- •Конспект лекций
- •«Информатика»
- •Глава 1. Введение в информатику 7
- •Глава 2. Общие принципы организации и работы компьютеров 14
- •Глава 3. Классификация компьютеров 58
- •Глава 4. Программное обеспечение компьютеров 68
- •Глава 5. Арифметические основы компьютеров 89
- •Глава 6. Логические основы компьютеров 107
- •Глава 7. Основы числового кодирования 123
- •Глава 8. Информационные технологии безопасности и защиты 133
- •1.2. Что такое информация?
- •1.3. В каком виде существует информация?
- •1.4. Как передаётся информация?
- •1.5. Как измеряется количество информации?
- •1.6. Что можно делать с информацией?
- •1.7. Какими свойствами обладает информация?
- •1.8. Что такое обработка информации?
- •1.9. Что такое информационные ресурсы и информационные технологии?
- •1.10. Что понимают под информатизацией общества?
- •Лекция 2 Глава 2. Общие принципы организации и работы компьютеров
- •2.1. Что такое компьютер?
- •2.2. Как устроен компьютер?
- •2.3. На каких принципах построены компьютеры?
- •1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- •2.4. Что такое команда?
- •2.5. Как выполняется команда?
- •2.6. Что такое архитектура и структура компьютера?
- •2.7. Что такое центральный процессор?
- •2.8. Как устроена память?
- •2.9. Какие устройства образуют внутреннюю память? в состав внутренней памяти входятоперативная память, кэш-память и специальная память.
- •1. Оперативная память
- •3. Специальная память
- •2.10. Какие устройства образуют внешнюю память?
- •1. Накопители на гибких магнитных дисках
- •2. Накопители на жестких магнитных дисках
- •3. Накопители на компакт-дисках
- •4. Записывающие оптические и магнитооптические накопители
- •5. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках
- •2.11. Что такое аудиоадаптер?
- •2.12. Что такое видеоадаптер и графический акселератор?
- •2.13. Что такое клавиатура?
- •2.14. Что такое видеосистема компьютера?
- •1. Монитор на базе электронно-лучевой трубки
- •2. Жидкокристаллические мониторы
- •3. Сенсорный экран
- •2.15. Что такое принтер, плоттер, сканер?
- •2.16. Что такое модем и факс-модем?
- •2.17. Что такое манипуляторы?
- •2.18. Как устроен компьютер?
- •2.19. Какие основные блоки входят в состав компьютера?
- •2.20. Что собой представляет системная плата?
- •Лекция 3
- •2.21. Как организуется межкомпьютерная связь?
- •2.22. Что такое компьютерная сеть?
- •Наиболее распространенные виды топологий сетей:
- •2.23. Как соединяются между собой устройства сети?
- •2.24. Как классифицируют компьютерные сети по степени географического распространения?
- •2.25. Как соединяются между собой локальные сети?
- •2.26. Как работают беспроводные сети?
- •2.27. Что такое сеть Интернет и как она работает?
- •Как можно связаться с Интернет?
- •Как связываются между собой сети в Интернет?
- •Каким образом пакет находит своего получателя?
- •2.28. Основные возможности, предоставляемые сетью Интернет
- •1. World Wide Web — главный информационный сервис
- •2. Электронная почта
- •3. Система телеконференций Usenet (от Users Network)
- •4. Системы информационного поиска сети Интернет
- •Системы, основанные на предметных каталогах
- •Автоматические индексы
- •5. Программа пересылки файлов Ftp
- •6. Программа удалённого доступа Telnet
- •2.29. Что такое мультимедиа и мультимедиа-компьютер?
- •2.30. Компьютерные вирусы
- •Лекция 4 Глава 3. Классификация компьютеров
- •3.1. По каким критериям классифицируют компьютеры?
- •3.2. На чем основана классификация по поколениям?
- •3.3. Какие компьютеры относятся в первому поколению?
- •3.4. Какие компьютеры относятся ко второму поколению?
- •3.5. В чем особенности компьютеров третьего поколения?
- •3.6. Что характерно для машин четвёртого поколения?
- •3.7. Какими должны быть компьютеры пятого поколения?
- •3.8. На какие типы делятся компьютеры по условиям эксплуатации?
- •3.9. На какие типы делятся компьютеры по производительности и характеру использования?
- •3.10. Какие существуют типы портативных компьютеров?
- •Лекция 5 Глава 4. Программное обеспечение компьютеров
- •4.1. Что такое программное обеспечение?
- •4.2. Как классифицируется программное обеспечение?
- •4.3. Какие программы называют прикладными?
- •4.4. Какова роль и назначение системных программ?
- •4.5. Что такое операционная система?
- •4.6. Что такое файловая система ос?
- •4.7. Какова структура операционной системы ms dos?
- •4.8. Что такое программы-оболочки?
- •4.9. Что собой представляют операционные системы Windows, Unix, Linux ? Операционные системы Windows
- •Операционная система Unix
- •Операционная система Linux
- •4.10. Что такое транслятор, компилятор, интерпретатор?
- •4.11. Что такое системы программирования?
- •4.12. Для чего нужны инструментальные программы?
- •4.13. Что такое текстовый редактор?
- •4.14. Что такое графический редактор?
- •4.15. Каковы возможности систем деловой и научной графики?
- •4.16. Что такое табличный процессор?
- •4.17. Что такое системы управления базами данных?
- •4.18. Что такое библиотеки стандартных подпрограмм?
- •4.19. Что такое пакеты прикладных программ?
- •4.20. Что такое интегрированные пакеты программ?
- •4.21. Что такое органайзеры?
- •4.22. Что такое сетевое программное обеспечение?
- •Функции и характеристики сетевых операционных систем (ос)
- •Лекция 6 Глава 5. Арифметические основы компьютеров
- •5.1. Что такое система счисления?
- •5.2. Как порождаются целые числа в позиционных системах счисления?
- •5.3. Какие системы счисления используют специалисты для общения с компьютером?
- •5.4. Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры — двоичной?
- •5.5. Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления?
- •5.6. Как перевести целое число из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления?
- •5.7. Как перевести правильную десятичную дробь в любую другую позиционную систему счисления?
- •5.8. Как перевести число из двоичной (восьмеpичной, шестнадцатеpичной) системы в десятичную?
- •5.9. Сводная таблица переводов целых чисел из одной системы счисления в другую
- •5.10. Как производятся арифметические операции в позиционных системах счисления?
- •5.11. Как представляются в компьютере целые числа?
- •5.12. Как компьютер выполняет арифметические действия над целыми числами? Сложение и вычитание
- •Умножение и деление
- •5.13. Как представляются в компьютере вещественные числа?
- •5.14. Как компьютер выполняет арифметические действия над нормализованными числами?
- •Сложение и вычитание
- •Умножение
- •Деление
- •Лекция 7 Глава 6. Логические основы компьютеров
- •6.1. Что такое алгебра логики?
- •6.2. Что такое логическая формула?
- •6.3. Какая связь между алгеброй логики и двоичным кодированием?
- •6.4. В каком виде записываются в памяти компьютера и в регистрах процессора данные и команды?
- •6.5. Что такое логический элемент компьютера?
- •6.6. Что такое схемы и, или, не, и—не, или—не?
- •6.7. Что такое триггер?
- •6.8. Что такое сумматор?
- •6.9. Какие основные законы выполняются в алгебре логики?
- •Основные законы алгебры логики
- •6.10. Как составить таблицу истинности?
- •6.11. Как упростить логическую формулу?
- •6.12. Что такое переключательная схема?
- •Лекция 8 Глава 7. Основы числового кодирования
- •7.1. Кодирование информации
- •Схемы кодирования
- •Аналоговое кодирование
- •Табличное кодирование
- •Числовое кодирование
- •7.2. Кодирование чисел и текстов
- •Кодирование положительных целых чисел
- •Кодирование целых чисел со знаком
- •Кодирование действительных чисел
- •7.3. Кодирование текстов
- •Система кодирования windows 1251
- •7.4. Кодирование изображений математическая модель изображения
- •Разрешение изображения
- •Психофизиологические модели изображения
- •7.5. Форматы записи изображений
- •7.6. Кодирование и запись видео
- •7.7. Кодирование и запись звука
- •Лекция 9 Глава 8. Информационные технологии безопасности и защиты
- •8.1. Общие положения защиты информации
- •8.2. Несанкционированные действия и методы воздействия на информацию, здания, помещения и людей
- •8.2.1. Основные виды и причины несанкционированных воздействий на информацию, здания, помещения и людей
- •8.2.2. Вирусы
- •8.2.3. Воздействия на информацию, здания, помещения, личную безопасность пользователя и обслуживающий персонал
- •8.3. Средства и методы защиты информации, зданий, помещений и людей в них
- •8.3.1. Основные средства и методы защиты информации
- •8.3.2. Программные и технические средства защиты
- •8.4. Мероприятия по обеспечению сохранности и защиты
- •Лекция 10 Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки
- •10.1. Что такое алгоритм?
- •10.2. Что такое "Исполнитель алгоритма"?
- •10.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?
- •10.4. В какой форме записываются алгоритмы?
- •10.5. Что такое словесный способ записи алгоритмов?
- •10.6. Что такое графический способ записи алгоритмов?
- •10.7. Что такое псевдокод?
- •10.8. Как записываются алгоритмы на школьном алгоритмическом языке? Основные служебные слова
- •Команды школьного ая
- •Пример записи алгоритма на школьном ая
- •10.9. Что такое базовые алгоритмические структуры?
- •10.10. Какие циклы называют итерационными?
- •10.11. Что такое вложенные циклы?
- •Пример вложенных циклов для
- •Пример вложенных циклов пока
- •10.12. Чем отличается программный способ записи алгоритмов от других?
- •10.13.Что такое уровень языка программирования?
- •10.14. Какие у машинных языков достоинства и недостатки?
- •10.15. Что такое язык ассемблера?
- •10.16. В чем преимущества алгоритмических языков перед машинными?
- •10.17. Какие компоненты образуют алгоритмический язык?
- •10.18. Какие понятия используют алгоритмические языки?
- •10.19. Что такое стандартная функция?
- •10.20. Как записываются арифметические выражения?
- •Примеры записи арифметических выражений
- •10.21. Как записываются логические выражения?
- •Примеры записи логических выражений, истинных при выполнении указанных условий.
- •Лекция 11 Технология подготовки и решения задач с помощью компьютера
- •11.1. Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?
- •11.2. Что называют математической моделью?
- •11.3. Какие основные этапы содержит процесс разработки программ?
- •11.4. Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер?
- •11.5. Для чего нужны отладка и тестирование?
- •11.6. В чем заключается отладка?
- •11.7. Что такое тест и тестирование?
- •11.8. Какими должны быть тестовые данные?
- •11.9. Из каких этапов состоит процесс тестирования?
- •11.10. Каковы характерные ошибки программирования?
- •11.11. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы?
- •11.12. Какие ошибки не обнаруживаются транслятором?
- •11.13. В чем заключается сопровождение программы?
4.4. Какова роль и назначение системных программ?
Системные программывыполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом.
Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.
Рис. 6.2. Структура программного обеспечения компьютера
Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управлениересурсами компьютерас целью их эффективного использования.
Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения — утилиты(лат.utilitas— польза). Они либорасширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либорешают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит:
программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
программы-упаковщики(архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;
Компьютерный вирус— это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий — портит файлы, "засоряет" оперативную память и т.д. |
программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
программы для записи CD-ROM, CD-Rи многие другие.
Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно.
4.5. Что такое операционная система?
Операционная система— это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. |
Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается вОЗУ.
Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
В функции операционной системы входит:
осуществление диалога с пользователем;
ввод-вывод и управление данными;
планирование и организация процесса обработки программ;
распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
запуск программ на выполнение;
всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
передача информации между различными внутренними устройствами;
программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
Операционную системуможно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера. |
В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:
однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;
однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;
многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.
В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.
Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:
программы управления вводом/выводом;
программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:
обращаться к каталогу;
выполнять разметку внешних носителей;
запускать программы;
... другие действия.
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессороперационной системы.
Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупностибазовую систему ввода-вывода(BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.