциям бло-ков ЭВМ;

приобретение навыков практического использования методов проектирования и реализации простых программ на языках высокого уровня, разными технологиями;

приобретение навыков применения основных видов информаци-онных технологий.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания дисци-плины «Информатика и информационные технологии», изучаемой в обще-образовательных школах.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содер-жания дисциплины, будут использоваться в дисциплинах общепрофессио-нального и специального циклов

Компетенции обучающегося, формируемые освоения дисципли-ны (результаты освоения дисциплины)

В результате освоения дисциплины студент

способен использовать, обобщать и анализировать информацию, ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества;

способен применять к решению прикладных задач базовые алго-ритмы обработки информации.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен: уметь:

выполнять операции с файлами и папками, используя различные программы оболочки, как текстовые, так и графические;

владеть приемами антивирусной защиты;

владеть приемами защиты информации в сетях;

на научной основе организовать свой труд, владея компьютерными методами сбора, хранения и обработки (редактирования) информации;

приобретать новые знания, используя современные информацион-ные образовательные технологии;

самостоятельно работать с современными программными сред-ствами;

знать:

понятия информации и информатики;

историю развития вычислительной техники;

кодирование данных;

методы и модели оценки качества информации;

системы счисления;

5

формы представления и преобразования данных;

принципы организации информационных процессов в вычисли-тельных устройствах;

устройство компьютера;

классификацию компьютеров;

классификацию программного обеспечения;

организацию файловой системы;

сетевые технологии обработки данных;

принципы функционирования Internet, сервисы Internet;

основы языка гипертекстовой разметки документов;

современные тенденции развития информатики и вычислительной техники;

владеть:

современными информационными технологиями решения инже-нерно – технических задач на ЭВМ;

одним из языков программирования. 3. Основная структура дисциплины. Таблица 1 – Структура дисциплины

Вид учебной работы Трудоемкость, часов

Всего Семестр

№1 №2 Общая трудоемкость дисциплины 180 150 30 Аудиторные занятия, в том числе: 68 68

лекции 34 34 лабораторные работы 34 34 практические/семинарские занятия

Самостоятельная работа (в том числе курсовое проектирование)

72 42 30

Вид промежуточной аттестации (итого-вого контроля по дисциплине), в том числе курсовое проектирование

Э, КР Э КР

Содержание дисциплины

Перечень основных разделов и тем дисциплины

Основные понятия и методы теории информатики и кодирова-ния.

Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, по-казатели качества информации, формы представления информации. Си-стемы передачи информации. Меры и единицы количества и объема ин-формации. Позиционные системы счисления.

6

Технические средства реализации информационных процессов. История развития ЭВМ. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ.

Состав и назначение основных элементов персонального компьютера, их характеристики. Запоминающие устройства: классификация, принцип ра-боты, основные характеристики. Устройства ввода/вывода данных, их раз-новидности и основные характеристики.

Программные средства реализации информационных процессов. Понятие системного и служебного (сервисного) программного обес-

печения: назначение, возможности, структура. Операционные системы. Файловая структура операционных систем. Операции с файлами. Техноло-гии обработки текстовой информации. Электронные таблицы. Технологии обработки графической информации. Средства электронных презентаций.

Технологии программирования. Этапы решения задач на компьютерах. Понятие о структурном про-

граммировании. Модульный принцип программирования. Подпрограммы. Принципы проектирования программ сверху - вниз и снизу - вверх. Объ-ектно-ориентированное программирование.

Локальные и глобальные сети ЭВМ. Защита информации в сетях. Сетевые технологии обработки данных. Основы компьютерной ком-

муникации. Принципы организации и основные топологии вычислитель-ных сетей. Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях.

Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины

Лекция 1.

Основные понятия и методы теории информатики и кодирования.

Информация и информатика. Понятие информации.

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия обла-сти, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помо-щью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (ин-формация) и automatigue (автоматика) и означает "информационная авто-матика или автоматизированная переработка информации". В англоязыч-ных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Понятие информации является основным понятием информатики. Определения у этого термина нет, вернее определений очень много и они противоречивы.

Поэтому вместо определения используют термин понятие информа-ции. Понятия, в отличии от определений, не даются однозначно, а вво-

7

дятся на примерах. Причем каждая научная дисциплина делает это по - своему, выделяя в качестве основных компонентов, те которые наилучшим образом соответствуют ее предмету и задачам.

Существуют несколько концепций (теорий) информации. Первая концепция (концепция К. Шеннона), отражая количествен-

но-информационный подход, определяет информацию как меру неопреде-ленности (энтропию) события.

Вторая концепция изложенная в работах Бернштейна Э. С. и Шрей-дера Ю.А., основана на логико-семантическом (семантика (содержание) - изучение текста с точки зрения смысла) подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая ис-пользуется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления.

Третья концепция рассматривает информацию как свойство (атри-бут) материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информация содержат любые сообщения, восприни-маемые человеком или приборами. В этой трактовке: Информатика – это комплексная научная и инженерная дисциплина, которая изучает все ас-пекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики.

Часто возникает путаница в понятиях «информатика» и «кибернети-ка». Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются в расстановке акцентов:

- в информатике – на свойствах информации и аппаратно-программных средствах её обработки,

- в кибернетике – на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и со-здания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика.

Разделы информатики BRAIN WARE -Теоретическая информатика. Алгоритмические сред-

ства. SOFT WARE - Прикладная информатика. Программные средства. HARD WARE - Технические средства. NET WARE - Коммуникационные средства.

Лекция 2. Теория информации.

Информацию можно передавать, хранить, обрабатывать, копировать, разрушать. Т.е. существование информации невозможно без материаль-ного объекта передающего или хранящего ее, таких объектов много и их число все время возрастает.

8

При всем при этом информация подразумевает наличие трех объектов источника информации, передающего канала и потребителя информации. Сообщения передаются от источника к получателю при помощи совокуп-ности средств, образующих систему передачи информации.

К системам передачи информации относятся и почта, и телевидение, и радио, и сигнализация при помощи костра. Передача от источника к при-емнику происходит с помощью сигналов. Сигнал представляет собой лю-бой процесс, несущий информацию.

Сообщение – это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи (текст, речь, изображение).

Информация – это продукт взаимодействия сигналов и адекватных им методов.

Данные - это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки техническими средствами, например ЭВМ.

Свойства информации.

Объективность и субъективность информации. . Более объек-тивной следует считать ту информацию, в которую методы вносят мень-ший субъективный элемент.

2. Полнота информации. Полнота информации во многом характе-ризует качество информации и определяет достаточность данных для при-нятия решений..

3. Достоверность информации. Данные возникают в момент реги-страции сигнала, но не все сигналы «полезные» практически всегда при-сутствует уровень информационного шума.

4. Доступность информации. Это мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации одновремен-но влияют, как доступность данных, так и доступность адекватных мето-дов для их интерпретации.

5. Актуальность информации. Это степень соответствия информа-ции текущему моменту времени.

6. Адекватность информация — это уровень соответствия образа, создаваемого с помощью полученной информации, реальному объекту, процессу, явлению и т.п.

Формы адекватности информации

Адекватность информации может выражаться в трех формах: синтак-сической, семантической, прагматической.

синтаксис – свойство, определяющее способ представления ин-формации на носителе (в сигнале).

семантика – свойство, определяющее смысл информации как соот-ветствие сигнала реальному миру.

прагматика – свойство, определяющее влияние информации на по-ведение потребителя.

9

Лекция 3. Дополнительные свойства информации

Информация имеет следующие дополнительные свойства: 1. атрибутивные - это те свойства, без которых информация не су-

ществует; 2. прагматические свойства характеризуют степень полезности ин-

формации для пользователя, потребителя и практики; 3. динамические свойства характеризуют изменение информации во

времени. Атрибутивные свойства информации.

Неотрывность информации от физического носителя и языковая природа информации. Хотя информация и неотрывна от физического но-сителя и имеет языковую природу, она не связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным носителем.

Дискретность. Содержащиеся в информации сведения, знания - дискретны, т.е. характеризуют отдельные фактические данные, закономер-ности и свойства изучаемых объектов, которые распространяются в виде различных сообщений, состоящих из линии, составного цвета, буквы, циф-ры, символа, знака.

Непрерывность. Информация имеет свойство сливаться с уже зафик-сированной и накопленной ранее, тем самым, способствуя поступательно-му развитию и накоплению.

Прагматические свойства информации.

Смысла и новизна - характеризует перемещение информации в соци-альных коммуникациях и выделяет ту ее часть, которая нова для потреби-теля.

Полезность - уменьшает неопределенность сведений об объекте. Дез-информация расценивается как отрицательные значения полезной инфор-мации

Ценность - ценность информации различна для различных потреби-телей и пользователей.

Кумулятивность - характеризует накопление и хранение информа-ции.

Динамические свойства информации - характеризуют динамику разви-тия информации во времени.

- копирование – размножение информации - передача от источника к потребителю - перевод с одного языка на другой - перенос на другой носитель - рост информации - старение (физическое – носителя, моральное – ценностное). Инфор-

мация подвержена влиянию времени

10

Формы сигналов. Различают две формы представления информации: дискретная (пере-

менная) и аналоговая (непрерывная). Сигнал называется аналоговым (непрерывным), если его параметр в

заданных пределах может принимать любые промежуточные значения. Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пре-

делах может принимать отдельные фиксированные значения. Замена точного значения сигнала, приближенной дискретной величи-

ной при условии, что два ближайших дискретных значения могут разли-чаться не на любую сколь угодно малую величину, а лишь на некоторую минимальную величину – квант, называется квантованием.

Процесс обратный квантованию называется сглаживанием.

Классификация информации 1) по видам.

Например: в зависимости от области возникновения Информацию отражающую процессы и явления неодушевленной

природы называют элементарной. Процессы животного и растительного мира – биологической. Человеческого общества –социальной.

2) по способу передачи и восприятия. Визуальная – передаваемая видимыми образами и символами. Аудиальную – передаваемую звуками. Тактильная – ощущениями. Органолептическая – запахами и вкусом Машинная –передаваемая и воспринимаемая средствами вычис-

лительной техники. Информационные технологии.

Информационная технология – это совокупность методов, произ-водственных процессов и программно – технических средств, объединен-ных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хра-нение распространение и отображение информации.

Информационная технология характеризуется следующими основ-ными свойствами:

Предметом обработки являются данные

Целью процесса является получение информации

Средствами осуществления процесса являются программные, аппа-ратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы

Процессы обработки данных разделяются на операции в соответ-ствии с данной предметной областью

Критериями процесса являются своевременность доставки информа-ции пользователю, ее надежность, достоверность и полнота.

11

Лекция 4. Количество информации. Энтропия.

Количеством информации называют числовую характеристику сиг-нала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), ко-торая исчезает после получения данного сигнала. Эту меру неопределен-ности в теории информации называют энтропией.

Энтропия (греч. en - в, внутрь + trope - превращение, буквально смысловой перевод: то, что внутри, неопределенно) - физическая величи-на, характеризующая тепловое состояние тела или системы, мера внут-ренней неупорядоченности системы.

Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, то говорят, что была получена полная или исчерпываю-щая информация и необходимости в дополнительной информации нет. И наоборот, после получения сообщения неопределенность осталась преж-ней, значит, информации получено не было (нулевая информация)

Чем больше энтропия системы, тем больше степень ее неопределен-ности. Поступающее сообщение полностью или частично снимает эту не-определенность. Следовательно, количество информации можно измерять тем, насколько понизилась энтропия системы после поступления сообще-ния.

Уменьшая неопределенность, мы получаем информацию, в этом весь смысл научного познания. Единицы измерения информации.

Количество информации которое можно получить при ответе на во-прос типа «да – нет», называется битом. (bit - binary digit – двоичная единица), в десятичной системе счисления единица измерения – дит (де-сятичный разряд).

Бит - минимальная единица количества информации, ибо нельзя по-лучить информацию меньше, чем 1 бит. При получении информации в 1 бит, неопределенность уменьшается в 2 раза.

1 байт = 23 бит = 8 бит Группа из 8 битов информации называется байтом, байт основная

единица информации. Существуют следующие единицы информации

1Кb(килобайт) =210байта =1024байта;

1Mb(мегабайт)= 220байт=1024 Кбайт=(1024*1024)байт;

1Gb(гигабайт)= 230 байт=1024Mбайт =(1024*1024*1024)байт;

1Tb(терабайт)= 240 байт=1024Gбайт =(1024*1024*1024*1024)байт; 1Рb (петабайт)=250 байт =1024Tбайт(1024*1024*1024*1024*1024)байт; 1Eb (эксабайт)=260байт 1Zb (зеттабайт)= 260байт 1Yb (йоттабайт)= 260байт

12

Меры количества информации

В теории информации выделяются три основных направления: син-таксическое, семантическое и прагматическое.

Синтаксическое - свойство, определяющее способ представления информации на носителе и учитывает только дискретное строение инфор-мации.

На этом уровне полностью абстрагируются от смыслового содержа-ния сообщений и их целевого предназначения, информацию, рассматри-вают только с синтаксических позиций и информацию обычно называют данными

Для измерения информации вводятся два параметра: количество ин-формации I и объем данных VД. Эти параметры имеют разные выражения и интерпретацию в зависимости от рассматриваемой формы.

Количество информации IB(a) о системе, полученной в сообщении B, определится как IB(a)=H(a)-HB(a) т.е. мерой количества информации изме-нение (уменьшение) неопределенности состояния системы. Вероятностный подход в измерении информации.

В 1928 г. американский инженер Ральф Хартли установил связь между количеством информации и числом состояний системы. Предложенная им формула имела следующий вид: I=log 2 N

Где i – количество информации, N – число возможных состояний. Ту же формулу можно представить в другом виде: N=2i

Такой формулой можно представить, сколько вопросов (бит инфор-мации) потребуется, чтобы определить одно из возможных значений. N – это количество значений, а I – количество бит.

Иногда формулу Хартли записывают так: I = log2N = log2 (1/р) = - log2 р, т. к. каждое из N событий имеет равновероятный исход р = 1 / N, то

N = 1 / р. Как пользоваться этими формулами для вычислений:

если количество возможных вариантов N является целой степенью числа 2, то производить вычисления по формуле N = 2i достаточно легко.

если же количество возможных вариантов информации не является целой степенью числа 2, т.е. если количество информации число веще-ственное, то необходимо воспользоваться калькулятором или таблицей «Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных со-бытий» (таблица выдается студентам в электронном виде). Неравновероятностные события.

На самом деле рассмотренная нами формула является частным случа-ем, так как применяется только к равновероятным событиям. В жизни же мы сталкиваемся не только с равновероятными событиями, но и события-ми, которые имеют разную вероятность реализации.

13

В 1948 г. американский инженер и математик Клод Элвуд Шеннон предложил формулу для вычисления количества информации для событий с различными вероятностями.

Если I - количество информации, N - количество возможных событий, рi - вероятности отдельных событий, то количество информации для собы-тий с различными вероятностями можно определить по формуле:

Формула для энтропии Больцмана совпадает с формулой, предложен-

ной Шенноном для среднего количества информации, приходящейся на один символ в сообщении. Совпадение это произвело столь сильное впе-чатление, что Шеннон назвал количество информации энтропией. С тех пор слово “энтропия” стало чуть ли не синонимом слова “информации”.

Эту формулу еще называют формулой расчета Информационной эн-тропии для независимых случайных событий

При равновероятных событиях получаемое количество информации максимально.

Лекция 5. Алфавитный подход к измерению информации.

Объем данных Vд в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) в этом сообщении. В различных системах счисления один раз-ряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения данных.

Алфавит— упорядоченный набор символов, используемый для коди-рования сообщений на некотором языке.

Мощность алфавита— количество символов алфавита. Алфавитный подход - объективный подход к измерению информации. Он удобен при использовании технических средств работы с информацией.

Чтобы определить объем информации в сообщении при алфавитном подходе, нужно последовательно решить задачи:

1. Определить количество информации I в одном символе по формуле 2i = N, где N — мощность алфавита

2. Определить количество символов в сообщении n 3. Вычислить объем информации по формуле: V= i * n. Семантическая мера информации. Используется для измерения

смыслового содержания информации. Наибольшее распространение здесь получила тезаурусная мера, связывающая семантические свойства инфор-мации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение.

Тезаурус — это совокупность сведений, которыми располагает поль-зователь или система.

14

Относительной мерой семантической информации может служить ко-эффициент содержательности C, который определяется как отношение ко-личества семантической информации к ее объему:

.Д

c

V

IC

Прагматическая мера информации. Определяет ее полезность, цен-ность для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

Системы кодирования. Система кодирования существует и в вычислительной технике — она

называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются дво-ичными цифрами, по-английски — binary digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1. Если коли-чество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия: 00 01 10 11.

Количество значений, в данной системе может быть выражено N=2m, где N— количество независимых кодируемых значений; m — раз-

рядность двоичного кодирования, принятая в данной системе. Кодирование информации.

Кодировка представляет собой таблицу символов, где каждой букве алфавита (а также цифрам и специальным знакам) присвоен свой уникаль-ный номер - код символа.

Для того чтобы закодировать один символ, число, звук и т.д. есте-ственно не обойтись одним битом. Поэтому биты объединяются в байты. В одном байте можно закодировать 28=256 комбинаций состояний битов от 00000000 до 11111111. Кодирование целых и действительных чисел.

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто — до-статочно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, запи-санная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного числа.

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разря-дов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать це-лые числа от 0 до 65 535, а 24 бита — уже более 16,5 миллионов разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализо-ванную форму:

15

3,1415926 = 0,31415926101

300 000 = 0,3106

123 456 789 = 0,1234567891010 Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристи-

кой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хра-нения характеристики (тоже со знаком).

Лекция 6. Кодирование текстовых данных.

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода мож-но кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов до-статочно для кодирования 256 различных символов.

Для английского языка, Институт стандартизации США (ANSI—American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закреп-ляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Аналогичные системы кодирования текстовых данных были разрабо-таны и в других странах. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок. Толь-ко в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших.

Так, например, кодировка символов русского языка, известная как ко-дировка Windows-1251, была введена «извне» — компанией Microsoft, Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работа-ющих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код об-мена информацией, восьмизначный) — ее происхождение относится ко временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Во-сточной Европы (таблица 1.3). Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в россий-ском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка сим-волов русского алфавита, носит название кодировки ISO (International Standard Organization — Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко (таблица 1.4).

В связи с изобилием систем кодирования текстовых данных, действу-ющих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных — это одна из распространенных задач информатики.

Универсальная система кодирования текстовых данных.

16

Эта система, основанна на 16-разрядном кодировании символов, по-лучила название — UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспе-чить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля до-статочно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. Кодирование графических данных.

Графическая информация представляется в растровом или вектор-ном форматах. В векторных форматах записаны команды для принтера или плоттера, такой способ кодирования графических документов (по су-ществу в виде команд, хранимых в текстовом файле) компактен, точен, позволяет легко изменять масштаб изображения, но применяется только для представления формализованной информации – графиков, схем, чер-тежей, карт.

Растровый способ позволяет закодировать любое изображение - картину, фотографию и т.д. Для каждой точки запоминается цвет. Файл в таком формате получается очень большим, поэтому все форматы хранения графических образов предусматривают сжатие информации, которое мо-жет осуществляться без потерь (bmp,Gif, Pcx, Tiff) или с потерями (JPEG). Формат jpeg уменьшает размер данных в десятки раз с потерями, которые не заметны для человеческого глаза.

Применяют несколько систем кодирования: HSB, RGB и CMYK. Первая цветовая модель проста и интуитивно понятна, т. е. удобна для че-ловека, вторая наиболее удобна для компьютера, а последняя модель CMYK-для типографий.

Модель HSB характеризуется тремя компонентами: оттенок цвета (Hue), Значение цвета выбирается как вектор, выхо-

дящий из центра окружности. Направление вектора задается в угловых градусах и определяет цветовой оттенок.

насыщенность цвета (Saturation). Насыщенность цвета определяется длиной вектора,

яркость цвета (Brightness). Яркость цвета задается на отдельной оси, нулевая точка которой имеет черный цвет. Точка в центре соответствует белому (нейтральному) цвету, а точки по периметру - чистым цветам

Принцип метода RGB заключается в следующем: известно, что лю-бой цвет можно представить в виде комбинации трех цветов: красного (Red, R), зеленого (Green, G), синего (Blue, B). Другие цвета и их оттенки получаются за счет наличия или отсутствия этих составляющих. По пер-вым буквам основных цветов система и получила свое название - RGB. Данная цветовая модель является аддитивной, то есть любой цвет можно получить сочетание основных цветов в различных пропорциях.

Метод CMYK. Эта цветовая модель используется при подготовке пуб-ликаций к печати. Каждому из основных цветов ставится в соответствие дополнительный цвет (дополняющий основной до белого). Получают до-полнительный цвет за счет суммирования пары остальных основных цве-

17

тов. В основном такой метод принят в полиграфии. Но там еще использу-

ют черный цвет (BlacК, так как буква В уже занята синим цветом, то обо-значают буквой K). Это связано с тем, что наложение друг на друга допол-нительных цветов не дает чистого черного цвета.

Различают несколько режимов представления цветной графики: а) полноцветный (True Color)- для кодирования яркости каждой из со-

ставляющих используют по 256 значений; б) High Color - это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных

чисел; в) индексный - к графическим данным прилагается палитра (справоч-

ная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным. Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Кодирование звуковой информации

Можно выделить два основных направления кодирования звуковой информации.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан число-выми параметрами, то есть кодом.

В настоящее время наиболее популярны форматы сжатия без потерь - WAV, RA, сжатия с потерями - MP3,VQF. При сжатии MREG’ом в 11-12 раз для записи одной секунда звучания требуется 16Кбайт, т.е. в 1Гб памя-ти влезает 18 часов музыки. Такое сжатие считается оптимальным, при большем сжатии потери становятся заметными.

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза заключается в том, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы зву-ков для множества различных музыкальных инструментов. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжи-тельность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые па-раметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие парамет-ры, характеризующие особенности звука

Видео информация – кодируется аналогично графической и звуко-вой.

Лекция 7. Системы счисления

Система счисления - совокупность приемов и правил изображения чисел цифровыми знаками Системы счисления делятся на непозиционные и позиционные.

Непозиционная система счисления - система, в которой значение символа не зависит от его положения в числе. Непозиционные системы

18

ni

mi

iqia

mqmaqaqaqanqnanqnaqP

*

*...1*10*0

1*1...1*1*)(

счисления возникли раньше позиционных систем. Они использовались в древности римлянами, египтянами, славянами и другими народами

Основной недостаток непозиционных систем - большое число различ-ных знаков и сложность выполнения арифметических операций.

Позиционная система счисления -система, в которой значение сим-вола зависит от его места в ряду цифр, изображающих число.

Основание (базис) позиционной системы счисления - количество знаков или символов, используемых в разрядах для изображения числа в данной системе счисления (q).

Для позиционной системы счисления с общим основанием справед-ливо равенство

где q - основание позиционной системы счисления;

P(q) - произвольное число;

an - коэффициент ряда( цифры системы счисления); n,m - количество целых и дробных разрядов. Возможно множество позиционных систем, так как за основание

можно принять любое целое число. Вес разряда pi числа в позиционной системе счисления есть отноше-

ние вида pi = qi/q0 , где i - номер разряда справа налево Если разряд имеет вес pi= qi, то следующий старший разряд будет

иметь вес p i+1 = q i+1 , а предыдущий младший разряд-вес p i-1 = q i-1 ,. та-ким образом, в позиционной системе счисления вес разряда определяется его положением (позицией) в числе.

Длина числа - количество разрядов (позиций) в записи числа. 001101011- 9 разрядов 235961 - 6 разрядов Длина разрядной сетки -(n) термин, используемый для определения

длины числа. В разных системах счисления длина разрядной сетки при за-писи одного и того же числа неодинаковая. Например,

9610 = 1408 =11000002. Xmax = qn - 1. Диапазон представления (ДП) чисел в заданной системе счисления -

интервал числовой оси, заключенный между максимальными и минималь-ными числами, представленными длиной разрядной сетки, т. е. Прямой, обратный и дополнительный коды.

Все современные ЭВМ имеют достаточно развитую систему команд, включающую десятки и сотни машинных операций. Однако выполнение любой операции основано на использовании простейших микроопераций типа сложения и сдвиг. Это позволяет иметь единое арифметико-логическое устройство для выполнения любых операций, связанных с об-работкой информации.

19

Во всех ЭВМ без исключения все операции выполняются над числа-ми, представленными специальными машинными кодами. Их использова-ние позволяет обрабатывать знаковые разряды чисел так же, как и знача-щие разряды, а также заменять все операции операцией сложения.

Различают прямой код (П), обратный код (ОК) и дополнительный код (ДК) двоичных чисел.

Прямой код двоичного числа образуется из абсолютного значения этого числа и кода знака (нуль или единица) перед его старшим числовым разрядом.

А10 = +10 А2=+1010 [ А2] П = 0: 1010; В10 = - 15 В2= - 1111 [ В2] П = 1: 1111.

Точечной вертикальной линией (двоеточием) здесь отмечена условная граница, отделяющая знаковый разряд от значащих.

Обратный код положительных чисел совпадает с их прямым кодом. Обратный код отрицательного числа содержит единицу в знаковом разряде числа, а значащие разряды числа заменяются на инверсные, т.е. нули заме-няются единицами, а единицы - нулями.

А10 = +5 А2=+101 [ А2] П =[ А2] ОК = 0: 101; В10= - 13 В2= - 1101 [В2 ]ОК= 1: 0010. Свое название обратный код чисел получил потому, что коды цифр

отрицательного числа заменены на инверсные. Дополнительный код положительных чисел совпадает с их прямым

кодом. Дополнительный код отрицательного числа представляет собой ре-зультат суммирования обратного кода числа с единицей младшего разряда (20 -для целых чисел, 2-1 -для дробных).

А10 = +19 А2=+10011 [ А2] П =[ А2] ОК =[А2] ДК = 0: 10011; В10= - 13 В2= - 1101 [В2] ДК =[В2 ]ОК+2= 1: 0010+1=1: 0011.

Представление информации в памяти ЭВМ.

В ЭВМ используются три вида чисел: с фиксированной точкой, с пла-вающей точкой, и двоично-десятичное представление. Точка – это подра-зумеваемая граница целой и дробной части числа. Представление в памяти ЭВМ целых чисел.

Целые числа могут представляться в компьютере со знаком или без знака.

Целые числа без знака обычно занимают в памяти один или два бай-та и принимают в однобайтовом формате значения от 000000002 до 111111112, а в двубайтовом формате — от 00000000 000000002 до 11111111 111111112. число 7210 = 10010002 в однобайтовом формате:

20

Целые числа со знаком обычно занимают в памяти компьютера один, два или четыре байта, при этом самый левый (старший) разряд со-держит информацию о знаке числа. Знак “плюс” кодируется нулем, а “ми-нус” — единицей.

В компьютерной технике применяются три формы записи (кодирова-ния) целых чисел со знаком: прямой код, обратный код, дополнительный код.

Последние две формы применяются особенно широко, так как позво-ляют упростить конструкцию арифметико-логического устройства компь-ютера путем замены разнообразных арифметических операций операцией cложения.

Положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах изображаются одинаково — двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом

разряде.

Отрицательные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах имеют разное изображение.

Обычно отрицательные десятичные числа при вводе в машину авто-

матически преобразуются в обратный или дополнительный двоичный код и в таком виде хранятся, перемещаются и участвуют в операциях. При вы-воде таких чисел из машины происходит обратное преобразование в отри-цательные десятичные числа.

Лекция 8. Представления чисел с плавающей точкой (вещественных чисел)

Любое число N в системе счисления с основанием q можно записать в виде N =± M * q±p, где M называется мантиссой числа и 0 ≤M <1, а p — порядком. Такой способ записи чисел называется представлением с пла-вающей точкой в нормализованном виде..

В этом случае число записывается в разрядную сетку в виде двух групп цифр. Одна группа соответствует порядку числа, другая – мантиссе.

При хранении числа с плавающей точкой отводятся разряды для

мантиссы, порядка, знака числа и знака порядка:

21

Арифметические операции над числами с фиксированной точкой в двоичной системе счисления.

Сложение (вычитание). Операция вычитания приводится к операции сложения путем преобразования чисел в обратный или дополнительный код. Пусть числа А>О и В>0, тогда операция алгебраического сложения выполняется следующим образом;

Преобразование операции, если требуется, по правилам арифметики; -А+В=(-А)+В

Скобки в представленных выражениях указывают на замену операции вычитания операцией сложения с обратным или дополнительным кодом соответствующего числа. Сложение двоичных чисел осуществляется по-следовательно, поразрядно в соответствии с правилами сложения двоич-ных многоразрядных чисел. При выполнении сложения цифр необходимо соблюдать следующие правила.

1. Слагаемые должны иметь одинаковое число разрядов. Для вырав-нивания разрядной сетки слагаемых можно дописывать незначащие нули слева к целой части числа и незначащие нули справа к дробной части чис-ла.

2. Знаковые разряды чисел участвуют в сложении так же, как и зна-чащие.

3. Необходимые преобразования кодов (п.1.1) производятся с измене-нием знаков чисел. Приписанные незначащие нули изменяют свое значе-ние при преобразованиях по общему правилу.

4. При образовании единицы переноса из старшего знакового разряда, в случае использования ОК, эта единица складывается с младшим число-вым разрядом. При использовании ДК единица переноса теряется. Знак ре-зультата формируется автоматически, результат представляется в том ко-де, в котором представлены исходные слагаемые.

Умножение. Умножение двоичных чисел наиболее просто реализует-ся в прямом коде. Рассмотрим, каким образом оно приводится к операциям сложения и сдвигам.

При перемножении произведение получается путем сложения част-ных произведений, представляющих собой разряды множимого, сдвинутые влево в соответствии с позициями разрядов множителя. Важной особенно-стью операции умножения n-разрядных сомножителей является увеличе-ние разрядности произведения до п+п=2п. Знак произведения формируется путем сложения знаковых разрядов сомножителей. Возможные переносы из знакового разряда игнорируются. Операция умножения в ЭВМ заменя-ется операцией сложения со сдвигом влево.

Деление. Операция деления, как и в десятичной арифметике, является обратной операции умножения.

Деление произведено так же, как это делается обычно в десятичной системе. Если учесть, что все вычитания в ЭВМ заменяются сложением в ОК или в, то действительно операция деления приводится к операциям сложения и сдвигам вправо разрядов делителя относительно разрядов де-

22

лимого. Арифметические операции над числами с плавающей точкой в дво-ичной системе счисления.

В современных ЭВМ числа с плавающей точкой хранятся в памяти машин, имея мантиссу и порядок (характеристику) в прямом коде и нор-мализованном виде. Порядки и мантиссы обрабатываются раздельно.

Сложение (вычитание). Операция сложения (вычитания) произво-дится в следующей последовательности.

1. Сравниваются порядки (характеристики) исходных чисел путем их вычитания р=рj -pi . При выполнении этой операции определяется, оди-наковый ли порядок имеют исходные слагаемые.

2. Если разность порядков равна нулю, то это значит, что одноимен-ные разряды мантисс имеют одинаковые веса (двоичный порядок). В про-тивном случае должно проводиться выравнивание порядков.

3. Для выравнивания порядков число с меньшим порядком сдвигается вправо на разницу порядков р . Младшие выталкиваемые разряды при этом теряются.

4. После выравнивания порядков мантиссы чисел можно складывать (вычитать) в зависимости от требуемой операции. Операция вычитания заменяется операцией сложения в соответствии с данными табл. 1.1. Дей-ствия над слагаемыми производятся в ОК или ДК по общим правилам.

5. Порядок результата берется равным большему порядку. 6. Если мантисса результата не нормализована, то осуществляются

нормализация и коррекция значений порядка. Умножение (деление). Операция умножения (деления) чисел с пла-

вающей точкой также требует разных действий над порядками и мантис-сами. Алгоритмы этих операций выполняются в следующей последова-тельности.

1. При умножении (делении) порядки складываются (вычитаются) так, как это делается над числами с фиксированной точкой.

2. При умножении (делении) мантиссы перемножаются (делятся). 3. Знаки произведения (частного) формируются путем сложения зна-

ковых разрядов сомножителей (делимого и делителя). Возможные перено-сы из знакового разряда игнорируются.

Лекция 9.

Технические средства реализации информационных процессов.

История развития вычислительной техники.

Абак — наиболее раннее счетное механическое устройство. Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения бы-ло создано на базе механических часов. В 1623 году его разработал Виль-гельм Шикард.

23

В 1642 году французский механик Блез Паскаль (1623-1662) разрабо-тал более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускавшимся серийно.

В 1673 году немецкий математик и философ Г. В. Лейбниц (1646-1717) создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложе-ния и вычитания.

Идея гибкого программирования механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 году в ткацком станке Жаккарда.

В XIX веке Чарльзом Бэббиджем была изобретена Аналитической машине, которая, к сожалению, так и не была до конца построена изобре-тателем при жизни, но была воспроизведена в наши дни по его чертежам. здесь впервые был реализован принцип разделения информации на коман-ды и данные. Аналитическая машина содержала два крупных узла — «склад» и «мельницу». Данные вводились в механическую память «скла-да» путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались в «мельни-це» с использованием команд, которые вводились с перфорированных карт.

Возможность представления любых чисел (да и не только чисел) дво-ичными цифрами впервые была предложена Готфридом Вильгельмом Лейбницем в 1666 году Он пришел к двоичной системе счисления, занима-ясь исследованиями философской концепции единства и борьбы противо-положностей.

Занимаясь исследованием законов мышления, Джордж Буль применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математи-ческой. Впоследствии эту систему назвали логической алгеброй или буле-вой алгеброй. Принципы построения ЭВМ.

В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

Принцип программного управления. Из него следует, что про-грамма состоит из набора команд, которые выполняются процессором ав-томатически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что храниться в дан-ной ячейке памяти – число, текст или команда.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пере-нумерованных ячеек: процессору в произвольный момент времени доступ-на любая ячейка.

Машины, построенные на этих принципах, называются фон – Нейма-новские.

24

Основные функции компьютера.

Основные функции компьютера – это ввод, хранение и обработка информации. Последовательность действий в ЭВМ при решении задач по-вторяет действие человека. Любую ЭВМ образуют три главных устрой-ства: устройства ввода-вывода, оперативная память, процессор. Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информа-ция.

Функции устройств ввода - вывода: ввод, вывод инфомации. Функции памяти: прием информации из других устройств, запоми-

нание информации, выдача информации по запросу Функции процессора: выполнение расчетов (такое устройство назы-

вается арифметико - логическое устройство (АЛУ), управление всеми устройствами ЭВМ (такое взаимодействие реализуется устройством управления (УУ)). Обычно эти два устройства (АЛУ и УУ) выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены и являются частью устройства, называемого процессор.

В составе процессора также имеется ряд специальных запоминающих ячеек, называемых регистрами. Регистр выполняет две функции:

Кратковременное хранение числа или команды. Выполнение над ними некоторых операций. Некоторые важные регистры имеют свои собственные названия:

Счетчик команд - регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической вы-борки программы из последовательных ячеек памяти.

Регистр команд – регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов использует-ся для хранения кода выполняемой операции, остальные для хранения ко-дов адресов операндов.

Сумматор – электронно – логическая схема, выполняющая суммиро-вание двоичных чисел. Команда.

Программа - это упорядоченная последовательность команд, предна-значенных для решения задачи. Команда – это описание элементарных операций, которые должна выполнить ЭВМ. Выполнение команды.

Выполнение команды можно проследить по схеме, изображенной на Рис4. Как правило, этот процесс разбивается на следующие этапы:

из ячейки памяти, адрес которой храниться в счетчике команд, вы-бирается очередная команда. Содержимое счетчика команд увеличивается на длину команды,

выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд,

УУ расшифровывает адресное поле команды,

25

по сигналам УУ операнды выбираются из памяти в АЛУ на специ-альные регистры операндов,

УУ расшифровывает код операции и выдает сигналы АЛУ выпол-нить соответствующую операцию над данными,

результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата

все предыдущие этапы повторяются до достижения команды «ко-нец».

Лекция 10.

Устройство персонального компьютера.

Основные функциональные характеристики компьютера. Быстродействие – скорость выполнения некоторых усредненных ви-

дов арифметических операций. Производительность – это объем работ, осуществляемый ЭВМ в

единицу времени. Для характеристики ПК вместо производительности обычно указыва-

ют тактовую частоту, так как каждая операция требует для своего вы-полнения вполне определенного количества тактов.

Разрядность – это максимальное количество разрядов двоичного чис-ла (битов), которое воспринимает процессор как единое целое

Надежность – это способность ЭВМ при определенных условиях вы-полнять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Базовая аппаратная конфигурация компьютера.

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устрой-ства: системный блок, монитор, клавиатуру, мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внут-ри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устрой-ства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными,

Системная плата — основная плата персонального компьютера. На ней размещаются: шины, процессор, микропроцессорный комплект (чип-сет), оперативная память, ПЗУ, разъемы для подключения дополнитель-ных устройств (слоты).

Память. Основные виды памяти компьютера:

Внутренняя память включает в себя: - ОЗУ (Оперативно – запоминающее устройство) – устройство пред-

назначенное для оперативной записи, хранения и считывания информации непосредственно участвующей в информационно – вычислительном про-

26

цессе в текущее время. Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной па-мяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Кон-структивно модули памяти имеют два исполнения — однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). Основными характеристиками мо-дулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа.

- ПЗУ (Постоянное – запоминающее устройство)– это устройство предназначенное для хранения неизменяемой информации. При выключе-нии питания содержимое ПЗУ сохраняется - это энергозависимая память. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему вво-да-вывода (BIOS — Basic Input Output System). Основное назначение про-грамм этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспо-собность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиату-рой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

- Кеш – память (Cache – тайник) – высокоскоростная память большой емкости, позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Реги-стры кеш – памяти недоступны пользователю. В кеш – памяти хранится информация, которую микропроцессор получил, и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Кеш – память предназначена для согласо-вания скорости работы более медленных устройств, типа оперативной па-мяти, с более скоростными, например – процессором/

- CMOS (КМОС). От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоя-тельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Внешняя память включает в себя: - Накопители на гибких магнитных дисках – устройства хранения,

позволяющие переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить информацию, т.е. создавать архивные копии информации, содер-жащейся на жестком диске. Основными параметрами гибких дисков явля-ются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

- Накопители на жестких магнитных дисках – устройства, предназна-ченные для постоянного хранения информации, которая более или менее часто используется при работе с компьютером. Это устройства с несмен-ным носителем. К основным параметрам жестких дисков относятся ем-кость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их из-готовления. Производительность - показатель скорости внутренней пере-дачи данных (до 30-60 Мбайт/с), с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал вре-мени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска.

27

- Лазерные диски: СD-ROM – компакт-диск с информацией только для чтения, CD-R– устройство для однократной записи компакт-дисков, Диски CD-RW – устройство, которое позволяет многократно записывать и стирать информацию с компакт – диска.

- Стример— устройство для резервного копирования больших объё-мов информации.

- Flash- память— разновидность полупроводниковой энергонезависи-мой перезаписываемой памяти.

Архитектурой ЭВМ называется ее логическая организация, структу-ра и ресурсы, которые может использовать программист. Описание ЭВМ в виде логических (а не физических) элементов и их взаимодействия друг с другом освобождает пользователя от необходимости знания физической организации элементов ЭВМ. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Мно-гомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памя-ти, а имеют каждый свою (локальную). Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ.

Лекция 11.

Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные ха-рактеристики.

Монитор (видеомонитор, дисплей) — устройство отображения тек-стовой и графической информации на экране (на экране электронно-лучевой трубки, или на жидкокристаллическом плоском экране).

Характеристики электронно-лучевых мониторов: размер монитора, частота кадровой развертки, разрешающая способность мониторов, Разре-шение экрана, видеопамять, размер зерна, Цветовое разрешение (глубина цвета).

Характеристики жидкокристаллических мониторов: разрешение экрана., матрица- пассивная, активная .

Мышь — устройство управления манипуляторного типа. Представля-ет собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Устройства ввода. Клавиатура - клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.

Сканер – устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта.

28

Основные характеристики сканеров: формат сканируемой поверхно-сти, скорость работы, глубина цвета, разрешающая способность, или раз-решение, оптическое разрешение, разрядность, или глубина цвета, источ-ник света.

Классификация сканеров: ручные сканеры, настольные сканеры, планшетные сканеры, рулонные сканеры, проекционные сканеры, слайд-сканеры и сканеры со слайд-модулем, барабанные сканеры.

Устройства вывода. Принтер — устройство печати цифровой ин-формации на твёрдый носитель, обычно на бумагу.

Классификация. По способу печати: строчные, последовательные, страничные.

По механическому принципу: ударные, безударные. По используемой технологии печати: матричные, струйные, лазер-

ные. По цвету печати: чёрно-белые (монохромные), цветные Плоттер является устройством вывода информации для получения

«твердой копии». Традиционно широко используются перьевые плоттеры. Печатающим устройством в перьевых плоттерах являются вставленные во вращающийся барабан сменные фломастеры. Перьевые плоттеры услов-но можно разделить на три группы: плоттеры, использующие фрикци-онный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и дви-жения пера по другой; барабанные (или рулонные плоттеры), планшетные плоттеры.

Типы перьев: ф итильные (заправляемые чернилами), шариковые (аналог шариковой ручки), перья с трубчатым пишущим узлом (инкогра-фы), заправляемые специальной тушью, специализированные (режущее острие и т. д.).

Лекция 12.

Программные средства реализации информационных процессов.

Основные понятия программного обеспечения.

Программа— упорядоченная последовательность команд (инструк-ций) компьютера для решения задачи.

Программное обеспечение— совокупность программ обработки дан-ных и необходимых для их эксплуатации документов.

Программы предназначены для машинной реализации задач. Термины задача и приложение имеют очень широкое употребление в контексте ин-форматики и программного обеспечения.

Задача— проблема, подлежащая решению. Приложение — программная реализация на компьютере решения за-

дачи. Программирование— теоретическая и практическая деятельность,

связанная с созданием программ.

29

Классификация программных продуктов.

Программные продукты можно классифицировать по различным при-знакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим при-знаком является сфера (область) использования программных продуктов.

Для поддержки информационной технологии в этих областях выде-лим соответственно три класса программных продуктов:

1. системное программное обеспечение, выполняющее различные функции, например:

управление ресурсами компьютера; создание копий используемой информации; проверка работоспособности устройств компьютера; выдача справочной информации о компьютере и др.;

2. прикладные программы, непосредственно обеспечивающие вы-полнение необходимых пользователям работ;

3. инструментарий технологии программирования, облегчающий процесс создания новых программ для компьютера.

Системное программное обеспечение (System Software) — совокуп-ность программ и программных комплексов для обеспечения работы ком-пьютера и сетей ЭВМ, обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Системное программное обеспечение направлено: на создание операционной среды функционирования других про-

грамм; на обеспечение надежной и эффективной работы самого компьюте-

ра и вычислительной сети; на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьюте-

ра и вычислительных сетей; на выполнение вспомогательных технологических процессов (ко-

пирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компью-тера и является его неотъемлемой частью. Системные программные про-дукты в основном ориентированы на квалифицированных пользователей

Системное программное обеспечение— делиться на базовое про-граммное обеспечение, которое, как правило, поставляется вместе с ком-пьютером, и сервисное программное обеспечение, которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение — минимальный набор про-граммных средств, обеспечивающих работу компьютера и включает в се-бя:. операционные системы, интерфейсные системы текстовые и графиче-ские, сетевые операционные системы.

Операционная система представляет собой комплекс программ и предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами компьютера.

30

Интерфейсные системы являются естественным продолжением опе-рационной системы и модифицируют как пользовательский, так и про-граммный интерфейсы, а также реализуют дополнительные возможности по управлению ресурсами ЭВМ.

Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в рас-пределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на маг-нитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями.

Сервисное программное обеспечение — программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя, включает: архиваторы, антивирусы, программы обслуживания дисков, программы обслуживания сени, программы диагностики работы компью-тера.

Операционная система представляет собой комплекс программ и предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами компьютера.

Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управ-лении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычисли-тельных систем. Физическими ресурсами являются: оперативная намять, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т. д. Под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данны-ми.

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают со-здание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дис-ках и обеспечения доступа к ним. Для того, чтобы данные могли быть за-писаны на диск, его поверхность необходимо структурировать -т.е. разде-лить на дорожки и сектора. Жесткий диск состоит из одной или несколь-ких круглых пластин. Для хранения информации используются обе по-верхности пластины. Дорожки одинакового радиуса составляют цилиндр.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Группы секторов условно объеди-няются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

FAT – таблица размещения файлов. Для организации доступа к файлу операционная система должна иметь сведения о номерах кластеров, где размещается каждый файл. В этом ей помогает FAT- таблица, которая предназначена для размещения и поиска файлов на диске, содержит ин-формацию о свободном пространстве на диске, о неисправных секторах, а также код формата диска.

Принцип организации файловой системы — табличный. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-

31

таблицах), она существует в двух экземплярах, идентичность которых ре-гулярно контролируется средствами операционной системы.

Каталог представляет собой справочник, содержащий сведения о ме-стоположении, размере, дате и времени обновления файлов. Для каждого файла и каталога на диске имеется один элемент в определенном каталоге. Один элемент корневого каталога выделяется для метки диска. Для каждо-го каталога есть один элемент в его родительском каталоге.

Лекция 13.

Прикладные программы.

Сюда относятся программные комплексы, обеспечивающие выполне-ние различных прикладных задач, т. е. выполнение фактических задач пользователей.

К типовому прикладному ПО относят следующие программы: • текстовые редакторы; • табличные процессоры; • системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры); • системы управления базами данных; • экспертные системы; • программы математических расчетов, моделирования и анализа экспери-ментальных данных.

Инструментарий технологии программирования — совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию раз-работки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.

В рамках этих направлений сформировались следующие группы про-граммных продуктов:

- Средства для создания приложений, включающие: локальные средства, обеспечивающие выполнение отдельных ра-

бот по созданию программ; интегрированные среды разработчиков программ, обеспечиваю-

щие выполнение комплекса взаимосвязанных работ по созданию про-грамм;

- САSE-технология, представляющая методы анализа, проектирова-ния и создания программных систем и предназначенная для автоматиза-ции процессов разработки и реализации информационных систем.

Операции с файлами, технологии обработки текстовой информации, электронные таблицы, технологии обработки графической информации и средства электронных презентаций выносятся в лабораторные работы.

Процесс создания загрузочного модуля. Программа, подготовлен-ная на языке высокого уровня, проходит несколько этапов:

1. этап. В текстовом редакторе пишется исходный код программы на алгоритмическом языке и сохраняется в файле с расширением *.pas.

2 этап. Трансляция, происходит преобразование исходного кода программы в объектный код, т.е. происходит проверка синтаксиса напи-сания операторов, и если ошибок в написании нет, осуществляется перевод на язык машинных кодов. Файл объектного кода имеет расширение *.obj;

32

Трансляторы предназначены для проверки правильности написания операторов и преобразования программ, написанных на языках програм-мирования, в программы на машинном языке. Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы, в отличие от компиляторов, выполняют пооператорный перевод на машинный язык и выполнение всей программы.

3. этап. Компоновка, когда происходит обработка объектного кода редактором связей, специальной программой осуществляющей построе-ние загрузочного модуля, пригодного к выполнению .

Компоновщик, или редактор связей - системная обрабатывающая программа, редактирующая и объединяющая объектные модули в единые загрузочные, готовые к выполнению программные модули. Загрузочный модуль может быть помещен ОС в основную память и выполнен.

Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, является инструментом для поиска и исправления ошибок в программе

Лекция 14.

Технологии программирования.

Этапы решения задач на компьютерах.

1.Этап постановки и формулировки задачи. Постановка задачи) — это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации: 2. Этап проектирования: формирование модели задачи; выбор метода ре-ализации задачи; разработка алгоритма реализации задачи; разработка структуры программы 3. Этап кодирования: уточнение структуры входных и выходных данных и определение формата их представления; программирование задачи; ком-ментирование текста программы и составление предварительного описа-ния программы. 4. Этап отладки и тестирования: составление тестов для проверки пра-вильности работы программы; обнаружение, локализация и устранение ошибок в программе, выявленных в тестах; корректировка кода программы и ее описания. 5. Этап эксплуатации и сопровождения: настройка программы на кон-кретные условия использования; обучение пользователей работе с про-граммой; организация сбора сведений о сбоях в работе программы, ошиб-ках в выходных данных, пожеланиях по улучшению интерфейса и удоб-ства работы с программой; модификация программы с целью устранения выявленных ошибок и, при необходимости, изменения ее функциональных возможностей.

От процедурного программирования к объектному. Первые про-граммы были организованы очень просто. Они состояли из собственно программы на машинном языке и обрабатываемых данных

Появление ассемблеров позволило создать более «читаемые» про-

33

граммы. Типичная программа того времени состояла из основной про-граммы, области глобальных данных и набора подпрограмм (в основном библиотечных), выполняющих обработку всех данных или их части.

Недостатком такой архитектуры было то, что при увеличении количе-ства подпрограмм возрастала вероятность искажения части глобальных данных какой-либо подпрограммой. К этому добавились проблемы согла-сования интерфейса при ведении разработки несколькими программиста-ми. В результате была создана новая технология, которая получила назва-ние «структурное программирование».

Структурное программирование представляет собой совокупность рекомендуемых технологических приемов, охватывающих выполнение всех этапов разработки программного обеспечения.

В основе структурного программирования лежит декомпозиция (раз-биение на части) сложных систем с целью последующей реализации в виде отдельных небольших (до 40 ... 50 операторов) подпрограмм.

Поддержка принципов структурного программирования была заложе-на в основу так называемых процедурных языков программирования.

Дальнейший рост сложности и размеров разрабатываемого программ-ного обеспечения потребовал: развития структурирования данных в языках появляется возможность определения пользовательских типов данных и одновременно усиливается стремление разграничить доступ к глобальным данным программы для уменьшения количества ошибок.

Результатом было появление и развитие технологии модульного про-граммирования. Модульное программирование предполагает выделение групп подпрограмм, использующих одни и те же глобальные данные, в от-дельно компилируемые модули.

Стремление уменьшить количество связей между отдельными частями программы привело к появлению объектно-ориентированного программи-рования (ООП).

При использовании технологии ООП решение представляется в виде результата взаимодействия отдельных функциональных элементов некото-рой системы, имитирующей процессы, происходящие в предметной обла-сти поставленной задачи. Процесс представления предметной области за-дачи в виде совокупности объектов, обменивающихся сообщениями, называется объектной декомпозицией.

Какая декомпозиция сложной системы правильнее - по алгоритмам или по объектам? Важны оба аспекта.

Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий,

Разделение по объектам придает особое значение факторам, ко-торые либо вызывают действие, либо являются объектами при-ложения этих действий.

Однако мы не можем сконструировать сложную систему одновремен-

34

но двумя способами, тем более, что эти способы, по сути, ортогональны (взаимно независимые, перпендикулярные).

Опыт показывает, что полезнее начинать с объектной декомпозиции. Такое начало поможет лучше справиться с приданием организованности сложности программных систем, а затем, используя полученную структу-ру, попытаться рассмотреть проблему с другой точки зрения..

Лекция 15.

Основные положения объектной модели.

В теории программирования ООП определяется как технология со-здания сложного программного обеспечения, которая основана на пред-ставлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного типа (класса), а классы образуют иерархию с наследованием свойств

Языки программирования являются ОО тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия:

Имеется поддержка объектов в виде абстракций данных, имеющих интерфейсную часть в виде поименованных операций, и защищенную об-ласть локальных данных.

Объекты относятся к соответствующим типам (классам) Типы классы, могут наследовать атрибуты от суперти-

пов(суперклассов) Каждый стиль требует своего умонастроения и способа восприятия

решаемой задачи. Для объектно-ориентированного стиля концептуальная база - это объектная модель. Она имеет четыре главных элемента: абстра-гирование; инкапсуляция; модульность; иерархия.

Эти элементы являются главными в том смысле, что без любого из них модель не будет объектно-ориентированной. Кроме главных, имеются еще три дополнительных элемента: типизация; параллелизм; сохраняе-мость.

Абстрагирование - процесс выделения абстракций в предметной об-ласти задачи. Абстракция - совокупность существенных характеристик не-которого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют особенности данного объекта с точки зрения дальнейшего рассмотрения и анализа.

Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях объекта и позволяет отделить самые существенные особенности поведения от несущественных.

Для представления абстракций объектов используется специальный определяемый программистом тип данных — класс.

Класс — это структурный тип данных, который включает описание полей данных, а также процедур и функций, работающих с этими полями данных.

Описание класса- включает в себя описание данных и допустимымых

35

действий над этими данными. Действия — это процедуры и функции, описанные в классе, они получили название методов.

Инкапсуляция — техника, при которой несущественная с точки зре-ния интерфейса объекта информация прячется внутри него.

Объект реализует свои свойства и методы с помощью программного кода, скрытого от пользователя этого объекта. Доступ к данным внутри объекта возможен только через интерфейс объекта.

Разделение интерфейса и реализации является наиболее важной идеей в программировании. Итак принцип Парнаса

Разработчик программы должен предоставлять пользователю всю информацию, которая нужна для эффективного использования приложе-ния, и ничего кроме того.

Разработчик программного обеспечения должен знать только тре-буемое поведение компоненты и ничего кроме того

Необходимость ограничения доступа предполагает разграничение двух частей в описании абстракции:

Интерфейс - совокупность доступных извне элементов реализации аб-стракции (основные характеристики состояния и поведения);

Реализация - совокупность недоступных извне элементов реализации абстракции (внутренняя организация абстракции и механизмы реализации ее поведения).

Модульность - это свойство системы, которая была разложена на внутренне связные, но слабо связанные между собой модули.

Модуль - это самостоятельная языковая конструкция. Модульность - это разделение программы на фрагменты, которые компилируются по от-дельности, но могут устанавливать связи с другими модулями.

Классы и объекты составляют логическую структуру системы, они помещаются в модули, образующие физическую структуру системы. Это свойство становится особенно полезным, когда система состоит из многих сотен классов.

На практике перекомпиляция тела модуля не является трудоемкой операцией: заново компилируется только данный модуль, и программа пе-рекомпонуется.

Перекомпиляция интерфейсной части модуля, напротив, более трудо-емка. В строго типизированных языках приходится перекомпилировать интерфейс и тело самого измененного модуля, затем все модули, связан-ные с данным, модули, связанные с ними, и так далее по цепочке. В итоге для очень больших программ могут потребоваться многие часы на пере-компиляцию.

Иерархия - ранжированная или упорядоченная система абстракций.

Иерархия «целое/часть» - показывает, что некоторые абстракции включены в рассматриваемую абстракцию как ее части, например, лампа состоит из цоколя, нити накаливания и колбы. Этот вариант иерархии ис-

36

пользуется в процессе разбиения системы на разных этапах проекти-рования (на логическом уровне - при декомпозиции предметной области на объекты, на физическом уровне - при декомпозиции системы на модули и при выделении отдельных процессов в мультипроцессной системе).

Иерархия «общее/частное» - показывает, что некоторая абстракция является частным случаем другой абстракции, например, «обеденный стол - конкретный вид стола», а «столы - конкретный вид мебели». Использу-ется при разработке структуры классов, когда сложные классы строятся на базе более простых путем добавления к ним новых характеристик и, возможно, уточнения имеющихся.

Наследование - такое соотношение между абстракциями, когда одна из них использует структурную или функциональную часть другой или не-скольких других абстракций.

Лакмусовая бумажка" наследования - обратная проверка; так, если B не есть A, то B не стоит производить от A. Например, сладкая вата - это частный случай сладости, но никак не ваты. Применяйте ту же "лакмусо-вую бумажку": если B не есть A, то ему не стоит наследовать от A.

Кратко смысл полиморфизма можно выразить фразой: «Один интер-фейс, множество реализаций» или полиморфизм – это способность объек-та изменять свою форму или использовать много разных форм. Полимор-физм неразрывно связан с наследованием и реализует идею единообразия доступа к данным.

Целью полиморфизма, является использование одного имени для за-дания общих для класса действий. На практике это означает способность объектов выбирать внутреннюю процедуру (метод) исходя из типа данных, принятых в сообщении.

Простой полиморфизм. Механизм простого полиморфизма обеспе-чивает возможность задания различных реализаций некоторого единого по названию метода для классов различных уровней иерархии.

Типизация - ограничение, накладываемое на свойства объектов и препятствующее взаимозаменяемости абстракций различных типов (или сильно сужающее возможность такой замены).

Типизация - ограничение, накладываемое на свойства объектов и пре-пятствующее взаимозаменяемости абстракций различных типов (или силь-но сужающее возможность такой замены). В языках с жесткой типизацией для каждого программного объекта (переменной, подпрограммы, парамет-ра и т. д.) объявляется тип, который определяет множество операций над соответствующим программным объектом. Рассматриваемые далее языки программирования на основе Паскаля используют строгую, а на основе С - среднюю степень типизации.

Использование принципа типизации обеспечивает:

раннее обнаружение ошибок, связанных с недопустимыми операци-ями над программными объектами (ошибки обнаруживаются на этапе

37

компиляции программы при проверке допустимости выполнения данной операции над программным объектом);

упрощение документирования;

возможность генерации более эффективного кода.

Тип может связываться с программным объектом статически (тип объекта определен на этапе компиляции - раннее связывание) и динамиче-ски (тип объекта определяется только во время выполнения программы – позднее связывание). Реализация позднего связывания в языке программи-рования позволяет создавать переменные - указатели на объекты, принад-лежащие различным классам {полиморфные объекты), что существенно расширяет возможности языка.

Параллелизм - свойство нескольких абстракций одновременно нахо-диться в активном состоянии, т.е. выполнять некоторые операции.

Существует целый ряд задач, решение которых требует одновремен-ного выполнения некоторых последовательностей действий. К таким зада-чам, например, относятся задачи автоматического управления нескольки-ми процессами.

Реальный параллелизм достигается только при реализации задач тако-го типа на многопроцессорных системах, когда имеется возможность вы-полнения каждого процесса отдельным процессором. Системы с одним процессором имитируют параллелизм за счет разделения времени процес-сора между задачами управления различными процессами. В зависимости от типа используемой операционной системы (одно- или мультипрограмм-ной) разделение времени может в ыполняться либо разрабатываемой си-стемой (как в MS DOS), либо используемой ОС (как в системах Windows).

Сохраняемость (устойчивость) - свойство абстракции существовать во времени независимо от процесса, породившего данный программный объект, и/или в пространстве, перемещаясь из адресного пространства, в котором он был создан.

Различают:

временные объекты, хранящие промежуточные результаты неко-торые действий, например вычислений;

локальные объекты, существующие внутри подпрограмм, время жизни которых исчисляется от вызова подпрограммы до ее завершения;

глобальные объекты, существующие пока программа загружена в память;

сохраняемые объекты, данные которых хранятся в файлах внеш-ней памяти между сеансами работы программы.

Лекция 16.

Локальные и глобальные сети ЭВМ. Защита информации в сетях.

Сетевые технологии обработки данных. Основы компьютерной ком-муникации.

38

Эволюция вычислительных систем. Системы пакетной обработ-ки. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и ко-манды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день

Многотерминальные системы. В таких системах компьютер отда-вался в распоряжение сразу нескольким пользователям

Глобальные сети. Первые вычислительные сети появились в 60х го-дах. Попытались объединить технологию сбора, хранения и обработки ин-формации на ЭВМ с техникой связи. Первая сеть в США - сеть АRPА. Примерно в это же время в Европе была создана сеть EIN и Евронет - международные сети. Национальные сети стали появляться позже.

Локальные сети. На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались самые разнообразные нестандартные устройства со своим способом представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Эти устройства могли соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны.

Понятие компьютерной сети

Компьютерная сеть (Computer Network) – это множество компьюте-ров, соединенных линиями связи и работающих под управлением специ-ального программного обеспечения.

Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. Каналом связи обычно называют систему тех-нических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информа-ции между абонентами. локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относитель-но небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2-10 км). Гло-бальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга.

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновремен-ный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным

Клиент - задача, рабочая станция (компьютер) или пользователь ком-пьютерной сети, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предостав-ляемым сервером.

Глобальные сети.

Глобальная вычислительная сеть - вычислительная сеть: - соединяю-щая компьютеры и локальные сети, географически удаленные на большие расстояния друг от друга; - использующая средства связи дальнего дей-ствия.

В дословном переводе на русский язык интернет — это межсеть, то

39

есть в узком смысле слова интернет — это объединение сетей. Интернет можно рассматривать в физическом смысле как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, однако такой «физический» взгляд на Интернет слишком узок. Лучше рас-сматривать Интернет как некое информационное пространство.

Адресация в Internet.

IP-адрес имеет длину 32 бита. Для удобства принято записывать IP-адрес в виде двоично-десятичного числа: каждый байт (октет) записывает-ся в виде десятичного числа в диапазоне от 0 до 255; октеты разделены точками, например, 128.10.2.30 -традиционная десятичная форма пред-ставления адреса.

Для обеспечения максимальной гибкости в процессе распределения IP – адресов, в зависимости от количества компьютеров в сети, адреса разде-ляют на три класса А, В, С. Первые биты адреса отводятся для идентифи-кации класса, а остальные разделяются на адрес сети и адрес компьютера в сети.

Класс А

0 Адрес сети (7 бит)

Адрес компьютера (24 бита)

Класс В

1 0 Адрес сети (14 бит) Адрес компьютера (16 бит)

Класс С

1 1 0 Адрес сети (21 бит) Адрес компьютера (8 би-тов)

Достаточно просто определить по первому числу IP-адреса компьюте-ра его принадлежность к сети того или иного класса.

адреса класса А – число от 0 до 127; адреса класса В – число от 128 до 191; адреса класса С – число от 192 до 223.

Компьютеры легко могут найти друг друга по числовому IP адресу, но человеку запомнить этот адрес нелегко, поэтому была введена Доменная система имен (DNS –Domain Name System). Доменная система имен ста-вит в соответствие числовому IP адресу компьютера уникальное доменное имя. Доменное имя-символьное имя компьютера.

Компьютеры легко могут найти друг друга по числовому IP адресу, но человеку запомнить этот адрес нелегко, поэтому была введена Доменная система имен (DNS –Domain Name System). Доменная система имен ста-вит в соответствие числовому IP адресу компьютера уникальное доменное имя. Доменное имя-символьное имя компьютера.

Протокол передачи данных TCP/IP.

Сеть Интернет, являющаяся сетью сетей и объединяющая громадное количество различных локальных, региональных и корпоративных сетей, функционирует и развивается благодаря использованию единого протоко-ла передачи данных TCP/IP. Термин TCP/IP включает название двух про-

40

токолов:

• Transmission Control Protocol (TCP) — транспортный протокол, обеспечивает разбиение файлов на IP-пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения;

• Internet Protocol (IP) — протокол маршрутизации, обеспечивает пе-редачу информации между компьютерами сети.

ОSI (модель взаимодействия открытых систем). Согласно реко-

мендациям Международного института стандартизации ISO системы ком-пьютерной связи рекомендуется рассматривать на семи разных уровнях: Прикладной уровень, Уровень представления, Сеансовый уровень, Транс-портный уровень, Сетевой уровень, Уровень соединения, Физический уровень.

Службы Интернет.

Когда говорят о работе в Интернете или об использовании Интернета, то на самом деле речь идет не об Интернете в целом, а только об одной или нескольких из его многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач клиенты Сети используют те службы, которые им необходи-мы.

В простейшем понимании служба — это пара программ, взаимодей-ствующих между собой согласно определенным правилам, называемым протоколами. Одна из программ этой пары называется сервером, а вторая — клиентом.

Перечень основных служб Интернета: Служба World Wide Web (WWW); Электронная почта; Списки рассылки; Служба телеконференций; Служба передачи файлов ( FTP ); Служба имен доменов; Telnet-cистемы; Служба ICQ; Форумы прямого общения (Chat-конференции ).

Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой группу ПК, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколь-кими автономными высокоскоростными каналами передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. В зави-симости от принципов построения ЛВС подразделяются на виды: клиент-серверные и одноранговые.

В зависимости от вида ресурса различают разные виды серверов: сер-вер файлов (файл сервер) и печати (принт сервер), сервер приложений, почтовые серверы, коммуникационные сервера

41

Лекция 17.

Аппаратные средства локальных сетей.

Сетевой адаптер. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь

специальную плату - сетевой адаптер. Платы сетевого адаптера выступа-ют в качестве физического интерфейса между компьютером и средой пе-редачи. Платы вставляются в слоты расширения всех сетевых компьюте-ров и серверов.

Сетевые кабели (физическая среда передачи данных). На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей ис-

пользует для соединения провода или кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Различают три основные группы кабелей:

коаксиальный кабель витая пара

неэкранированная экранированная

оптоволоконный кабель.

Принципы организации и основные топологии вычислительных се-тей.

Топология сети. Термин топология или топология сети обозначает физическое рас-

положение компьютеров, кабелей и других сетевых компонентов. Тополо-гия – это стандартный термин, который используется для описания физи-ческой компоновки сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий: шина, звезда, кольцо.

Шина. В топологии «шина» (линейная шина) используется один ка-бель, называемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети.

Недостатки: чем больше компьютеров, тем медленнее сеть: при нарушении целостности сетевого кабеля, компьютеры остаются работо-способными, но не могут взаимодействовать друг с другом.

Преимущества: простота реализации; дешевизна. Звезда. При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегмен-

тов кабеля подключаются к центральному компоненту- концентратору (hub).

Преимущества: подключение компьютеров к сети выполняется цен-трализовано; если выйдет из строя один компьютер, на работу сети этот сбой не повлияет.

Недостатки: так как все компьютеры подключены к центральной точке, увеличивается расход кабеля; если концентратор выйдет из строя,

42

остановиться вся сеть. Кольцо. При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабе-

лю, замкнутому в кольцо Преимущества : здесь каждый компьютер выступает в роли повтори-

теля, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Недостатки: если выйдет из строя один компьютер, прекращает

функционировать вся сеть.

Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях.

Информация — это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Если в ходе коммуникационного процесса данные передаются через открытые системы,то исключить доступ к ним посторонних лиц не-возможно даже теоретически. Соответственно, системы защиты сосредо-точены на втором компоненте информации — на методах. Их принцип действия основан на том, чтобы исключить или, по крайней мере, затруд-нить возможность подбора адекватного метода для преобразования данных в информацию. Одним из приемов такой защиты является шифрование данных.

Если в процессе обмена информацией для шифрования и чтения поль-зуются одним и тем же ключом, то такой криптографический процесс яв-ляется симметричным. Чаше используют несимметричные криптографиче-ские системы, основанные на использовании не одного, а двух ключей. Ключи устроены так, что сообщение, зашифрованное одним ключом, мож-но расшифровать только другим ключом. Создав пару ключей, компания широко распространяет публичный ключ (открытый) и надежно сохраняет закрытый ключ .

Принцип достаточности защиты, предполагает, что защита не аб-солютна и приемы ее снятия известны, но она все же достаточна для того, чтобы сделать это мероприятие нецелесообразным.

Электронная подпись. Принцип ее создания тот же, что и рассмот-ренный выше. Если нам надо создать себе электронную подпись, следует с помощью специальной программы создать те же два ключа: закрытый и публичный. Публичный ключ передается организации. Если теперь надо отправить поручение организации, оно кодируется публичным ключом, а своя подпись под ним кодируется собственным закрытым ключом.

Электронные сертификаты. Системой несимметричного шифрова-ния обеспечивается делопроизводство в Интернете. Благодаря ей, каждый из участников обмена может быть уверен, что полученное сообщение от-правлено именно тем, кем оно подписано. В тех же случаях, когда важны дата и время отправки электронного документа, выполняют сертификацию даты/времени.

Сертификация даты. Сертификация даты выполняется при участии третьей, независимой стороны. Например, это может быть сервер органи-зации, авторитет которой в данном вопросе признают оба партнера.

43

Сертификация Web-узлов. Сертифицировать можно не только даты. При заказе товаров в Интернете важно убедиться в том, что сервер, при-нимающий заказы и платежи от имени некоей фирмы, действительно представляет эту фирму. Подтвердить действительность ключей может третья организация путем выдачи сертификата продавцу

Сертификация издателей. Схожая проблема встречается и при рас-пространении программного обеспечения через Интернет. Подтверждение того, что сервер, распространяющий программные продукты от имени из-вестной фирмы, действительно уполномочен ею для этой деятельности, осуществляется путем сертификации издателей. Она организована анало-гично сертификации Web-узлов.

Средства для проверки сертификатов обычно предоставляют браузе-ры. В частности, в браузере Microsoft Internet Explorer 6.0, доступ к цен-трам сертификации осуществляется командой Сервис • Свойства обозрева-теля • Содержание • Сертификаты • Доверенные корневые центры серти-фикации.

Краткое описание лабораторных работ

Перечень рекомендуемых лабораторных работ

1. Хранение и представление информации.

2. Операционная система Windows. Основные понятия.

3. Вирусы. Антивирусные программные средства.

4. Текстовый процессор Word. Создание шаблона документа.

5. Текстовый процессор Word. Создание отчета к лабораторной работе по курсу «Программирование на языке высокого уровня».

6. Процессор электронных таблиц Excel. Работа со списками.

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа № 1. Операционная система Windows. Основные понятия.

Цель работы: изучение стандартных элементов ОС Windows, для последующего

их использования при разработке приложений, работающих в ОС Win-dows. Последовательность выполнения работы:

1. В режиме —«послушать — сговориться — обсудить» студенты вместе с преподавателем выявляют особенности операционной системы Windows (версия не ниже XP).

2. Разбирают внешний вид стандартных элементов операционной системы и их структуру (меню, окна, элементы управления)

3. Ответы на вопросы преподавателя.…….

44

Требования к зачету: Ответить на теоретические вопросы. Все теоретические вопросы можно посмотреть: Сервер каф.АС \ Ба-

хваловаЗА\ Информатика\ Лабораторные_работы\ Вопросы_лаб2.doc. Источник теоретического материала:

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ MetWind.doc.

Лабораторная работа № 2. Способы хранения и представления информации.

Цель работы: изучение принципов хранения информации на жестком диске; получение навыков работы с файловой системой в программах-

оболочках. Последовательность выполнения работы:

1. Прочитать методические материалы. 2. Разобраться с понятиями: операционная система, файловая систе-ма, организация файловой системы, таблица размещения файлов, таб-лица каталогов, пользовательская область диска, корневой каталог, путь до файла, имя файла, полное имя файла, иерархическая структура представления информации. 3. Ответить на теоретические вопросы. 4. Приступить к работе с программами оболочками. 5. Продемонстрировать преподавателю умения работать с файлами и папками в файловых менеджерах.

Требования к зачету: Ответить на теоретические вопросы и показать навыки работы с фай-

ловыми менеджерами. Все теоретические вопросы и контрольные задания можно посмотреть: Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабора-торные_работы\ Вопросы_лаб1.doc. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Способы хранения и представления информации. doc.

Лабораторная работа № 3.

Текстовый процессор Word. Создание шаблона документа.

Цель работы: получение навыков работы с текстовым процессором Word; создание шаблона документа.

Последовательность выполнения работы: 1. Прочитать методические материалы. 2. В текстовом процессоре Word создать титульный лист к отчетам

по лабораторным работам и сохранить его как шаблон.

45

Требования к документу: Шаблон титульного листа создается по требованиям системы ме-

неджмента и качества «Общие требования к оформлению текстовых и графических работ студентов».

Шаблон документа должен состоять из двух листов, первый лист, сам титульный лист, второй лист должен содержать требуемые элементы форматирования.

Параметры страницы первого листа – левое поле -2см, верхнее, левое и нижние поля по 0,5 см.

Параметры страницы второго листа - левое поле -2,5см, верхнее, ле-вое и нижние поля по 1,5 см.

Все листы, кроме первого, должны быть пронумерованы в верхнем правом углу. Второй лист нумеруется цифрой 2.

Шаблон должен содержать следующие стили: Заголовок1: шрифт Times New Roman, 14пт., выравнивание -по цен-

тру, начертание -жирный, отступ абзаца 6пт до абзаца и 6 пт. после абзаца, уровень -1.

Заголовок2: шрифт Times New Roman, 14пт., выравнивание -по лево-му краю, начертание -жирный, отступ абзаца 3 пт. до абзаца и 3 пт. после абзаца, уровень -2.

Заголовок3: шрифт Times New Roman, 14 пт., отступ первой строки -1,5пт., выравнивание - по левому краю, начертание - жирный, отступ абза-ца 0пт. до абзаца и 0пт. после абзаца, уровень -3.

Стиль текста: шрифт Times New Roman, 14пт., выравнивание -по ширине, начертание -обычный, отступ абзаца 0пт до абзаца и 0 пт. после абзаца, междустрочный интервал - одинарный, отступ первой строки -1,25см.

Стиль таблицы: шрифт Times New Roman, 14пт., выравнивание заго-ловков -по центру, информации в ячейках -по ширине, начертание -обычный, отступ абзаца 0 пт до абзаца и 0 пт. после абзаца, междустроч-ный интервал - одинарный, отступ первой строки -0см., обрамление - Оди-нарная линия.

Стиль маркированного списка: шрифт Times New Roman, 14пт, вы-равнивание - по ширине, начертание –обычный, маркер –дефис, положение маркера (отступ) 1,25см, положение текста -1,5 см, отступ текста 1,25 см.

Стиль многоуровневого списка: шрифт Times New Roman, 14пт, вы-равнивание - по ширине, начертание – обычный, маркер первого уровня обозначают строчной буквой со скобкой, положение маркера (отступ) 1,25см, положение текста -1,5 см, отступ текста 1,25 см.

Марке второго уровня арабские цифры, после которых ставится скоб-ка, положение маркера (отступ) 2,5см, положение текста -3 см, отступ тек-ста 2,5 см.

Шаблон титульного листа сдается в электронном виде. После выпол-нения работы студент должен ответить на вопросы, по работе в текстовом процессоре Word. Все теоретические вопросы и контрольные задания

46

можно посмотреть: Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабора-торные_работы\ Вопросы_Word.doc. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Word1. doc. – общие вопросы работы с Word’ом

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабораторные_работы\ Word2. doc – порядок выполнения 4 лабораторной работы.

Лабораторная работа № 4. Текстовый процессор Word. Создание отчета к лабораторной работе по

курсу «Программирование на языке высокого уровня».

Цель работы: использовать для создания документа встроенные стили заголов-ков, пользовательские стили или уровни структуры документа. применять форматирование для придания документу требуемого вида. получить навыки создания отчетов по лабораторным работам.

Последовательность выполнения работы:

1. Прочитать методические материалы. 2. В текстовом редакторе Word на базе созданного шаблона титуль-

ного листа оформить лабораторную работу по курсу «Программи-рование на языках высокого уровня»

Требования к отчету:

1. Отчет должен содержать: a. Оглавление. Оглавление должно содержать три уровня заго-

ловков, и построено с использованием стилей шаблона; b. Задание; c. Таблицы спецификаций глобальных данных; d. Описание процедур и функций данной задачи:

i. локальные переменные; ii. математический метод решения данной процедуры

(функции). e. Алгоритм (графическое представление решения данной зада-

чи), описание алгоритмов начинается с новой страницы; f. Тесты. g. Исходный текст программы. Исходный текст программы

начинается с новой страницы. h. Результат работы программы. Вывод результатов начинается

с новой страницы. 2. Листы отчета должны быть пронумерованы 3. Документ должен содержать только 2 раздела. 4. Требования к описанию алгоритма.

a. Блок-схема, по возможности, размещается по центру листа.

47

1 Стр.5 Бл.4

b. Размеры блоков: высота - h, ширина – a=1,5(2) h. c. Все блоки, кроме начала и конца, должны быть одинаковыми.

Блоки начала и конца должны быть по высоте вполовину меньше остальных.

d. Расстояние между блоками должны быть одинаковые. e. Все входящие и выходящие линии (потоки) должны быть вы-

ровнены по центру блока. Для этого блоки также должны быть выровнены по центру, относительно друг друга.

f. Все линии должны быть завершены, т.е. соединены. g. Каждый блок, кроме первого и послед-

него, должны быть пронумерованы на расстоянии 5 мм от левого верхнего угла, номер располагается посередине линии. Каждая процедура (функ-ция)нумеруются отдельно.

h. Номер ставится фигурой «надпись», при этом убираются гра-ницы и прозрачность надписи. Шрифт надписи –Times New Roman 12.

i. Текст в блоках должен принадлежать блоку. j. Блок-схема каждой процедуры должна быть сгруппирована. k. Блок начала цикла должен быть создан студентом самостоя-

тельно (после того, как блок будет создан, его следует сгруп-пировать).

l. Если блок-схема не помещается на одной странице, то ее следует пере-нести на следующую страницу, при этом перед границей страницы ста-виться блок разрыва, его d=1/2 h (равен высоте блоков конца и начала). Указывается номер блока (нумерация блоков сквозная в пределах одной проце-дуры), номер страницы, куда происходит перенос блок схе-мы, и номер блока, на который уходит поток данных.

m. На следующей странице, уже возле верхней границы страницы следу-ет так же поставить блок разрыва, который будет указывать, с какой страницы перенесена блок схема, и с какого блока идет поток данных. Номера блоков разрыва должны совпадать.

Источник теоретического материала Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\

Word1. doc. – общие вопросы работы с Word’ом Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабораторные_работы\

Word3. doc – порядок выполнения 5 лабораторной работы.

2

1 Стр.6 Бл.5

48

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабораторные_работы\ Word4. doc -Создание блок схемы, размещение ее в тексте. Создание оглавления

Лабораторная работа № 5. Процессор электронных таблиц Excel. Работа со списками.

Цель работы:

Получить навыки работы со списками, которые упрощают управле-ние и анализ групп связанных данных на листе Excel.

Последовательность выполнения работы:

1. Прочитать методические материалы. 2. В редакторе электронных таблиц Excel создать список данных,

согласно заданию, и выполнить все требования, описанные в задании.

Требования к отчету:

Работа должна содержать полное задание, выданное преподавате-лем. Задание должно быть размещено в ячейках, объединенных по ширине таблицы, перед таблицей с данными.

Таблица с данными должна иметь название. Все заданные действия производятся только с исходной таблицей. Для отчета, после выполнения того или иного задания, пишется то

задание, которое было выполнено, и ниже копируется результат. Все расчеты выполняются только с использованием формул для

работы с базой данных. Работа сдается в электронном виде.

Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Excel1. doc. – общие сведения о работе с редактором с Excel.

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Excel2. doc – редактирование, форматирование таблицы, расчет формул, построение диаграмм.

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Excel_списки. Doc- порядок выполнения лабораторной работы №6.

Лабораторная работа № 6. Антивирусные программные средства.

Цель работы: изучение разновидностей вирусов и антивирусных программ. получения навыков работы с различными антивирусными про-

граммами. Последовательность выполнения работы:

1. Прочитать методические материалы.

49

2. Разобраться с понятиями: вирус, зараженный диск, классификация вирусов, антивирусные программы, принцип действия антивирус-ных программ.

3. Ответить на теоретические вопросы. 4. Приступить к работе с антивирусными программами. 5. Продемонстрировать преподавателю навыки и умения работы с

антивирусными программами. Требования к зачету:

Ответить на теоретические вопросы и показать навыки работы с анти-вирусными программами.

Все теоретические вопросы и контрольные задания можно посмот-реть: Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Лабораторные_работы\ Вопросы_лаб3.doc. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Лабораторные_работы\ Антивирусы. doc.

3.1.1. Краткое описание практических занятий

3.1.2. Перечень практических занятий (наименования, темы)

Практические занятия не предусмотрены учебным планом.

3.1.3. Методические указания по выполнению заданий на практи-ческих занятиях

Практические занятия не предусмотрены учебным планом.

3.2. Краткое описание видов самостоятельной работы 3.2.1. Общий перечень видов самостоятельной работы

1. Контрольная работа. «Системы счисление. Выполнение арифме-тических действий в различных системах счисления»..

2. Контрольная работа. Выполнение арифметических операций над двоичными числами с плавающей точкой.

3. Контрольная работа. Формы представления и преобразования данных.

3.2.2. Методические рекомендации для выполнения для каждого задания самостоятельной работы

Контрольная работа № 1. Выполнение арифметических операций в различных системах счисле-

ния. Цель работы: изучить перевод чисел из одной системы счисления в другую; научиться выполнять арифметические операции в различных си-

50

стемах счисления. Задание: Выполнить действия в соответствующих системах счис-

ления, не производя никаких преобразований кодов. Заданы три числа: А – в десятичной форме, В, С в двоичной форме. С

данными числами необходимо провести нижеуказанные действия с поша-говой детализацией всех этапов. Вычисления и перевод чисел произвести с точностью до 5 знака после запятой.

1. перевести в 16-тиричную с\с числа А,В,С. 2. числа В,С перевести в десятеричную с\с . 3. выполнить действия в 16-тиричной системе счисления (А+В)*С. Ре-

зультат перевести в 2-ичную с\с и в 10с\с 4. выполнить действия в 2 –ичной системе счисления (А+В)*С. Результат

перевести в 16-ричную с\с и 10с\с. 5. выполнить действия в 10-ричной системе счисления (А+В)*С. Резуль-

тат перевести в 2-ичную систему счисления и в 16-ичную систему счис-ления. Краткий перечень заданий:

№ вари-анта

А В С

0 65,77 101100 0,11011 1 34,65 111111 0,10111 2 12,12 111110 0,11111 3 56,54 111101 0,10101 4 23,45 111011 0,00111 5 76,32 111001 0,01010 6 70,32 110000 0,11101 7 51,50 110001 0,01111 8 40,49 110011 0,11011 9 10,45 110111 0,11110 10 27,79 100000 0,11001

Требования к отчету:

Отчет выполняется в печатном виде с титульным листом в редакторе Microsoft Word. Все выполненные действия должны быть детализированы и подробно описаны. Ответы должны быть выделены или словом «Ответ», или начертанием. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Контрольные_работы\ Системы счисления. doc.

Контрольная работа № 2.

Представление информации в памяти ЭВМ. Цель работы:

изучение способов представления информации в памяти ЭВМ. Задание: Представить в памяти ЭВМ числа согласно варианту.

51

Для представления целых чисел при выборе формата учитывать знак чис-ла.

Вещественные числа записываются в нормализованном виде с семью разрядами для записи порядка.

Краткий перечень заданий:

№ вариант

Число Формат

вещественного числа

Число

Формат целого числа в байтах

0 63,14 Одинарный -53 1 1 65,65 Двойной -56 2 2 -112,5 Вещественный 67 2 3 48,25 Одинарный -63 4 4 45,24 Двойной -87 2 5 214,2 Одинарный -43 1 6 125,3 Одинарный -81 2 7 -71, 25 Вещественный -74 4 8 -57,32 Двойной -52 2 9 84,16 Одинарный -66 1 10 -78,38 Вещественный 78 2

Требования к отчету:

Отчет выполняется в печатном виде с титульным листом в редакторе Microsoft Word. Должны быть описаны и пояснены все необходимые пре-образования. Результат должен быть представлен в разрядной сетке в со-ответствии с форматом числа. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Контрольные_работы\ Представление информации в памяти ЭВМ. doc.

Контрольная работа № 3.

Выполнение арифметических операций над двоичными числами с плавающей точкой в дополнительном коде. Цель работы:

приобретение навыков выполнение операций с информацией в ма-шинных кодах. Задание: Выполнить арифметические операции над двоичными числами с плавающей точкой в дополнительном коде: С=А+В.

В таблице ниже приведены десятеричные значения чисел А и В. С данными числами провести необходимые действия с пошаговой де-

тализацией всех этапов. Вычисления и перевод чисел произвести с точно-стью до 5 знака после запятой.

Краткий перечень заданий: № варианта Число А Число В

52

0 -1,355 0,345 1 4,6 -2,33 2 0,385 -2,45 3 -5,67 1,23 4 6,654 -4,114 5 -0,999 2,000 6 0,465 -1,065 7 -2,498 1,948 8 0,444 - 3,644 9 -5,309 0,199 10 6,111 -4,166

Требования к отчету: Отчет выполняется в печатном виде с титульным листом в редакторе

Microsoft Word. Все выполненные действия должны быть детализированы и подробно описаны. Источник теоретического материала

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\Контрольные_работы\ Преобразования кодов.doc

3.2.3. Описание курсового проекта (курсовой работы) Курсовая работа на тему «Разработка и реализация HTML документа». Цель курсового проекта: получение навыков создания связанных HTML-документов с ис-

пользованием специальных редакторов. Выполняя курсовую работу, студент должен освоить и изучить:

гипертекстовый язык разметки документа HTML 5;

организацию структуры сайта;

принципы построения системы навигации;

основы дизайна сайта, понятие шаблона сайта;

основы CSS – каскадных таблиц стилей;

особенности популярных браузеров и как они работают с тегами и стилями;

вёрстку страниц с использованием таблиц и фреймов;

типовые элементы веб-страницы;

оптимизация изображений и фоновых рисунков;

внедрение скриптов в html-документы;

использование активных изображений;

тестирование и отладка готового кода; Требования к сайту:

возможность получения обратной связи от посетителей сайта с использованием электронной почты;

53

пользовательский интерфейс (наглядность, доступность, инфор-мативность, удобство навигации).

Порядок и этапы выполнения курсовой работы Выполнение курсовой работы предполагает выполнение следующих

действий: Таблица 3. План работ по проектированию и реализации сайта.

№ Наименование работ

Результат

14. Получение зада-ния на проектиро-вание (темы сай-та)

Анализ требований к проекту сайта (см. табл.2)

Согласование вы-работанной идеи проекта сайта с заказчиком (пре-подавателем)

15. Подбор информа-ции по теме и ее структуризация

Обзор литературы и др. ис-точников

Информация для публикации

16. Построение логи-ческой структуры

Все разделы сайта, его функ-циональность, структура раз-делов, описание каждой функции сайта

Логическая струк-тура сайта

17. Определение тре-бований к физи-ческой реализа-ции проекта

Разработка структуры распо-ложения всех файлов сайта (каталогов, подкаталогов, файлов), требования к наиме-нованию файлов и каталогов, обоснование использования абсолютных и/или относи-тельных ссылок.

Физическая структура

18. Разработка дизай-на сайта

Разработка общей концепции дизайна сайта (фон, шрифт, коллекция изображений для кнопок)

Эскизы дизайна главной и внут-ренних страниц сайта. Файлы сти-левых таблиц.

19. Информационное наполнение

Верстка html-страниц html-страницы

20. Тестирование Проверка функциональности и наполнения сайта. Тестиро-вание сайта в различных брау-зерах и при различном разре-шении экрана и т.д.

Устранение выяв-ленных недостат-ков (не работаю-щих ссылок и т.д.).

21. Рабочая докумен-тация

Составление подробной до-кументации по сайту с целью возможной последующей поддержки и расширением

Описание логиче-ской, физической структур и дизай-на сайта.

54

проекта. План возможного развития сайта.

Перечень требований и критерии оценивания курсового проекта представлены в таблице 2.

Таблица 2. Требования и оценка курсового проекта.

Требования Оцен-ка

1. Нелинейная структура Web-страницы (т.е. наличие перекрест-ных ссылок между несколькими страницами).

2. Корректная навигация (например, возможность возврата на главную страницу с любой страницы, переход, якорные (ан-корные) ссылки). Система навигации понятна неподготовлен-ному посетителю.

3. Использование динамической компоновки страницы. 4. Тема курсового проекта раскрыта полностью и объем занимает

15-20 страниц формата А4 . 5. Эстетический вид (использование корректных цветовых схем,

единый дизайнерский стиль, корректное отображение при из-менении экранных настроек, шрифты, навигационные элемен-ты, охватывающие все разделы сайта, причем эти элементы должны всегда быть на виду).

6. Все картинки на сайте должны быть оптимизированы и иметь размер не более 15-20 кб.

7. Для картинок – альтернативный текст 8. Защита курсового проекта (с помощью какого ПО, знание ис-

пользованных тегов объяснить и обосновать выбор контекста сайта).)

3

4

5

9. Использование кадров (первая страница выполнена с использова-нием фреймов, остальные – таблиц).

10. . На первой странице сайта наличие адреса электронной почты для связи с автором.

11. Создание глоссария (переход в него и возврат) 12. Сведения об авторе (в виде резюме). 13. Тестирование сайта

сайт должен одинаково смотреться на мониторах с разреше-нием 640х480, 800х600, 1024х768, и т.д.;

web-страница должна одинаково выглядеть в любом браузере;скорость загрузки должна быть минимальной; 14. Использование активных изображений (изображение-карта), напри-мер, для использования кнопок или карты сайта. 15. Использование эффектов анимации (если не своих, то знать, как они созданы). 16. Перекодировщик кириллицы (java –скрипт или готовая программа) 17. Использование каскадных таблиц стилей (CSS)

55

Содержание отчета по курсовому проекту Отчет по курсовому проекту сдается на проверку преподавателю, по-

сле которой он может быть возвращен на доработку или принят, в резуль-тате чего студент допускается (или не допускается) к защите курсового проекта. По результатам защиты и реализации курсового проекта выстав-ляется оценка.

В состав отчета должны входить следующие разделы: 1. Задание. 2. Логическая структура страницы и ее обоснование. 3. Физическая структура страницы (перечень необходимых файлов

и их назначение, условия нахождения (хранения) файлов). 4. Шаблон дизайна (структура и расположение информации на

странице) 5. Исходный текст шаблона (HTML-код главной (домашней) стра-

ницы сайта, при использовании в ней фреймов привести текст всех стра-ниц, отображающихся при первоначальном открытии сайта)

6. Обязательно наличие листингов фрагментов HTML-кода, содер-жащих: изображение-карту, кадровую структуру (фрейм), ссылки (содер-жание) на главные разделы сайта.

7. Исходный текст файла стилевых таблиц. 8. Для HTML-документов, посвященных тестированию обязательно

наличие: - перечня всех тестовых вопросов и вариантов ответа на них (с

указанием верного); - листинга скрипта или cgi-сценария, осуществляющего обработку

результатов теста. 9. Порядок разработки сайта. 10. Тестирование сайта в различных браузерах и при различном раз-

решении экрана выявление достоинств и недостатков при работе различ-ных браузеров.

11. Список литературы (обязательна ссылка на источники сведений, использованных при создании страницы: книги, журналы, Internet адреса).

Все страницы отчета должны быть пронумерованы, в его начале должно быть приведено содержание. В отчет должен быть вставлен весь собранный материал, в виде приложения. Приложение должно быть от-форматировано. В зависимости от реализации сайта в состав отчет могут быть добавлены исходные тексты других страниц сайта (по указанию пре-подавателя). С отчетом сдается лазерный диск с HTML документом.

Возможные темы курсовой работы.

1. Операционные системы (функции, классификация) DOS, Windows, W2K, WinExp, Unix,…

2. Социальные сети Интернета. Обзор. Классификация. Характери-стики.

3. Иркутский государственный технический университет. Прошлое. Настоящее.

56

4. Что такое firewall. Принцип работы. Виды файерволов. 5. Вирусы. История компьютерных вирусов. Виды компьютерных

вирусов (Backdoor, Bot-сеть, Эксплойт, Hoax , Ловушки, Фарминг, Фи-шинг, Руткит. Скрипт-вирусы, Шпионское ПО, Зомби, и т.д.). Их характе-ристики и разновидности.

6. Twitter. Структура. Устройство. Особенности. Как им пользовать-ся.

7. Нетбук. Ноутбук. Достоинства и недостатки. История появления. Чипсет. Устройство. Основные характеристики. Какую роль в компьюте-рах он играет.

8. Torrent. Принцип работы. Обзор. Достоинства и недостатки. Тер-минология.

9. Менеджер закачек. Принцип работы. Обзор. Достоинства и недо-статки.

10. Стандарт, термины и определения по защите информации. Про-цессоры Intel и их характеристики. История развития. Выбор логической структуры процессора.

11. Когнитивные карты

Таблица3.График выполнения курсовой работы.

Недели занятий.

Этап выполненных работ

1-4 Подбор информации по теме и ее структуризация. Построение логической структуры. Разработка структуры расположения всех файлов сайта.

5-6 Разработка дизайна сайта. 7-10 Верстка html-страниц. 11-12 Тестирование. Проверка функциональности и наполнения

сайта. 13-15 Составление подробной документации по сайту и подготовка

отчета. 16-17 Защита курсовой работы

Источник теоретического материала Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Курсовая_работа_HTML

\курсовойНTML.doc Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Курсовая_работа_HTML

\Темы курсовых работ.doc Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Курсовая_работа_HTML

/LessHTML – уроки, помогающие изучить язык гипертекстовой разметки HTML.

Сервер каф.АС \ БахваловаЗА\Информатика\ Курсовая_работа_HTML \Методический материал – папка с документами, помогающими разраба-тывать HTML документ.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы сту-дентов.

57

Контрольные работы. Бахвалова З.А. Методические указания выполнению контрольных ра-

бот по курсу «Информатика» для специальностей по направлению «Ин-форматика и вычислительная техника», электронный ресурс. 2009г.

Курсовая работа Бахвалова З.А., Серышева И.А. Методические указания выполнения

курсовой работы для специальностей по направлению «Информатика и вычислительная техника», электронный ресурс, 2009г.

4. Применяемые образовательные технологии При реализации данной программы применяются образовательные

технологии, описанные в табл. 2. Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии

Технологии Виды занятий Лекции Лабр.

р. Практ./Сем. СРС Куросовой

проект

Слайд - материалы + + Виртуальное мо-делирование

Работа в команде Игра Проблемное обу-чение

Проектный метод Исследовательский метод

Тренинг Другие методы + + + + Применение метода указывать знаком +

Другие методы:

Использование американской образовательной технологии —«послушать — сговориться — обсудить», Эта техника имеет очевидные преимущества: способствует активному усвоению знаний, вовлекает в предметную работу студентов с любыми уровнями подготовки.

Белл-ланкастерская система обучения - форма взаимного обучения. Использование самих студентов в качестве преподавателя. Студенты учат-ся у успевающих студентов, которые для обучения товарищей получают инструкцию, чему и как надо учить по данной теме. Таким образом, сте-пень самостоятельности студентов увеличивается; деятельность препода-вателя сводится к инструктивно-информационной и контролирующей функциям.

Мангеймская система (дифференцированная). Организация избира-тельного обучения студентов. Избирательность заключается в делении

58

студентов на группы по способностям, уровню развития и степени подго-товленности.

7. Контрольно-измерительные материалы и оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной атте-стации по итогам освоения дисциплины

№ п/п

Наименование темы Формы и методы кон-троля и оценки

1. Системы счисления Защита контрольной работы №1

2. Представление информации в памяти ЭВМ

Защита контрольных работ №2 и №3

3. Операционные системы. Защита лабораторной работы № 1

4. Файловая структура операционных си-стем. Операции с файлами

Защита лабораторной работы №2

5. Технологии обработки текстовой инфор-мации.

Защита лабораторных работ №3 и №4

6. Электронные таблицы Защита лабораторной работы №5

7. Защита информации. Защита лабораторной работы №6

8. Допуск к экзамену. Итоговый тест 9. Итоговая аттестация Экзамен

7.1. Краткое описание контрольных мероприятий, применяемых контрольно-измерительных технологий и средств.

Для контроля качества освоения содержания дисциплины проводит-ся защита каждой из контрольных лабораторных работ, предусматриваю-щих проверку полученных в ходе работы навыков и знаний.

При защите лабораторной работы знания студента оцениваются по следующим критериям:

проверяется знание теоретического материала, необходимого для выполнения работы;

проверяется правильность и полнота выполнения лабораторной работы;

правильное оформление отчета. При защите контрольной работы знания студента оцениваются по

следующим критериям: правильность выполнения работы; оформление отчета согласно требованиям; знание теоретического материала. При сдаче экзамена знания студента оцениваются по следующим кри-

териям: наличие знаний теоретического материала;

59

правильность выполнения практического задания. 7.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной програм-

мы. Лабораторная работа или контрольная работа считаются защищен-

ными, если по каждому из приведенных выше пунктов студентом получе-на оценка не ниже 3 баллов по 5-бальной шкале.

Для получения допуска к экзамену по дисциплине в итоговом тесте необходимо набрать не менее 70% правильных ответов и ответить не ме-нее чем на 50% вопросов по каждой теме. На тест выделяется 1,5 часа вре-мени студенту выдается тест, включающий 46 тестовых заданий.

Экзамен считается сданным, если по каждому из приведенных выше пунктов студентом получена оценка не ниже 3 баллов по 5-бальной шкале.

7.3. Контрольно измерительные материалы для итоговой аттестации

по дисциплине Допуск к экзамену студенты получают в виде итогового теста. При-

мер тестовых заданий приведен ниже и включает в себя вопросы, на кото-рые дается четыре варианта ответов (правильные выделены жирным шрифтом).

При сдаче экзамена студент берет билет, который включает два теоре-тических вопроса, примеры вопросов приведены ниже и один практиче-ский вопрос, примеры практических вопросов приведены ниже.

Фрагмент итогового теста.

1. При разработке программного продукта состав и форма входных и выходных данных определяется на этапе…

1. постановки задачи; 2. разработки алгоритма решения; 3. тестирования; 4. сопровождения.

2. В интегрированной среде программирования компилятор… 1. воспринимает исходную программу и выполняет ее; 2. генерирует диаграмму связей между модулями; 3. отлаживает работу программы; 4. преобразует исходную программу в эквивалентную ей про-

грамму в машинных кодах.

3. Основой методологии объектно-ориентированного программирова-ния является…

1. вывод некоторого целевого утверждения; 2. описание системы в виде рекуррентных соотношений; 3. описание программной системы в терминах объектов и

связей между ними; 4. отказ от использования подпрограмм при реализации системы.

60

4. Подпрограмма Алг подпр1 (арг цел X, Y, рез цел F) нач

X:= X+1 Y:= Y*2

F:= X+Y кон вызывается на выполнение нач цел A,B,C A:= 3 B:= 5 Подпр1 (B, B, A) После этого значение переменной A будет равно…

1. 6; 2. 16; 3. 5; 4. 15.

5. Операционная система – это … 1. совокупность основных устройств компьютера; 2. система программирования на языке низкого уровня; 3. совокупность программ, используемых для работы с документа-ми;

4. комплекс программ, обеспечивающих согласованное управ-ление работой всех аппаратных устройств и программ ком-пьютера и доступ пользователя к ним.

6. В текстовом редакторе MS Word набран текст с ошибками (выделе-ны курсивом):

ЗАЧЕМ НУЖЕН ФЛАЖЕК «ИЗОБРАЖАТЬ КАК ЗНАЧЕК», ОБЪ-ЯСНЯТЬ, ПОЖАЛУЙ, НЕ ТРЕБУЕТСЯ.

Команда «Найти и заменить все» для исправления всех ошибок мо-жет иметь вид…

1. найти ЖЕ заменить на ЖО; 2. найти Е заменить на О; 3. найти ЧЕ заменить на ЧО; 4. найти ЕК заменить на ОК.

7. Представлен фрагмент электронной таблицы MS Excel

61

После включения автофильтра установки фильтров по полям: Физика =4 Информатика >3 на экране будут отображены записи о студентах…

1. Иванов А.Л., Яруллина А.Ч., Минасов Ш.З.; 2. Иванов А.Л., Петров К.З., Яруллина А.Ч., Винокуров А.А., Мина-сов Ш.З.;

3. Петров К.З., Яруллина А.Ч., Винокуров А.А., Минасов Ш.З.; 4. Яруллина А.Ч., Минасов Ш.З

8. Если размер кластера 512 байт, а размер файла 768 байт, то на диске под него будет занято (то есть недоступно для других файлов) ____________ кластер(а).

1. два; 2. полтора; 3. три; 4. один.

9. Запись числа в ячейке электронной таблицы MS Excel в виде 1.1Е+11 соответствует числу…

1. 1,10000000001; 2. 0,00000000011; 3. 1,00000000011; 4. 110000000000.

10. Системным программным обеспечением является … 1. OS/2; 2. ORACLE; 3. TCP/IP; 4. «1С Предприятие».

11. Минимальное количество прямоугольников для изображения с по-мощью векторного графического редактора фигуры

равно … 1. 5; 2. 3; 3. 6; 4. 4.

62

12. Пошаговую трансляцию и немедленное выполнение операторов ис-ходной программы осуществляет …

1. драйвер; 2. ассемблер; 3. интерпретатор; 4. компилятор.

13. Языком разметки данных является … 1. SQL; 2. ADA; 3. XML; 4. Java.

14. Использование рекурсивных вычислений предполагает … 1. обращение подпрограммы к самой себе; 2. размножение подпрограммой самой себя; 3. заражение подпрограммой самой себя; 4. удаление подпрограммой самой себя.

15. К эвристическим алгоритмам относится(ятся)…

1. алгоритмы «разделяй и властвуй»; 2. алгоритмы, реализующие методы статистической обработки; 3. сортировка слиянием; 4. алгоритмы, использующие опыт экспертов

Пример вопросов для итоговой аттестации.

1. Информация. Понятие информации. Концепции информации. 2. Информация. Свойства информации. 3. Информация. Дополнительные свойства информации. 4. Информация. Формы сигналов. 5. Информация. Количество информации, равновероятностные события.

Энтропия. 6. Информация. Количество информации, неравновероятностные события.

Энтропия. 7. Информация. Количество информации, Алфавитный подход к измере-

нию информации 8. Кодирование числовой и графической информации. 9. Кодирование текстовой информации и звука. 10. Информатика. Меры количества информации. 11. Основные функции компьютера. Схема работы компьютера. 12. Команда, схема взаимодействия. Выполнение команды. 13. Системы счисления (основание, полином, понятие разряда, длина чис-

ла). 14. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. 15. Перевод чисел из любой системы счисления в десятичную и наоборот.

Примеры практических вопросов на экзамене.

63

1. На вакантную должность претендуют 16 кандидатов, подавших заявки лично, 8 - приславших их по почте и 4 - приславших заявки по Интернету. Ин-формация, заключенная в сообщении о том, что выбран кандидат, лично подав-ший заявку, по сравнению с информацией в сообщении о том, что выбран кан-дидат, приславший заявку по почте...

2. Автоматическое устройство осуществило перекодировку инфор-мационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в КОИ-8 в Unicode. Какова длина нового сообщения в байтах, если при этом информационное сообщение увеличилось на 1386 (байт).

3. Вы учитесь в политехническом университете. Сколько информации содержит сообщение о том, что вы учитесь на первом курсе?

4. Растровый графический файл содержит цветное изображение с па-литрой из 256 цветов размером 10 х 10 точек. Каков информационный объ-ем этого файла

5. Известно, что видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Разрешающая способность экрана 640 на 200. Сколько страниц экрана од-новременно разместится в видеопамяти при палитре из 16 цветов;

6. . Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрово-го звука на жестком диске или любом другом цифровом носителе, запи-санного с частотой 44.1 кГц и разрядностью 16 бит.

7. Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц.

8. 256-цветный рисунок содержит 1 Кбайт информации. Из скольких точек он состоит?

9. Вычислите значение выражения 102+108+1016в двоичной системе счисления

10. Дано целое десятичное число Х=-3710 . Напишите его 8-битный дополнительный код...

Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины

Основная учебная литература 1. Информатика: Учебник для вузов/ В.А.Острейковский.-2-еизд.-

М.Высш. шк., 2004.-511с.……

2. Информатика. Базовый курс : [учеб. пособие для втузов / С. В. Си-монович[и др.]; Под ред. С. В. Симоновича. - 2-е изд. . - СПб.и др.: Питер, 2005. - 639 с. : a-ил. - (Учебник для вузов)

4.1. Дополнительная учебная и справочная литература. Козырев, А. А. Информатика : учебник / А. А. Козырев . - СПб.: Ми-

хайлов, 2002. - 510 с. : a-ил. - (Высшее профессиональное образование)

Электронные образовательные ресурсы:

4.1.1. Ресурсы ИрГТУ, доступные в библиотеке университета или в локальной сети университета.

1. Информатика. Конспект лекций по курсу «Информатика» для студентов специальностей факультета кибернетики. Бахвалова З.А.. - Ир-

64

кутск, Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2006. - 107 с.

8.3.2. Ресурсы сети Интернет

1. http://kpolyakov.narod.ru/prog/logic.htm Логика тренажер для изу-чения логических элементов;

2. http://delphibasics.ru/ Основы Delphi программирования. Все базо-вые термины (основные процедуры, функции);

3. http://ruseti.ru/ Лекции, конспекты, курсовые, задачи, лаборатор-ные.

4. http://flash-library.narod.ru/Ch-Informatics/lektion/main.html Кафедра информационных и коммуникационных технологий РГПУ им.А.И.Герцена. Лекционный курс. Информатика;

5. http://256bit.ru/informat/ Электронный учебник по информатике. 5. Рекомендуемые специализированные программные средства 1. операционная система Windows, версия не ниже XP; 2. пакет Microsoft Office версия 2010; ……… 3. антивирусный пакет DrWeb; 4. архиватор WinRar; 5. программа оболочка Far; 6. среда визуального программирования Delphi 7.0; 7. система дистанционного обучения и тестирования iLogos. 6. Материально-техническое обеспечение дисциплины Обеспечение лекций: Лекционная аудитория с демонстрационным оборудованием. Обеспечение лабораторных работ: Компьютерный класс, укомплектованных 25 ПЭВМ типа IBM PC с

наличием мультимедийного оборудования, локальной сети и подключени-ем к Интернет, принтеры