- •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?
Числовое кодирование
Совместить достоинства аналогового и цифрового кодирования позволяет так называемое числовое кодирование. Согласно этой схеме кодирования элементы информации записываются числами, значения которых пропорциональны величине зарегистрированного сигнала. Данные, образующие числовую запись, очень удобны для автоматической обработки средствами вычислительной техники.
Сохранение подобия необходимо для записи информации естественного происхождения, переносимой электромагнитными или упругими волнами. Это предопределяет применение числового кодирования для записи фотографической, звуковой и видеоинформации с целью обработки данных на компьютере.
7.2. Кодирование чисел и текстов
В качестве схем кодирования данных для компьютеров используют цифровые схемы (табличные) или числовые. И в том, и в другом случае аналоговая информация представляется битами, байтами или композициями байтов. В этом разделе мы познакомимся с методами цифрового и числового кодирования основных видов информации при её записи. Рассматривать мы будем их в хронологическом порядке - именно так, как учёные создавали и внедряли методы кодирования.
Кодирование положительных целых чисел
Положительные целые числа кодируются согласно правилам двоичной арифметики. Числа в диапазоне от 0 до 255 записываются одним байтом. Порядок преобразования числа в двоичную форму рассмотрим на примере числа 99.
1. Число раскладывается в ряд по степеням двойки (128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 и 1), например:
99 = 64 + 32 + 2 + 1
2. Слагаемые записываются с помощью степенных выражений:
99 = 26+ 25+ 21+ 2°
3. Показатели степеней указывают на то, какой бит в байте должен быть включён (равен 1). То есть в нашем примере включены должны быть биты: шестой, пятый, первый и нулевой. Номера битов в байте отсчитываются от 0 до 7, а сами биты обозначаются от А0до А7. (Здесь буква «А» обозначает слово «адрес».)
Числа в диапазоне от 0 до 65535 записываются двумя байтами. Пара взаимосвязанных байтов (16 бит) в информатике называется словом. Его информационным значением являются 65 536 (216) различимых состояний.
Для записи более крупных целых положительных чисел используют двойное слово (32 бита) илиучетверённое слово (64 бита). Так, например, учетверённым словом можно записать целые числа в диапазоне от 0 до 18 446 744 073 709 551 615.
Кодирование целых чисел со знаком
Теоретически, для знака записи числа можно было бы выделить один бит, например самый старший. Тогда оставшиеся 7 бит позволили бы выразить целые числа от -127 до +127, включая 0. Однако при таком подходе возникают две проблемы:
информационным содержанием байта становятся 255 различимых чисел вместо 256 (то есть одно значение куда-то пропадает);
мы получаем два различимых нуля: «плюс ноль» и «минус ноль» (вот куда пропало недостающее значение). Эти обстоятельства «сбивают» работу вычислительных систем и не позволяют использовать простое двоичное представление для записи целых чисел со знаком. Для таких чисел придумана специальная форма записи, которая называется двоичной дополнительной арифметикой. Запись числа в этой форме осуществляется в три приёма.
Сначала записывается целое число без знака (как будто оно положительное).
Если число отрицательное, то оно инвертируется (каждый бит числа меняется на противоположный).
Затем инверсное число дополняется (значение младшего бита увеличивается на единицу).
Интересно отметить, что старший бит байта указывает на знак числа. Если он равен нулю, то число положительное, а если он равен 1, то отрицательное.