- •Оглавление
- •Предисловие
- •Лекция 1
- •1. Научные основы информатики
- •1.1. Цели и задачи дисциплины
- •1.2. Теоретические основы информатики
- •1.3. Практические основы информатики
- •1.3.1. Структура компьютера и принцип программного управления
- •1.3.2. Архитектура современного компьютера
- •1.4. Классификация компьютеров
- •Лекция 2
- •2. Назначение и основные представления о работе функциональных блоков компьютера
- •2.1. Оперативная память
- •2.3. Внешняя память
- •2.3.1. Магнитные диски
- •2.3.2. Оптические диски
- •2.3.3. Магнитооптические диски
- •2.3.4. Особенности устройства Flash-накопителей
- •2.3.4.1. Программирование ячейки
- •2.3.4.2. Стирание ячейки
- •3.1.2. Арифметическо – логическое устройство
- •3.1.3. Разрядность процессора
- •3.1.4. Принцип действия процессора
- •3.1.5. Тактовая частота
- •3.2. Адресация данных и команд в оперативной памяти компьютера
- •3.2.1. Методы адресации
- •3.2.2. Стековая организация памяти
- •3.2.3. Магазинная организация памяти
- •3.3. Системы счисления и кодирования информации
- •3.3.1. Виды систем счисления
- •3.3.2. Перевод чисел из восьмеричной и шестнадцатеричной системы счисления в десятичную
- •3.3.3. Перевод чисел из восьмеричной и шестнадцатеричной системы счисления в двоичную
- •3.3.4. Перевод чисел с двоичной системы счисления в восьмеричную и шестнадцатеричную
- •3.3.5. Перевод чисел с десятичной системы счисления в другие
- •3.3.5.1. Перевод целых десятичных чисел в двоичные.
- •3.3.5.2. Перевод дробных чисел
- •Лекция 4
- •4. Формы представления чисел в эвм
- •4.1. Представление чисел в форме с фиксированной точкой
- •4.2. Представление чисел в форме с плавающей точкой
- •В итоге получается
- •4.3.1. Операция алгебраического сложения чисел, представленных в форме с фиксированной точкой
- •4.3.2. Операция алгебраического сложения чисел, представленных в форме с плавающей точкой
- •4.3.3. Принципы аппаратной реализации операций умножения и деления
- •Кодирование алфавитно – цифровой информации
- •Базовыми логическими операциями являются операции
- •Смысл этих операций становится понятным из табл. 5.1
- •5.2. Триггеры
- •6.2. Дешифраторы
- •6.3. Счетчики
- •6.4. Сумматоры
- •Лекция 7
- •7. Алгоритм и программа. Виды вычислительных процессов
- •7.1. Алгоритм
- •7.1.2. Требования к алгоритму
- •7.2. Программа
- •7.3. Виды вычислительных процессов
- •Лекция 8
- •8. Типовые алгоритмы
- •8.1. Определение суммы чисел произвольного ряда
- •8.2. Определение произведения чисел произвольного ряда
- •8.3. Алгоритм определения наибольшего (наименьшего) числа из заданного ряда чисел
- •8.4. Алгоритм определения наибольшего (наименьшего) значения вычисляемой функции
- •8.5. Вычисление функции с одновременно изменяющимися несколькими аргументами
- •8.6. Итерационные циклы
- •9.1.2. Метод поиска наименьшего (наибольшего)
- •9.2. Типовые алгоритмы решения задач с использованием матриц
- •Лекция 10
- •10. Алгоритмические языки. Общие представления.
- •Символы языка
- •10.2. Данные
- •10.2.1. Собственные типы данных
- •10.3. Идентификаторы
- •Операции. Выражения
- •10.4.1. Операции
- •Логические операции
- •10.4.2. Выражения
- •Лекция 11
- •Безусловный оператор
- •11.1. Структура программы
- •11.2. Оператор условия
- •11.2.1. Альтернативный оператор условия.
- •11.2.2. Безальтернативный оператор условия
- •11.2.3. Составные операторы условия
- •11.3. Безусловный оператор
- •11.4. Оператор множественного выбора
- •Операция «Запятая»
- •12.1.2. Оператор цикла while
- •Более изящной является запись
- •12.1.3. Оператор цикла do . . . While
- •12.1.4. Операторы continue, break
- •12.2. Массивы. Переменные типа массив
- •12.2.1. Описание массивов
- •12.2.2. Ввод массивов Использование массивов в вычислениях предполагает их ввод, в качестве исходных данных, а также вывод их в качестве результата вычислений.
- •12.2.3. Вывод массивов
- •12.2.4. Операции с массивами
- •12.2.5. Многомерные массивы
- •Для четырехмерного
- •12.2.6. Представление многомерных массивов как массив массивов.
- •Описание массивов с помощью инструкции typedef
- •Лекция 13
- •13. Символьные массивы
- •13.1 Описание символьных массивов
- •13.2. Ввод символьных массивов
- •13.3. Операции со строками
- •13.4. Строковые массивы
- •Лекция 14
- •14. Внешние файлы. Переменные файлового типа Файл – это информация, размещенная на внешнем носителе и имеющая свое имя.
- •14.1. Текстовые файлы. Файловый ввод и вывод данных
- •Здесь fstream – ключевое слово, играющее роль имени типа переменной,
- •Функция open( )
- •Функция close( )
- •Функции eol( ) и eof ( )
- •Операторы открытия и закрытия файла
- •Спецификации ios::nocreate и ios::in комбинируются с помощью логической операции || (дизъюнкция).
- •14.1.1. Создание внешних файлов
- •14.1.2. Операции с файловыми переменными
- •14.2. Бинарные файлы
- •Лекция 15
- •15. Функции
- •15.1. Структура функций
- •15.2. Локальные и глобальные данные
- •15.3. Виды функций
- •15.3.1. Функции, возвращающие результат по значению
- •Вызов функции
- •Место записи оператора вызова
- •Особенности выделения памяти при вызове функции
- •15.3.2. Функции, возвращающие результат по ссылке
- •Вызов функции
- •15.3.3. Место расположения функций в программе
- •Лекция 16
- •16. Программное обеспечение компьютера. Основные представления
- •16.1. Операционная система
- •16.2. Прикладные программы
- •16.2.1. Текстовый редактор Microsoft Word
- •Интерфейс редактора
- •Основное меню
- •Панель инструментов
- •16.3. Электронные таблицы. Ms Excel.Основные представления
- •Интерфейс программы ms Excel
- •Рабочее окно представляет собой не чистое поле, а пустую таблицу, состоящую из столбцов и строк. Максимальный размер таблицы:
- •Операции с ячейками
- •Выделение ячеек
- •Выделение группы смежных ячеек
- •Выделение нескольких несмежных интервалов
- •Выделение отдельной строки и отдельного столбца
- •Ввод числовых данных
- •Ввод текста
- •Режим автозаполнения
- •Ввод даты и времени
- •Ввод последовательных рядов чисел
- •17.3. Редактирование данных
- •Копирование, перемещение и удаление данных
- •17.4. Операции с данными Сортировка
- •Автосуммирование
- •17.5. Работа с формулами
- •Порядок создания формул
- •17.6. Использование в формулах адресов ячеек
- •Удаленные ссылки
- •Лекция 18
- •18. Электронная таблица ms Excel. Функции
- •18.1. Операции и функции
- •Но совершенно очевидно, что она более громоздкая, чем запись сумм(а1: а8).
- •Ошибки в формулах
- •Автопересчет
- •18.2. Относительная и абсолютная адресация ячеек
- •18.3. Построение диаграмм
- •Общий порядок построения диаграмм
- •Лекция 19
- •19. Решение математических задач средствами ms Excel
- •19.1. Операции с матрицами
- •19.1.1. Транспонирование матриц
- •19.1.2. Вычисление определителя матрицы
- •19.1.3. Нахождение обратной матрицы
- •19.1.4. Сложение и вычитание матриц
- •19.1.5. Умножение матрицы на число
- •19.1.6. Умножение матриц
- •19.2. Решение систем линейных уравнений
- •19.3. Решение уравнения с одним неизвестным
- •Лекция 20
- •20. Электронные таблицы ms Excel. Форматирование данных. Операции с большими таблицами и листами
- •20.1. Форматирование данных
- •20.1.1. Форматирование текста
- •20.1.2. Форматирование чисел
- •К сожалению за одно обращение к окну Специальная вставка можно скопировать только один элемент. Поэтому для копирования нескольких элементов приходится несколько раз выполнять команду
- •20.2. Операции с большими таблицами
- •Скрытие столбцов и строк
- •Формат – Столбец – Отобразить.
- •Деление окна
- •На рис.20.1 выделена ячейка f5, которая делит окно на четыре области. Выделенная ячейка размещена в верхнем левом углу правой нижней области.
- •Для снятия деления необходимо выполнить операции с пунктами меню Окно – Снять разделение
- •Закрепление областей
- •20.3. Операции с рабочими листами
- •Переименование листов
- •Выделение группы листов
- •20.4. Печать
- •Лекция 21
- •21. Базы данных. Основные понятия и определения
- •21.1. Форма хранения информации
- •Реляционная модель базы данных
- •Структура таблиц базы данных
- •21.2.2. Индексы базы данных
- •21.2.3. Связи базы данных
- •Главная таблица
- •21.3. Основные виды работы с базами данных
- •Лекция 22
- •22. Система управления базой данных ms Access
- •22.1. Назначение и возможности субд ms Access
- •22.2. Запуск и завершение работы программы ms Access
- •23.3. Типы данных
- •22.4. Разработка и создание базы данных
- •22.4.1. Разработка структуры базы данных
- •22.4.2. Имена полей и объектов
- •22.5. Создание новой базы данных средствами субд ms Access
- •22.5.1.Создание таблиц базы данных с помощью мастера таблиц Под созданием базы данных подразумевается создание системы связанных таблиц с именами и заголовками полей, со значениями атрибутов в полях.
- •22.5.2. Создание таблиц в режиме конструктора
- •22.5.3. Создание связей
- •23.1.1. Создание формы в режиме автоформ
- •23.1.2. Создание формы в режиме мастера форм
- •В последнем окне мастера
- •При выборе варианта Изменить макет формы произойдет переключение в режим конструктора, в котором можно выполнить любую модификацию формы, созданной мастером.
- •23.1.3 Ввод и редактирование записей с помощью формы
- •23.1.4. Простейшие модификации формы с помощью конструктора
- •23.2. Поиск и запросы
- •23.2.1. Поиск и фильтрация данных
- •После этого следует задать образцы поиска и замены, установить параметры поиска и щелкнуть по нужной кнопке Найти далее, Заменить или Заменить все.
- •23.2.2. Применение фильтра
- •23.3. Типы запросов
- •Запрос на выборку
- •Запрос на изменение
- •Перекрестный запрос
- •23.3.1. Создание запроса на выборку
- •23.3.1.1. Создание запроса с помощью мастера
- •23.3.1.2. Создание запроса с помощью конструктора
- •23.3.2. Выполнение запроса
- •23.3.3. Модификация запроса
- •Лекция 24
- •24. Создание отчетов в ms Access. Презентация
- •24.1. Создание отчетов
- •24.1.1. Режим автоотчета
- •24.1.2. Создание отчета с помощью мастера
- •24.1.3. Модификация отчета в режиме конструктора
- •24.2. Печать отчета
- •Файл – Параметры страницы
- •Файл – Печать – Параметры печати
- •24.3. Презентация. Основные представления
- •24.3.4. Простейшие настройки программы ms Power Point
- •Лекция 25
- •25. Компьютерные сети. Основные представления
- •25.1. Линии связи
- •25.2. Компьютерные сети
- •25.3. Топология компьютерных сетей
- •25.4. Пропускная способность сетей
- •Функциональные структуры компьютерных сетей
- •Лекция 26
- •26. Интернет, общие представления. Основы работы в Интернете
- •26.1. Основные понятия и определения
- •26.1.1. Протоколы Интернет
- •26.1.3. Доменные адреса
- •26.1.4. Узел Интернета
- •26.1.5. Получение доступа к Интернету
- •26.1.6. Вход в Интернет
- •26.2. Информационные ресурсы Интернет
- •Основными представителями гипертекстовых документов являются Web – страница и сайт.
- •26.2.2. Адрес ресурса
- •Фактически url является адресом запрашиваемого ресурса в Интернете или просто адресом ресурса.
- •В общем случае url имеет достаточно сложную структуру. В простейших случаях, при запросе наиболее популярных ресурсов, например, для доступа к начальным страницам сайтов, url содержит:
- •26.3. Электронная почта
- •26.3.1. Сообщения
- •Структура сообщений
- •27.2. Операции с исходящими сообщениями
- •27.3. Операции с входящими сообщениями
- •27.4. Электронные доски объявлений
- •27.5. Телеконференции
- •27.6. Пересылка файлов
- •27.7. Интернет – пейджеры
- •27.8. Базы данных в Интернет
- •27.9. Обозреватели сети Интернет
- •Сервис – Свойства обозревателя
- •Запрос ресурса
- •Кодировка текста Web – страницы
- •Перемещение по гиперссылкам
- •Папка Избранное
- •Лекция 28
- •28. Создание Web – страниц. Поисковые системы
- •28.1. Создание Web – страниц
- •28.3. Загрузка файлов из сети Интернет
- •28.4. Работа с почтовым сайтом
- •28.5. Программа Outlook Express
- •28.5.1. Запуск и интерфейс программы Outlook Express
- •28.5.2. Создание учетной записи
- •28.5.4 Создание и отправка сообщения
- •– Щелкнуть по кнопке Создать сообщение, что вызовет появление окна, которое будет содержать бланк сообщения и необходимый инструментарий для его создания;
- •28.5.5. Разметка и форматирование сообщений
Лекция 2
2. Назначение и основные представления о работе функциональных блоков компьютера
Запоминающее устройство (ЗУ) – это один из основных функциональных узлов любого компьютера.
В современных компьютерах ЗУ представлено двумя видами памяти:
-
о с н о в н о й (оперативной) памятью (ОП),
-
в н е ш н е й (ВП).
2.1. Оперативная память
Оперативная память предназначена для хранения текущей информации. В ней хранятся все служебные и прикладные программы, обслуживающие вычислительный процесс, исходные, промежуточные данные и результат вычислений.
Оперативная память энергозависима. Это значит, что при отключении энергопитания компьютера вся информация в оперативной памяти теряется.
Эта память представлена множеством микросхем (БИС), в которых расположено большое количество двухпозиционных элементов (триггеров), исчисляемое десятками и сотнями миллионов. Двухпозиционный элемент - это элемент, который может находиться только в одном из двух возможных состояний. Это базовый элемент всех современных компьютеров. Условились одно состояние элемента обозначать как «0», а другое как «1». Такие элементы очень надежны и просты в реализации. С помощью двухпозиционных элементов представляется вся информация в компьютере. В этом случае любая информация текстовая или числовая изображается в виде комбинаций «0» и «1», то есть кодируется или, как еще говорят, представляется в машинных кодах. Этот код еще называют двоичным кодом, поскольку в нем используется два символа.
Любая информация имеет размер или свое количество, то есть ее может быть мало или много. Чтобы измерять информацию, была принята единица ее измерения.
За единицу измерения количества информации принято одно из состояний двухпозиционного элемента. Эту единицу назвали б и т. Информация о том, что двухпозиционный элемент находится в состоянии «0» или «1» и есть информация размером в один бит. В оперативной памяти все элементы информации (символы, числа) хранятся в я ч е й к а х. Ячейка – это небольшой участок памяти. Ячейки бывают различного размера в зависимости от вида хранимой в них информации. Каждая ячейка имеет свой адрес. Адресом ячейки является ее порядковый номер. За минимальный размер ячейки принят ее размер, определяемый восемью рядом расположенными двухпозиционными элементами. Ячейку такого размера принято называть один байт. На рис. 2.1 представлена схема такой ячейки.
1 2 3 4 5 6 7 8
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
-
байт
Рис. 2.1 Ячейка размером в один байт
Такая ячейка может хранить 2 = 256 вариантов информации. То есть 256 различных комбинаций 0 и 1. Количеством таких ячеек принято измерять размер памяти или как принято говорить объем памяти. Объем памяти в один байт – минимальная единица ее измерения. Но это очень мелкая единица, поэтому были приняты другие более крупные единицы.
1 Кбайт (килобайт) = 2байт = 1024 байт;
1 Мбайт (мегабайт) = 2Кбайт = 1024 Кбайт = 2 байт;
1 Гбайт (гигабайт) = 2Мбайт = 1024 Мбайт = 2 байт.
1 Тбайт (терабайт) = 2Гбайт = 1024 Гбайт = 240 байт.
Следует помнить, что оперативная память хранит только текущую информацию. При отключении компьютера информация теряется. Сама оперативная память имеет несколько участков (зон).
Основной объем памяти отведен под участок, в котором можно без каких-либо ограничений считывать и записывать информацию. Этот участок называют о п е р а т и в н ы м з а п о м и н а ю щ и м у с т р о й с т в о м (ОЗУ). Он имеет произвольный доступ к ячейкам. Такой доступ позволяет получать данные по любым адресам и в любом порядке.
Другим участком оперативной памяти является п о с т о я н н о е з а п о м и н а ю щ е е у с т р о й с т в о (ПЗУ). Его содержимое можно только читать и никакая работающая программа не сможет его изменить. Эта информация всегда неизменна и постоянно доступна, в том числе и в момент включения компьютера. В ПЗУ размещена программа загрузки компьютера в момент его включения. Под загрузкой понимают создание копий различных программ или данных в оперативной памяти, оригиналы которых размещены на каких-либо внешних носителях информации (винчестер, дискеты, компакт- диски и др.). В ПЗУ содержится минимум необходимых программ, которые заносятся в него заводом-изготовителем компьютера. К ним относятся программы тестирования важнейших функциональных узлов в момент включения компьютера (память, клавиатура, дисплей и др.). Это программы системы ввода/вывода информации BIOS (Basic Input Output System). В последнее время появилась возможность самому потребителю заносить необходимую информацию в ПЗУ, поместив «чистую» микросхему ПЗУ в специальное устройство называемое программатором. В настоящее время появились такие микросхемы ПЗУ, которые позволяют их перепрограммировать по несколько раз. Они получили название ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства). Одной из последних конструкций ППЗУ является флэш - память.
По способу реализации двухпозиционных элементов различают память:
-
с т а т и ч е с к у ю,
-
д и н а м и ч е с к у ю.
Статическая память реализуется на базе транзисторных двухпозиционных элементах, триггерах. Эти элементы имеют два устойчивых состояния и могут находиться в каком–либо из них сколь угодно долго.
Динамическая память реализуются на базе двухпозиционных элементов, в основе которых используются конденсаторы. Логической единице соответствует заряженный конденсатор, а логическому нулю – незаряженный. Существенным недостатком динамической памяти является постепенный разряд конденсаторов через внешние цепи, что ведет к потере информации. Чтобы это не происходило, конденсаторы динамической памяти необходимо периодически подзаряжать. Такой процесс называют р е г е н е р а ц и е й ОЗУ.
В настоящее время все большее предпочтение отдается динамической памяти, как более простой в изготовлении, занимающей меньше места и более дешевой. Следует отметить, что технология производства полупроводниковой памяти постоянно совершенствуется. Это порождает появление новых микросхем памяти. В современных компьютерах объем оперативной памяти достигает нескольких десятков Гбайт.
2.2. Кэш – память
Существует противоречие между быстродействующей, но более дорогой статической памятью и худшей по характеристикам, но более дешевой динамической памятью. Разумным компромиссом для построения экономичных и производительных систем является использование промежуточной к э ш - п а м я т и. Этот вид памяти появился сравнительно недавно. Начиная с 486-го процессора, все модели компьютеров оснащаются кэш – памятью.
Кэш представляет собой «быструю» статическую память небольшого объема, которая служит для ускорения доступа к «медленной» динамической памяти.
Основная идея работы кэш – памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды программы, копируются в кэш. Одновременно в специальном каталоге адресов, который находится в той же самой памяти, запоминается адрес, откуда была извлечена информация. Если данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение к ОЗУ. Их можно получить из кэш – памяти значительно быстрее.
Поскольку объем кэш – памяти существенно меньше объема оперативной памяти, то контроллер кэш – памяти внимательно следит за тем, какие данные следует сохранять, а какие необходимо заменять. Удаляется та информация, которая используется реже или совсем не используется. Контроллер также обеспечивает своевременную замену измененных данных из кэш – памяти обратно в ОЗУ.
В современных компьютерах кэш – память реализуется на двух уровнях:
– первый,
– второй.
Первый уровень памяти встроен непосредственно в процессор, а второй устанавливается на системной плате. Как и для ОЗУ увеличение объема кэш – памяти повышает эффективность работы компьютера.