Информатика конспект лекций иопа

Обновлено: 05.07.2024

4 4 Оглавление Пример расчета характеристик амплитудномодулированного сигнала Системы передачи данных Основные понятия Описание модели передачи данных Пример реализации системы передачи данных Проблемы передачи данных Согласование физических характеристик сигнала и канала связи Организация обмена данными (способы передачи и способы обмена) Линии связи Модуляция Цифровое кодирование (модуляция сигнала носителя дискретными сигналами) Кодирование информации Типы кодов Кодирование как средство контроля передаваемой информации Систематические коды Оценка корректирующей способности кода Декодирование информации. Исправление ошибок Методы эффективного кодирования Сжатие данных Пример сжатия текстовой информации Сетевые технологии передачи данных Компьютерные сети (основные определения и понятия) Использование сетевых технологий Глобальные сети Локальные сети Многоуровневая организация сетей Требования к современным вычислительным сетям Глава 4. Компьютерные средства обработки информации Общая характеристика вычислительных средств обработки информации Аналоговые вычислительные машины Электронные вычислительные машины Тенденции развития компьютерных средств обработки информации Этапы решения задачи на ЭВМ Алгоритмы. Требования к алгоритмам

5 Оглавление Компьютер как средство автоматизированной обработки информации Основные понятия. Принципы организации ЭВМ Представление информации в ЭВМ Формы представления численных данных в ЭВМ Машинные коды Команды в ЭВМ Логические основы построения ЭВМ Алгебра логики. Основные понятия Основные законы булевой алгебры Представление функций алгебры логики Комбинационные схемы Пример практического применения алгебры логики Цифровые автоматы Структурная организация ЭВМ фон Неймана Обобщенная структурная схема ЭВМ Центральный процессор Память ЭВМ Устройства ввода-вывода Система команд ЭВМ Порядок загрузки и выполнение программы типовой ЭВМ общего назначения Пример разработки программы и ее реализация Основные характеристики ЭВМ Структурная организация персонального компьютера (IBM PC) Выполнение арифметических и логических операций в ЭВМ Операционный блок Сложение целых двоичных чисел Вычитание целых двоичных чисел Умножение целых двоичных чисел Деление целых двоичных чисел Выполнение в ЭВМ логических операций Программное обеспечение эвм Общая характеристика Системное программное обеспечение ЭВМ Инструментарий программного обеспечения Прикладное программное обеспечение (пакеты прикладных программ) Исполнение программы Пример реализации программ на языках программирования Pascal и Си Литература

10 10 Глава 1. Что такое информатика информации стояла перед человечеством на всех этапах его развития, начиная с эпохи, когда основным носителем являлась бумага, и до появления ЭВМ и систем обработки информации на их основе. Информатика и до появления ЭВМ и после остается одним и тем же атрибутом деятельности общества. Только до появления ЭВМ она была бумажной, а с появлением ЭВМ стала безбумажной (компьютерной). По В. М. Глушкову, информатика есть некоторая методология работы с информацией, присущая любому сколько-нибудь цивилизованному обществу независимо от того, какими средствами оно располагает. И сущность информатики заключается в формировании такой информационной среды, в которой имелись бы все объективные предпосылки для наиболее рационального информационного обеспечения деятельности во всех сферах жизни. Естественно, что создание такой среды предполагает в современных условиях всеобщую компьютеризацию, но она рассматривается лишь как компонент, хотя и очень важный, общей инфраструктуры информационной среды. Развитие и эффективное использование вычислительной техники действительно оказали сильное влияние на формирование информатики и выделение ее в самостоятельное направление. Но это только внешнее проявление скрытого внутреннего процесса. Действительной причиной появления не только вычислительной техники, но и информатики послужили информационные потребности общества и объективная необходимость резкого повышения эффективности обработки информации. Таким образом, информатика не сводится только к проблемам автоматизации обработки информации с помощью средств вычислительной техники (ВТ), а представляет собой научно-методологический базис рационального решения информационных проблем общества. Из анализа обеих концепций следует, что информатика это комплекс научных, технических, социальных и других проблем, связанных с методами и средствами получения и обработки информации в разных областях человеческой деятельности, включающей различные разделы современных знаний и технологий, таких как: создание новых средств накопления информации на машиночитаемых носителях магнитных и оптических дисках; развитие средств связи, обеспечивающих доставку информации в любую точку системы без существенных ограничений во времени и расстоянии; автоматизированная обработка информации с помощью ЭВМ по заданным алгоритмам (сортировка, классификация, представление в нужной форме, преобразование и др.).

12 12 Глава 1. Что такое информатика направлениям, неизбежным сокращением старых рабочих мест, их переоснащением, необходимостью трудоустройства освободившихся людей, перемещения их в другие регионы и др. Информационная политика будущего представляется сегодня как подключение различных абонентов к разветвленным компьютерным системам, опирающимся на гигантские банки данных и базы знаний и способным выдавать нужную информацию в удобном для абонентов виде. Банк данных сложная система, включающая в себя две компоненты: 1) базу данных (БД) средство накопления и организации больших объемов информации об объектах некоторой предметной области, а также технические, языковые и организационно-методические средства, обеспечивающие централизованное накопление и коллективное многоцелевое использование данных. Примером БД в инженерных приложениях являются каталоги интегральных микросхем; 2) систему управления базами данных (СУБД) совокупность языковых и программных средств, с помощью которых база данных создается и поддерживается при эксплуатации. Базы знаний (БЗ) в отличие от баз данных не только хранят множество данных, но и отражают отношения между ними. Знания в отличие от данных хранят не сведения о каком-либо единичном конкретном факте, а информацию о том, как устроены все факты определенного типа. Целью информатики как учебной дисциплины является рассмотрение с позиций системного подхода всей совокупности вопросов, связанных с получением и обработкой информации в ходе учебного процесса Место информатики среди других наук. Роль в развитии общества Информатика как широкая сфера научных знаний возникла на стыке нескольких фундаментальных и прикладных наук: философии и психологии через учение об информации и теорию познания; математики через теорию математического моделирования, дискретную математику, математическую логику и теорию алгоритмов;

13 1.4. Характерные особенности современного этапа развития 13 кибернетики через теорию информации и теорию управления; лингвистики через учение о формальных языках и знаковых системах. Можно выделить задачи, которые являются общими для всех наук при обработке на ЭВМ информации о проводимых экспериментах и исследователях: сбор данных и запись их в запоминающее устройство в таком виде, который позволит повторно их считывать и анализировать; преобразование данных к виду, удобному для исследования: графики, таблицы, номограммы; обработка данных по разработанным алгоритмам и программам; отображение информации и ее выдача; передача результатов другим участникам эксперимента, находящимся на расстоянии. Научным фундаментом для решения перечисленных задач является информатика. Чрезвычайно велика ее роль и в развитии общества. С ней связывают прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий и др., что приводит к значительным изменениям в разных сферах деятельности общества: науке, производстве, образовании, медицине и др Характерные особенности современного этапа развития технического прогресса Резкое возрастание роли и значения информации Объем информации, необходимой для нормального функционирования современного общества, растет примерно пропорционально квадрату развития производственных сил. Сегодня доля рабочей силы, занятой вопросами обеспечения общества информацией в развитых странах, начинает превышать долю рабочей силы, занятой непосредственно в сфере производства, что свидетельствует о том, что идет процесс перехода от индустриального общества к информационному, в ходе которого происходит проникновение информационных технологий во все сферы жизнедеятельности общества: производство, космонавтику, энергетику, транспорт, банковские системы, медицину, сферу образования и науки и др., в том числе и связанные с принятием ответственных решений управление атомными реакторами, стратегическими ядерными силами и др.

18 18 Глава 1. Что такое информатика Оптический компьютер устройство обработки информации с использованием света. Поскольку длина световой волны мала, то существует возможность обработки информации с высокой скоростью. Световая обработка информации применяется и в традиционных средствах вычислительной техники (сканеры, оптические приводы, лазерные принтеры), подсистемах связи и передачи информации (оптическое волокно). Преимущество оптических компьютеров заключается в высокой плотности массивов оптических элементов, недостижимой в электронных сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Оптические компьютеры широко используются при обработке изображений, поскольку изображение естественный двухмерный операнд. Примером оптического компьютера является коммерческий процессор Enlight 256, созданный в Израиле. Это гибридный компьютер: ядро оптическое (цифровой процессор с оптическим ускорителем), все остальное электронное. Компьютер на базе Enlight 256 способен обрабатывать 15 видеоканалов стандарта HDTV в режиме реального времени и позволяет создать новое направление в голографическом 3DTV. Квантовый компьютер (КК) будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципу квантовой механики. В качестве физических явлений, используемых основой для логических элементов компьютера, предлагается использовать взаимодействие одиночных поляризованных фотонов или лазерного излучения с веществом или отдельными атомами, квантовые точки, ядерный магнитный резонанс, объемный спиновый резонанс. Наиболее реальной на сегодня является реализация квантовых компьютеров, использующих объемный спиновый резонанс. Вопросами разработки квантовых компьютеров занимается ряд ведомств и фирм США, производящих ЭВМ. Один из ведущих центров в этой сфере находится в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Исследования ведутся над двумя различными архитектурами компьютеров типа клеточного автомата и в виде сети логических элементов. Принципиальных преимуществ ни одна из этих архитектур не дает. Квантовый компьютер считается наиболее перспективным проектом. Если классический процессор в каждый момент времени может находиться ровно в одном из состояний, то квантовый одновременно во всех базисных состояниях, поэтому его производительность при решении задач оптимизации, нахождении кратчайшего пути в сотни раз превосходит производительность современных компьютеров. Квантовые компьютеры, выпускаемые уже более десяти лет канадской фирмой Dwave, постоянно совершенствуются от 16-кубитово-

19 1.4. Характерные особенности современного этапа развития 19 го компьютера в 2007 г. до нового 512-кубитового процессора Vesuvius в декабре 2012 г. Криогенная (сверхпроводящая СП) ЭВМ компьютер, элементная база которого использует явление сверхпроводимости, т.е. резкого падения сопротивления материала при охлаждении до температур, близких к абсолютному нулю. СП-ключ (криотрон) обеспечивает два устойчивых состояния сверхпроводимости. Криокомпьютер вне конкуренции по потребляемой мощности и временным потерям при передаче сигналов. В современных сверхпроизводительных суперэвм, содержащих транзисторов на процессор, острой является проблема сокращения потребляемой многокиловаттной мощности. В криогенных компьютерах благодаря охлаждению их до температуры 4,2 K, при которой тепловые потери незначительны, уровень информационного сигнала составляет 1 мв по сравнению с 1 В у транзисторов. Если у биполярных транзисторов энергопотребление составляет 1 мвт на вентиль, у полевых транзисторов сотни микроватт, то у СП-элементов единицы микроватт. В современных ЭВМ 40% времени цикла теряется на межэлементных соединениях на кристалле. С использованием СП-элементов эта проблема также решается, так как СП-полосковая линия является идеальным средством передачи сигналов без искажения и затухания. Совершенно новый тип вычислительной техники нейрокомпьютеры (биокомпьютеры). Нейрокомпьютер вычислительное устройство, реализующее механизм функционирования нейросетей (нервной системы человека и животных). Во всех ЭВМ с архитектурой фон Неймана используется принцип программного управления, согласно которому любая задача, решаемая на машине, должна быть представлена алгоритмом. Однако на практике встречается целый ряд задач, для которых либо нелегко, либо невозможно разработать алгоритм решения. Это так называемые трудноформализуемые или неформализуемые задачи. К ним относятся задачи распознавания изображений, звука и т.д. В то же время в ряде случаев человек решает эти проблемы гораздо эффективнее ЭВМ, что и привлекло ученых-кибернетиков к изучению нейросетей и разработке их математической модели. На основе разработанных моделей можно программно сымитировать поведение нейросетей или реализовать их функции на нейрокомпьютере техническом базисе вычислительного устройства будущего. В нейросетевом логическом базисе возможно также более эффективное решение задач, не относящихся к трудноформализуемым.

Содержит четыре раздела. В первых трех приводятся понятия и определения, соответствующие индустрии информатики, место ее среди других наук, основные черты информационного общества. Рассматриваются основные свойства информации, оценка количества и качества, фазы обращения, задачи и методы обработки с использованием новых технологий, теоретические вопросы, связанные с передачей информации, аспекты технической реализации проблемы, а также технические средства передачи и их особенности.
Четвертый раздел посвящен вопросам обработки информации с помощью средств вычислительной техники. Даются общие подходы к решению задачи на компьютере, этапы решения задачи, представление информации в ЭВМ, функционально-структурная организация компьютера, выполнение арифметических и логических операций, компьютерные сети.
Предназначено для студентов вузов дневного и заочного отделений, бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 552800, 654600 "Информатика и вычислительная техника" и 075200 "Компьютерная безопасность". Может быть использовано также студентами других специальностей и пользователями, занимающимися компьютерной обработкой информации.

Амелин Р.В., Блинков Ю.А. и др. Основные понятия информатики

формат pdf
размер 1.04 МБ
добавлен 18 января 2011 г.

Учебное пособие. - Саратов: Изд-во СГУ, 2003. - 82 c. Учебное пособие по дисциплине "Информатика и программирование" для специальностей "Прикладная информатика в экономике" и "Прикладная информатика в юриспруденции". Основные понятия информатики Информационные технологии и программирование Вычислительные структуры Языки программирования высокого уровня

Астахова Е.В. Введение в информатику

формат pdf
размер 2.68 МБ
добавлен 06 марта 2011 г.

Афанасьев М.П., Глозштейн Н.В. Информатика

формат pdf
размер 1003.48 КБ
добавлен 06 декабря 2010 г.

Учебное пособие. Ч.I. - СПб: СЗТУ, 2003. - 91 с. Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта по направлению подготовки бакалавров553000 - "Системный анализ и управление". Учебное пособие состоит из трех частей. В нем рассматриваются возможности, предоставляемые современным программным обеспечением для сопровождения и автоматизации научной и учебной деятельности. В первой части рассматриваются основные при.

Власов В.А., Машковцев И.В., Корзик М.В. Математика и информатика

формат pdf
размер 1.13 МБ
добавлен 21 февраля 2011 г.

Учебное пособие. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета. 2007. - 100 с. По предмету"Математика и информатика" в последние годы появились пособия и учебники центральных издательств, однако для них характерно преобладание математического материала. Кроме того, предлагаемый в них материал морально стареет вследствие динамично развивающейся области знаний, прежде всего в информатике. В пособии приведены основные св.

Воронов М.В., Хватова Ф.Л., Дроботун Н.В., Ермина М.А., Кравец Т.А., Кайдалова М.Н. Информатика. Часть 2

формат djvu
размер 1.27 МБ
добавлен 12 января 2011 г.

Учебное пособие. - СПБ.: СПГУТД, 2005. - 68 с. Пособие включает в себя основные сведения о ПК, его программном обеспечении и работе в ОС Windows и пакете MS Office. Материал приводится в доступной форме и может быть использован студентами при изучении цикла "Информатика".

Протасова И.В. Практикум по использованию персонального компьютера

формат pdf
размер 292.6 КБ
добавлен 20 января 2011 г.

Методическая указания. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2001. - 32 с. Предлагаемое учебное пособие предназначено для практических занятий в курсе "Информатика (Информационные технологии)" на химическом факультете Воронежского госуниверситета. Необходимость создания данных методических указаний обусловлена отсутствием доступных практических руководств по обучению студентов использованию программного обеспечения персональных компьютеров. Методические указани.

Саитова Г.И., Путинцева М.А., Приходченко А.П., А.В. Саитов А.В. Учебное пособие для выполнения курсовых работ по дисциплине Информатика

формат pdf
размер 1.42 МБ
добавлен 18 февраля 2011 г.

Терехов А.В., Селезнев А.В. и др. Информатика

формат pdf
размер 799.64 КБ
добавлен 20 января 2011 г.

Учебное пособие. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2004. - 100 с. Представлен материал, необходимый при изучении дисциплины "Информатика". Наряду с основами информатики в пособии достаточно внимания уделено средствам автоматизации работы в офисе: работе с правовыми информационными системами (ИС "Гарант"), профессиональной работе с текстовыми процессорами (на примере MS Word), электронными таблицами MS Excel и системами управления базами данных (MS Access).

Терехов А.В., Селезнев А.В., Чернышов В.Н. Информатика

формат pdf
размер 734.11 КБ
добавлен 20 июня 2011 г.

Учебное пособие. – Тамбовск. гос. техн. ун-т, Тамбов, 2003. - с. Представлен материал, необходимый при изучении дисциплины "Информатика". Наряду с основами информатики в пособии достаточно внимания уделено средствам автоматизации работы в офисе: работе с правовыми информационными системами (ИС "Гарант"), профессиональной работе с текстовыми процессорами (на примере MS Word), электронными таблицами MS Excel и системами управления базами данных (MS.

Трутнева Л.И. Информатика

формат doc
размер 2.28 МБ
добавлен 06 ноября 2011 г.

Также данная книга доступна ещё в библиотеке. Запишись сразу в несколько библиотек и получай книги намного быстрее.

Посоветуйте книгу друзьям! Друзьям – скидка 10%, вам – рубли

По вашей ссылке друзья получат скидку 10% на эту книгу, а вы будете получать 10% от стоимости их покупок на свой счет ЛитРес. Подробнее

Объем: 258 стр.
Жанр:и нформатика и вычислительная техникаРедактировать

Эта и ещё 2 книги за 299 ₽

По абонементу вы каждый месяц можете взять из каталога одну книгу до 600 ₽ и две книги из персональной подборки.Узнать больше

Излагаются основные понятия и определения, составляющие основу индустрии информатики, рассматриваются основные свойства, виды информации и соответствующие меры, оценка количества и качества информации, передача, преобразование и обработка с помощью

Рассматривается классификация компьютеров, структурно-функциональная организация, логические основы построения, организация памяти и работа с ней, выполнение арифметических и логических операций, форматы команд, способы адресации данных, программное

обеспечение. Приводятся примеры реализации программ на языках Pascal и Си, а также пример создания исходного модуля, преобразование его в исполняемый модуль типа COM с последующей отладкой.

Для студентов вузов дневного и заочного отделений, бакалавров, инженеров и магистров, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" и специальности "Математическое обеспечение и администрирование информационных систем", а также

студентов других специальностей, занимающихся компьютерной обработкой информации.

Читайте также: