Введение

Дисциплина «Информатика» принадлежит к блоку естественнонаучных дисциплин, изучаемых при подготовке юридических, экономических, управленческих и технических специальностей и является одной из базовых в процессе обучения специалистов и бакалавров.

Одним из направлений в изучении информатики является получение практических умений при работе с текстовыми редакторами, электронными таблицами и базами данных. В части 1 методического пособия рассматриваются основные принципы работы с Microsoft Office Word 2007, Microsoft Office Excel 2007, Microsoft Office Access 2007, даны задания по вариантам для самостоятельной работы студентов.

Другим направлением в информатике является изучение теории информатики. Часть 2 методического пособия охватывает все разделы теоретической информатики, указанные в Государственном образовательном стандарте: основные понятия информатики, кодирование информации, системы счисления, алгоритмизация и программирование, моделирование и формализация, программные средства реализации информационных процессов, аппаратные средства реализации информационных процессов, алгебра логики, локальные и глобальные сети, а также основы компьютерной безопасности. В методическом пособии дана краткая теория, приведены задачи, задания по вариантам.

Для контроля знаний использованы материалы тестов, проводимых Федеральным агентством по образованию в 2005 – 2010 гг.

Глава 1. Основные понятия информатики

1. Понятие информатики

Термин «информатика» возник в 60-е гг. XX века во Франции для названия области науки, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин «informatigue» (информатика) образован путем слияния слов «information» (информация) и «automatigue» (автоматика) и означает «информационная автоматика» или «автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним «computer science» (наука о компьютерной технике).

В нашей стране подобная трактовка термина «информатика» выдвинута основоположником отечественной вычислительной техники академиком Виктором Михайловичем Глушковым (1923-82) в 1979 году и утвержденном в 1983 году на годичном собрании АН СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации по предложению В.С. Михалевича, Ю.М. Каныгина, В.И. Гриценко. В их трактовке: «Информатика – это комплексная научная и инженерная дисциплина, которая изучает все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».

Приведем еще одно из наиболее удачных определений термина «информатика». Информатика – комплекс научно-практических дисциплин, изучающих все аспекты получения, обработки, хранения, преобразования и передачи информации.

2. История развития информатики Этапы становления информатики

Первый этап. Механический.

Для счета использовались различные механические устройства.

1). IV в. до н.э. Азия. Абак – глиняная пластина с желобами, в которой раскладывались камни, представляющие числа.

2). XVI – XVII в. Россия. Разработано приспособление – счеты. Регистрируются перемещения элементов конструкции.

3). Логарифмическая линейка. 1623 год. Первое автоматическое устройство для вычислений – разработал немецкий профессор Вильгельм Шикард. Он назвал его «суммирующие часы».

4). В 1642 г. французский механик Блез Паскаль разработал более компактное суммирующее устройство арифмометр, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускающимся серийно.

5). В 1673 г. немецкий математик и философ Лейбниц создал механический калькулятор, который мог выполнить операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложения и вычитания.

6). Идея программирования вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Старинные монастырские башенные часы были настроены так, чтобы в заданное время включать механизм, связанный с системой колоколов – жесткое программирование.

7). Гибкое программирование механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые было реализовано в 1804 г. в ткацком станке Жаккарда.

8). Выдающимся английским математиком и изобретателем Чарльзом Бэббиджем в его Аналитической машине была реализована идея программного управления вычислительными операциями. Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был применен принцип разделения информации на команды и данные.

Второй этап. Электромеханический.

Электрические и механические средства преобразования информации. Охватывает период конца XIX в. Изобретены и начинают использоваться телеграф, радио, телефон. Появляется возможность оперативно передавать и накапливать информацию в любом объёме.

Третий этап. Компьютеры.

1 поколение: 1948-1958 гг. Элементная база – электронные лампы. Большие габариты, большое потребление энергии, малое быстродействие, низкая надежность, программирование только в кодах. Для ввода данных используют перфокарты, перфоленты и магнитные ленты. Вычислительные машины в СССР – Мир, Урал, БЭСМ. В 1953 году в СССР начали серийно выпускать машину «Стрела» (рис. 1.1).

Рис. 1.1. ЭВМ «Стрела»

2 поколение: 1959-1967 гг. Начинается применение транзисторов. Элементная база – лампы – заменяются на полупроводники. Появились языки программирования и высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, барабанами. Для ввода данных применяют магнитные диски. Самая быстрая машина второго поколения в СССР БЭСМ-6, созданная в 1967 году, имела производительность 1 миллион операций в секунду. На тот момент она была самой быстрой не только в СССР, но и в Европе (рис. 1.2).

Рис. 1.2. БЭСМ-6

3 поколение: 1968-1973 гг. Изобретены интегральные микросхемы. Они и становятся элементной базой. Использование технологии производства многослойных плат привело к резкому снижению габаритов, повышению вычислительных возможностей ЭВМ и увеличению их надежности. Для ввода данных применяют работу с удаленным терминалом. Используются вычислительные машины с единой архитектурой IBM 360, IBM 370, EC ЭВМ, PDP – 11, СМ ЭВМ. Советский суперкомпьютер третьего поколения «Эльбрус-2» (рис. 1.3). В отличие от ЭВМ единой серии работал на языках высокого уровня.

Рис. 1.3. Эльбрус-2

4 поколение: с 1974 г. ЭВМ реализуются на больших интегральных схемах (БИС). На одном кристалле размером 1 см³ стали размещаться сотни тысяч электронных элементов. Скорость ЭВМ составляет до 109 опер./сек.

Появляются микропроцессоры (разработчик-работник фирмы Intel Маршиан Эдвард Хофф создал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ). На их основе стали создаваться микроЭВМ и ПВЭМ. Повышается качество, улучшаются все технические характеристики вычислительных машин, начинается их массовое изготовление (рис. 1.4).

Рис. 1.4. ПЭВМ

5 поколение: с 1983 г. по настоящее время БИС повышенной степени интеграции. Внедрение во все сферы компьютерных сетей, объединение, параллельная обработка данных. Широкое внедрение информационных технологий во все сферы деятельности человека. Характеризуется электронными компьютерами (рис. 1.5). Появляется возможность общения человека с ЭВМ с использованием естественного языка, можно применять хранимые в ЭВМ знания, обучаться, получать способность к ассоциативным построениям и получению выводов. Нейронная структура, распределение сетью большого числа микропроцессов, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. Появление нейрокомпьютеров.

Рис. 1.5.Современные компьютеры