- •Информатика Учебное пособие
- •Содержание
- •Предисловие
- •Тема 1. Введение
- •1.1. Цель и задачи курса «Информатика»
- •1.2. Объекты и составные части информатики
- •1.3. Информатика как единство науки и технологии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 2. Основные понятия информатики
- •2.1. Место информатики в системе наук
- •2.2. Основные понятия курса «Информатика»
- •Предмет информатики составляют следующие понятия:
- •Информация классифицируется по видам. (рис. 2.4.)
- •Тема 3. Основы дискретной математики.
- •3.2. Основы логики
- •Элементарные булевые функции
- •Из них выделим функцию "отрицание X" (обозначается -X). Эта функция представлена в таблице
- •3.3. Графы и деревья
- •А) граф g; б) остов графа g; в) другой остов графа g
- •Тема 4. Основные понятия архитектуры эвм
- •Для представления числовых данных в эвм используются естественная и нормальная формы записи чисел.
- •4.2. Системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •3. Арифметические операции
- •4.3. Логические элементы компьютера
- •В качестве важных последовательностных схем, выполняемых на одной ис, можно отметить счетчики, сдвиговые регистры, элементы памяти и др.
- •Структурная схема базовой модели мп фирмы Intel представлена на рисунке 4.15.
- •4.5. Организация памяти компьютера
- •Используется два основных типа оперативной памяти:
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5. Алгоритмическое решение задач, анализ алгоритмической сложности.
- •5.1. Стратегия решения задач.
- •5.2. Алгоритмы (свойства, реализация алгоритмов)
- •5.3. Структуры данных
- •5.4. Основные вычислительные алгоритмы.
- •5.5. Анализ алгоритмов
- •1. Сравнительные оценки алгоритмов
- •2. Система обозначений в анализе алгоритмов
- •3. Классификация алгоритмов по виду функции трудоёмкости
- •4. Асимптотический анализ алгоритмов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6. Знакомство с языками программирования.
- •6.1. Обзор языков программирования
- •6.2. Основные конструкции программирования
- •Внутри программы значение свойств можно изменять как угодно часто.
- •Константы.
- •На практике наибольшее распространение получили язык функционального программирования lisp и два его диалекта: язык Common lisp и язык Scheme.
- •Наиболее распространенным языком логического программирования является язык Prolog (Пролог).
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7. Основы операционных систем
- •7.1. Основные концепции операционных систем
- •7.4. Файловые системы
- •7.6. Обзор современного прикладного программного обеспечения
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8. Сети и телекоммуникации
- •Компоненты сети
- •По программной совместимости эвм: однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные);
- •8.3. Системы телекоммуникаций
- •Типы телекоммуникационных систем
- •Системы телевещания
- •Системы подвижной связи
- •Сети сотовой подвижной связи
- •Сети транкинговой связи
- •Сети персонального радиовызова
- •Сети мобильной спутниковой связи
- •Волоконно-оптические сети
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 9. Сеть Internet
- •9.1. Теоретические основы Internet
- •9.2. Основные понятия (сайт, сокет, сервер, клиент). Web как пример архитектуры «клиент-сервер»
- •9.3. Службы Internet
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 10. Графическое программное обеспечение
- •10.1. Иерархия графического программного обеспечения. Графические коммуникации. Графические системы.
- •10.2. Системы растровой и векторной графики
- •Описание объекта является простым и занимает мало памяти;
- •10.3. Графические редакторы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11. Основы защиты информации
- •11.1. Информационная безопасность и ее составляющие
- •11.2. Угрозы безопасности информации и их классификация
- •11.3. Сетевая безопасность
- •11.4. Антивирусные программы
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
Какие формы записи чисел используются в ЭВМ для представления числовых данных? Охарактеризуйте их.
Что является минимальной единицей информации?
Как обрабатывается текстовая информация?
Сколько чисел содержит Unicode?
Что называется системой счисления? Назовите виды систем счисления.
Почему в ЭВМ используется двоичная система счисления?
Дать правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.
Дать понятия «основание» и «база».
Привести арифметические операции в двоичной и восьмеричной системах счисления.
Что такое логический элемент компьютера? Какие бывают логические элементы?
Что можно реализовать с помощью логических схем?
Описать работу логических элементов.
Что такое триггер? Как функционирует триггер?
Чем отличаются синхронные триггеры от асинхронных?
Назовите принципы Фон-Неймановской архитектуры ЭВМ.
Что входит в состав архитектуры ЭВМ, построенной на принципах Фон-Неймана?
Дать классификацию микропроцессов. Назовите основные характеристики процессора.
Что относится к особенностям архитектуры Intel Core?
Что называется памятью компьютера? Какие виды памяти Вы знаете?
Описать запоминающие устройства: основную память, сверхоперативную и внешние запоминающие устройства.
Тема 5. Алгоритмическое решение задач, анализ алгоритмической сложности.
5.1. Стратегия решения задач.
Понятие "стратегия" применяется в ситуациях, когда общую проблему нужно решить с помощью нескольких разных алгоритмов в зависимости от контекста.
Выбор решения может основываться на выборе пользователя. Например, программы для работы с графикой позволяют сохранять изображения в разных графических форматах, каждый из которых имеет уникальный код. Однако процесс выбора каждого из форматов одинаков.
Решение задачи на ПВЭМ представляет собой процесс получения результатной информации на основе обработки исходных данных с помощью программы, составленной из команд систем управления отдельных устройств вычислительной машины.
На рис. 5.1. этапы решения задач представлены в виде схемы технологического процесса разработки программных средств.
Рис. 5.1. Схема технологического процесса разработки программных средств задачи.
Первый этап. Постановка задачи. На этом этапе:
раскрывается организационно-экономическая сущность задачи, т.е. формируется цель ее решения;
определяется взаимосвязь с другими задачами;
указывается периодичность ее решения;
рассматриваются состав и форма представления входной, промежуточной и результатной информации;
характеризуются формы и методы контроля достоверности информации на ключевых этапах решения задачи;
специфируются формы взаимодействия пользователя с ЭВМ в ходе решения задачи.
Особое внимание в процессе постановки задачи уделяется детальному описанию входной, выходной (результатной) и промежуточной информации. При этом характеризуются:
форма представления отдельных реквизитов (цифровая, символьная и т.д.). Для цифровой информации указывается целочисленный или дробный характер реквизита;
количество знаков (разрядов), выделяемых для записи реквизитов, исходя из их максимальной значности;
вид реквизита в процессе решения задачи (первичный, расчетный, нормативный, справочный и т.д.)
источник (документ) возникновения реквизита.
Важной особенностью экономических задач является использование в процессе их решения массивов условно-постоянной информации.
Для расчетных реквизитов дается соответствующее описание расчетов и особо выделяются те реквизиты, которые используются при последующих решениях задачи, т.к. эта информация должна сохраниться в памяти ЭВМ.
Завершается постановка задачи описанием контрольного примера, демонстрирующего порядок решения задачи традиционным способом.
Важность и ответственность этого этапа характеризуется необходимостью осуществления корректной и полной постановки задачи, а также однозначностью ее понимания, как разработчиком программы, так и пользователем этой программы, в качестве которого обычно выступает постановщик задачи.
На втором этапе выполняется формализованное описание задачи, т.е. устанавливаются и формируются средствами языка математики логико-математические зависимости между исходными и результатными данными.
В процессе подготовки экономико-математического описания (модели) задачи используются различные разделы математики, особенно прикладной. При решении задач используются модели:
аналитические (вычислительные);
матричные (балансовые);
графические (сетевые).
Для задач, допускающих возможность экономико-математического описания, необходимо выбрать численный метод решения.
При выборе численного метода решения задачи предпочтение отдается методу, который наиболее полно удовлетворяет требованиям:
обеспечивает необходимую точность получаемых результатов;
позволяет использовать уже стандартные готовые программы для решения задачи или ее отдельных фрагментов;
ориентирован на минимальный объем исходной информации;
обеспечивает наиболее быстрое получение искомых результатов решения.
Третий этап - алгоритмизация ее решения, т.е. составление алгоритма (алгоритм - точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату). Свойства алгоритма:
детерминированность;
массовость;
результативность;
дискретность.
Способы описания алгоритмов:
словесный,
формульно-словесный,
графический (метод блок-схемы),
средствами специального языка операторных схем,
псевдокод,
с помощью языка программирования.
При создании нового алгоритма предоставляется так называемый, "базовый" алгоритм, что является минимально необходимым логическим набором для проведения элементарных действий с данными. "Базовый" алгоритм состоит из четырех элементов:
1) начало алгоритма,
2) ввод данных,
3) элемент расчета,
4) конец алгоритма.
При этом, по умолчанию, третий элемент - элемент расчета необходим для того, чтобы явно указать передачу введенных данных в элементе ввода на конечный элемент алгоритма. Тем самым "базовый" алгоритм позволяет осуществлять передачу данных, получая их из вне, без какой-либо дополнительной математической обработки.
Завершающим этапом технологического процесса разработки программных средств, предшествующим началу непосредственно машинной реализации алгоритма решения задач, является составление программ. Запись алгоритма решения задач на языке программирования есть программа.
Тестирование и отладка составляют заключительный этап разработки программы решения задач. Тестирование представляет собой совокупность действий, предназначенных для демонстрации правильности работы программы в заданных диапазонах изменений внешних условий и режимов эксплуатации программы.
Процессу тестирования сопутствует понятие отладка, которое подразумевает совокупность действий, направленных на устранение ошибок в программах, начинающихся с момента обнаружения фактов ошибочной работы программ и завершающихся устранением причины их возникновения. Программа считается отлаженной, если она безошибочно выполняется на достаточно представительном наборе тестовых данных, обеспечивающих проверку всех ее ветвей.
После завершения процесса тестирования и отладки программные средства вместе с сопроводительной документацией передаются пользователю для эксплуатации. Этап эксплуатации делится на экспериментальную (опытную) и промышленную эксплуатацию.
В процессе внедрения и эксплуатации программных средств могут выявляться различного рода ошибки, не обнаруженные разработчиком при тестировании и отладке программных средств.