- •Раздел 1 (Лекция 1)
- •Цель и задачи курса «Информатика»
- •Сущность и цели информатизации общества
- •Неизбежность информатизации
- •Признаки информационного общества
- •Переход от постиндустриального общества к информационному
- •Информатика как научный фундамент информатизации
- •Краткая история развития информатики
- •Информатика: ИТ и АИС
- •Информационные технологии
- •Автоматизированные информационные системы
- •Структура АИС как совокупность 6-ти обеспечивающих подсистем
- •Основные этапы технологического процесса в АИС
- •Классификация АИС
- •Значение информационных технологий
- •Информационный ресурс общества
- •Предметная область информатики
- •Раздел 2 (Лекции 2-3)
- •Термин Информация
- •Термин данные
- •Общая схема передачи информации
- •Информационное сообщение
- •Аналоговая и дискретная информация
- •Термин Вычислительная машина (Компьютер)
- •Классификация вычислительных машин
- •Алфавитный способ Представление дискретной информации в ЭВМ
- •Процессы кодирования и декодирования информации
- •Классификация информации
- •Свойства информации: внутренние и внешние
- •Качество информации
- •Показатели качества
- •Набор важнейших показателей качества информации
- •Адекватность информации
- •Внутренние свойства информации
- •Знания и их свойства
- •Методы и модели оценки количества информации
- •Способы измерения информации
- •Объёмный способ измерения информации
- •Единицы измерения объёма
- •Энтропийный способ измерения количества информации
- •Формула Шеннона
- •Формула Хартли
- •Информативность сообщения
- •Алгоритмический способ измерения информации
- •Понятие Машины Тьюринга
- •Основные понятия теории алгоритмов
- •Алгоритмическая модель и её составляющие
- •Три основных класса алгоритмических моделей
- •Описание машины Тьюринга
- •Пример машинной модели (алгоритм сложения)
- •Алгоритмы Маркова
- •Понятие алгоритмически неразрешимой задачи
- •Раздел 3 (Лекции 4-5)
- •Системы счисления
- •Алфавит систем счисления
- •Базисные числа систем счисления
- •Аддитивно-мультипликативные системы счисления
- •Позиционные системы счисления
- •Основание позиционной системы счисления
- •Запись и изображение произвольного числа X в К-ичной позиционной системе счисления
- •Двоичная система счисления
- •Арифметические операции в двоичной системе счисления
- •Постановка задачи перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •Перевод целых чисел
- •Перевод дробных чисел
- •Понятие смешанной системы счисления
- •Условие однозначности записи чисел в смешанной системе счисления
- •Двоично-десятичная система
- •Двоично-шестнадцатеричная система
- •Свойство смешанных систем и использование его в практических целях
- •Цели кодирования информации
- •Назначение памяти ЭВМ
- •Машинное слово
- •Ёмкость памяти
- •Свойства числовой системы ЭВМ
- •Числовая система ЭВМ без знака и со знаком
- •Операция дополнения до двух
- •Контроль правильности выполнения арифметических операций с помощью индикаторов переноса и переполнения
- •Операция вычитания положительных чисел
- •Коды представления чисел в ЭВМ
- •Раздел 4 (Лекция 6)
- •Представление символьной информации в ЭВМ
- •Требования к построению схем преобразования
- •Распространенные схемы кодирования
- •Код ASCII
- •Кодирование графической информации
- •Качество кодирования
- •Виды представления графических изображений (растровое, векторное, фрактальное, 3D графика)
- •Системы кодирования цветных изображений: HSB, RGB и CMYK
- •Режимы представления цветной графики (полноцветный, индексный)
- •Кодирование звуковой информации
- •Аналого-цифровое преобразование звука
- •Значения разрядности для звука
- •Форматы данных в ЭВМ
- •Представление логических кодов и структура разрядной сетки
- •Представление чисел в формате с фиксированной запятой и особенности данного формата
- •Представление чисел в формате с плавающей запятой
- •Процедура нормализации справа
- •Структура разрядной сетки
- •Выполнение арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой
- •Сравнение форматов чисел с фиксированной и плавающей запятой
- •Раздел 5 (Лекция 7)
- •Общая характеристика процесса восприятия информации
- •Важнейшая проблема восприятия информации
- •Сбор информации, этапы сбора информации
- •Цифровой измерительный прибор
- •Передача информации
- •Структурная схема канала передачи данных
- •Повышения достоверности передачи данных
- •Обработка информации
- •Обобщенная структура вычислительной системы
- •Организация вычислительного процесса
- •Формы использования вычислительных ресурсов
- •Режимы взаимодействия пользователя с вычислительной системой
- •Хранение и накопление информации
- •Поиск данных
- •Раздел 6 (Лекция 8-9)
- •Классификация вычислительных средств
- •Понятие ЭВМ
- •Обобщенная структурная схема ЭВМ неймановской архитектуры
- •Формулировка принципов фон Неймана
- •Архитектура ЭВМ
- •Конфигурация и организация ЭВМ
- •Понятие команды и режима адресации
- •Упрощенная схема ЭВМ с шинной организацией
- •Арифметико-логическое устройство центрального процессора: состав и функции
- •Функции устройства управления центрального процессора
- •Состав устройства управления
- •Назначение и свойства памяти ЭВМ
- •Системная шина: назначение и состав
- •Принципиально общие закономерности в организации шин
- •Структура шины управления
- •Операции чтения и записи
- •Виды программно-управляемой передачи данных
- •Обобщенный алгоритм функционирования фон-неймановской ЭВМ с шинной организацией
- •Особенности реализации цикла процессора в ЭВМ с различной конфигурацией
- •Шинная организация: достоинства и недостатки
- •Раздел 7 (Лекции 10-12)
- •Упрощенная схема ЭВМ с канальной организацией
- •Понятие канала
- •Принципы подключения внешних устройств к каналам
- •Контроллер оперативной памяти
- •Канальные команды и команды ЦП для работы с каналами
- •Преимущества канальной организации ЭВМ
- •Канал как специализированный узел
- •Информационная модель ЭВМ
- •Основные характеристики ЭВМ при использовании информационной модели
- •Типовые схемы организации ЭВМ
- •Система команд ЭВМ
- •Классификация команд ЭВМ
- •Структура команды ЭВМ
- •Трёхадресная команда
- •Команды передачи данных
- •Команды обработки данных
- •Команды передачи управления
- •Организация подпрограмм в программе
- •Адрес возврата
- •Понятие стека и его организация
- •Структура данных стека на примере
- •Общие сведения о ПЭВМ
- •Смена поколений ПЭВМ
- •Роль компьютера IBM PC\
- •Классификация ПЭВМ
- •Структурная схема ПЭВМ с периферийными устройствами
- •Центральный микропроцессор, его функции и состав
- •МП с архитектурой RISC
- •Внутренняя память ПЭВМ
- •Сегментация оперативной памяти ПЭВМ
- •Расположение сегментов оперативной памяти ПЭВМ. Внешние запоминающие устройства ПЭВМ
- •Кластер
- •Размеры кластера
- •Фрагментация
- •Физический и логический формат диска
- •Таблица расположения файлов (File Allocation Table - FAT)
- •Стандартная файловая система для семейства операционных систем MS Windows: NTFS (New Technol File System)
- •Раздел 8 (Лекция 14)
- •Понятие алгоритма
- •Алгоритмический процесс
- •Семь независимых параметров алгоритма
- •Пример: параметры алгоритма Евклида
- •Способы описания алгоритмов
- •Словесно-формульный способ
- •Блок-схемный
- •Структурная блок-схема алгоритма
- •Линейные, ветвящиеся и циклические алгоритмы
- •Методы разработки алгоритмов
- •Раздел 9 (Лекция 13)
- •Программное обеспечение ЭВМ
- •Системное ПО: назначение и классификация
- •Общесистемное ПО
- •Прикладное ПО: назначение и классификация
- •Классификация пакетов прикладных программ
- •Этапы решения научно-технических задач на ЭВМ
- •Основные направления в программировании
- •Процедурное программирование
- •Структура процедуры и функции
- •Модульное программирование
- •Основная задача модульного программирования
- •Объектно-ориентированное программирование
- •Основные понятия ООП
Метод частных целей. Этот метод очень часто используется, при этом разработчик даже и не подозревает о существовании названии этого метода
Трудная задача сводится к последовательности более простых задач. Именно с вопроса: Можно ли данную задачу разбить на набор простых задач и надо начинать разработку алгоритма.
Метод подъема. Это также общий рецепт разработки алгоритма. Алгоритм начинается с принятия начального предположения или построения начального решения задачи. Затем начинается быстрое (на сколько возможно) движение вверх к лучшему решению.
Раздел 9 (Лекция 13)
Программное обеспечение ЭВМ
Системное ПО: назначение и классификация Системное ПО предназначено для обеспечения работоспособности ЭВМ и разработки других
программных средств: общесистемное, инструментальное (системы программирования, системы управления базами данных Case-системы (система, поддерживающие разработку крупных программных средств на протяжении всего жизненного цикла, Case-системы являются инструментарием для системных аналитиков и разработчиков программных средств), инструментальные средства с закрытой непубликуемой технологией (игры, мультимедиа)), диагностическое( антивирусное программное обеспечение, средства тестирования, диагностическое ПО(пакеты Check It), средства корректировки(программы, позволяющие произвести настройку режимов работы отдельного узла ЭВМ), вспомогательные программные средства(используется при ремонте узлов ЭВМ, например,
Screen-Test)).
Общесистемное: Операционные системы (ОС)
Операционные оболочки – NC, VC(это программа, которая позволяет более удобно выполнять команды ОС(total commander))
Операционные среды (Win 3.1) (надстройка над ОС с развитым пользовательским интерфейсом) Драйверы (набор инструкций или программа, расширяющая возможности ОС по управлению
ЭВМ)
Утилиты (представляет пользователю возможность реализовать набор некоторых действий (обслуживание дисков, шифрование, архивация и пр.))
ОС – программа, которая автоматически загружается в оперативную память и выполняет управление физическими и логическими ресурсами ЭВМ
Физические – память, процессор, внешние устройства Логические – программы, файлы, события
(MS DOS, Windows, Windows NT Server, UNIX)
Общесистемное ПО
Операционные системы (ОС) Операционные оболочки – NC, VC
Операционные среды (Win 3.1) – надстройка над DOS Драйверы Утилиты
Страница 42 из 45
ОС – программа, которая автоматически загружается в оперативную память и выполняет управление физическими и логическими ресурсами ЭВМ
--Физические – память, процессор, внешние устройства
--Логические – программы, файлы, события
(MS DOS, Windows, Windows NT Server, UNIX)
Прикладное ПО: назначение и классификация Прикладное ПО - предназначено для решения определенной задачи в конкретной предметной
области.
Классификация: ПО общего назначения(текстовые, табличные, графические процессоры, электронные секретари, эл. почта, игры)
Специализированное ПО (САПР, обучающие системы, математические системы, издательские системы, финансовые системы, системы управления проектами)
Нетрадиционное ПО (системы мультимедиа, интеллектуальные системы: экспертные системы, системы распознавания, перевод текста)
Классификация пакетов прикладных программ
1. Проблемно-ориентированные ППП
Проблемно-ориентированные ППП включают следующие программные продукты:
-Текстовые процессоры
-Настольные издательские системы (НИС)
-Графические редакторы
-Пакеты для работы с векторной графикой
-Электронные таблицы
-Организаторы работ
-Системы управления базами данных (СУБД)
-Пакеты демонстрационной графики
-Пакеты программ мультимедиа
-Системы автоматизации проектирования
-Программы распознавания символов
2.Интегрированные ППП
Традиционные, или полносвязанные, интегрированные комплексы представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором в одно целое соединены функции и возможности различных специализированных пакетов, родственных в смысле технологии обработки данных на отдельном рабочем месте
3. Пакеты ППП для решения научно-технических задач Пакет прикладных программ представляет собой набор подпрограмм, объединяемый
управляющей программой и предназначенный для решения конкретных задач в какой-либо области знаний
Обычно все подпрограммы делаются свободными от ввода-вывода и размер массивов указывается условный. Программы ввода-вывода выполняются в виде отдельного модуля
Взависимости от структуры ППП модули могут быть различных структур:
-простой
-оверлейной
-динамически последовательной
-динамически параллельной
Этапы решения научно-технических задач на ЭВМ
Постановка задачи (описывается цель решения задачи, проблема, подробное содержание характеристик, условия задачи, входные и выходные данные)
Математическое описание (все существующие соотношения между величинами выражаются посредством математических формул, формируется математическая модель задачи с определенной точностью и ограничениями и допущениями, математическая модель должна быть реалистичной и реализуемой)
Выбор и обоснование метода решения (одну и ту же задачу можно решать различными методами: процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, использование известного ПО)
Страница 43 из 45
Проектирование (создается общая структура программы, описывается взаимодействие между компонентами программы, блок-схема)
Кодирование (все конструкции, записанные на языке проектирования, переводятся на язык программирования высокого уровня)
Тестирование (всесторонняя проверка программы на правильность, эффективность, на вычислительную сложность- состоит в экспериментальном сравнении двух алгоритмов, решающих одну и ту же задачу)
Составление рабочей документации (требования ЕСПД: описание применения, руководство пользователя, руководство программисту)
Сопровождение (этапы эксплуатации программы: обучение пользователей, обновления программы, консультации)
Основные направления в программировании
ПРОЦЕДУРНОЕ программирование МОДУЛЬНОЕ программирование
ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ программирование
Процедурное программирование
В процедурном программировании основное внимание уделяется алгоритмам, т.е некоторой последовательности действий, выполнение которых приводит к определенному результату.
Языки программирования, которые поддерживают эту модель, называются процедурными, и главное внимание в них уделяется построению подпрограмм (процедур).
Структура процедуры и функции
Модульное программирование
В модульном программирование основные акценты переносятся на построение модулей и их взаимодействию в программе.
Модуль – это множество взаимосвязанных подпрограмм (процедур) вместе с данными, которые эти процедуры обрабатывают.
Основная цель этого направления состоит в скрытии данных в модулях, что не позволяет обратиться к ним из-за пределов модуля.
Основная задача модульного программирования
Организация данных, а не алгоритмов – это основная задача модульного программирования При создании ПО необходимо определить все модули, которые будут использоваться, и разделить
программу на модули так, чтобы ее данные были скрыты в этих модулях.
Модуль – это самостоятельная часть программы, которая разрабатывается одним программистом, например.
Поскольку доступ к данным из-за пределов модуля запрещен (скрыт), то соответственно, предотвращено их случайное изменение (ошибки в программе).
Язык МODULA2 был специально сконструирован для поддержки модульного программирования. Языки С++, С# не были специально для этого созданы, однако реализованная в них концепция классов, позволила работать с модулями. Эти языки содержат все необходимое для поддержки как процедурного, так и модульного программирования. Эти направления дополняют друг друга, а не
исключают.
Объектно-ориентированное программирование
Программа представляется в виде набора объектов, взаимодействующих между собой посредством сообщений.
Объект = данные + процедуры
Страница 44 из 45
Объект – совокупность свойств (структур данных, характерных для этого объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта.
Основные понятия ООП
Для описания объектов служат классы. Класс определяет свойства и методы объекта, принадлежащего этому классу. Соответственно, любой объект можно определить как экземпляр класса.
Важнейшая характеристика класса – возможность создания на его основе новых классов с наследованием всех его свойств и методов и добавлением собственных. Класс, не имеющий предшественника, называется базовым.
Полиморфизм – возможность использования методов с одинаковыми именами для обработки данных разных типов.
Страница 45 из 45