Курс лекций по информатике для заочников

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «ВЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра информационных технологий и статистики

Ливанов Р.В.

Курс лекций по дисциплине «Информатика»

для студентов экономического факультета

КИРОВ Вятская ГСХА

2015

1

2

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

Тема №1: Основы информатики и теория информации

План:

I. Истоки и этапы развития информатики. Предмет, задачи, направления и элементы информатики.

II. Информация и ее кодирование. Классификация и качество информации.

I. Истоки и этапы развития информатики. Предмет, задачи, направления и элементы информатики.

Существует несколько определений термина «информатика»: Информатика – это отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства

информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах деятельности.

Информатика – это отрасль человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации при помощи компьютеров, а также взаимодействием этих процессов со средой применения.

Информатика является комплексной научно-технической дисциплиной, она тесно связана с такими науками, как математика, логика, лингвистика и другими.

Термин «информатика» появился в 60-х годах 20 в. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью вычислительной техники. В 70-х происходит становление информатики как самостоятельной отрасли деятельности, что связано с развитием компьютерной техники и более широким применением компьютеров для автоматизации информационных процессов. В России информатика как учебная дисциплина появилась в 1985 году.

Основу современной информатики составляют:

1). Компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам.

2). Хранение больших объемов информации в электронном виде на машинных носителях.

3). Возможность передачи информации на любое расстояние.

3

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных областей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации при использовании компьютеров и средств телекоммуникации во всех сферах деятельности.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

1.Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники.

2.Программное обеспечение средств вычислительной техники.

3.Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения.

4.Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением.

Косновным задачам информатики относятся:

1). Исследование информационных процессов любой природы.

2). Разработка информационной техники и создание новых технологий обработки информации.

3). Эффективное использование компьютерной техники и информационных технологий во всех сферах общественной жизни.

Для практического решения поставленных задач можно выделить следующие направления информатики:

1.Программирование – создание и разработка компьютерных программ.

2.Автоматизация – возможность работы и функционирования аппаратнопрограммных средств без участия человека.

3.Стандартизация – совместимость между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных.

4.Преобразование информации – разработка методов преобразования и кодирования различных структур данных.

5.Защита информации – разработка методов и средств защиты данных от потерь и искажения, а также от несанкционированного доступа.

Таким образом, информатика является основой информационного общества, обеспечивая другие отрасли производства и непроизводственной сферы необходимыми информационными ресурсами. К основным элементам индустрии информатики можно отнести:

1). Предприятия, производящие и обслуживающие компьютерную технику.

2). Предприятия, производящие и распространяющие программные средства.

3). Вычислительные центры различного назначения.

4). Системы связи и передачи информации в составе компьютерных сетей.

4

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

II. Информация и ее кодирование. Классификация и качество информации.

Понятие информации является одним из основных понятий в информатике. В широком смысле информация включает в себя отражение реального мира, обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой.

Информация – это любые сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся степень неопределенности и неполноты знаний.

Экономическая информация – это совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами.

Данные – это информационные сведения или сигналы, закодированные

изаписанные для хранения на каком-либо носителе.

Спрактической точки зрения информация обычно представляется в виде сообщения. Информационные сообщения связаны с источником и приемником информации, а также с каналами передачи данных. Источником информации является любая система, вырабатывающая сообщения или содержащая информацию для передачи. Любое сообщение, подлежащее передаче по каналу связи или записи в память, должно быть закодировано.

Кодирование – это преобразование информации в совокупность символов или сигналов в соответствии с определенными правилами. Конечное множество различных символов, применяемых в какой-либо системе кодирования, называется алфавитом, а количество этих символов – объемом алфавита.

Система счисления (цифровой алфавит) – это метод кодирования числовой информации в символьном виде. Системы счисления различаются по своему основанию, то есть по количеству цифр, используемых для записи чисел.

Обычно любая величина представляется числом в десятичной системе счисления, основанной на использовании 10 цифр (0-9). Для компьютера кодирование информации осуществляется в двоичной системе счисления, так как алфавит из 2-х символов является простейшим для передачи, хранения и обработки информации. Существуют также и другие системы счисления: троичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и т.д.

Кроме того, системы счисления можно разделить на 2 группы:

1. Позиционные – значение цифры зависит от ее местоположения в ряду

10 10 10

В настоящее время применяются в основном позиционные системы счисления, так как в непозиционных системах неудобна запись больших чисел и затруднено выполнение математических операций.

5

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

Всю информацию можно классифицировать по нескольким признакам: 1. По отношению к окружающей среде:

а). Входная – информация, воспринимаемая системой от окружающей среды. б). Выходная – информация, выдаваемая системой в окружающую среду.

в). Внутренняя – информация, используемая только внутри системы. г). Внешняя – информация, используемая только вне системы.

2. По стадии обработки:

а). Исходная (первичная) – начальная информация в каком-либо процессе.

б). Промежуточная – информация, используемая от начала и до конца процесса. в). Результативная (конечная) – информация после завершения процесса.

3. По степени изменчивости:

а). Постоянная – информация, неизменяемая с течением времени. б). Переменная – информация, изменяемая с течением времени.

в). Смешанная – условно-постоянная или условно-переменная информация. 4. По уровню доступа:

а). Общедоступная – открытая для доступа информация. б). Конфиденциальная – закрытая для доступа информация.

6. По выполняемой в управлении функции (экономическая информация): а). Нормативно-справочная – это информация, содержащая различные нормативные и справочные данные.

б). Плановая – информация, характеризующая параметры предприятия на определенный будущий период времени.

в). Учетная – информация, характеризующая деятельность предприятия за определенный прошлый период времени.

г). Оперативная – информация, характеризующая состояние предприятия в текущий период времени.

Качество информации – это совокупность свойств, определяющих возможность эффективного использования информации в соответствии с ее назначением. Существуют следующие показатели качества информации:

1). Содержательность – отражает смысловую емкость информации.

2). Достаточность – означает, что информация содержит минимальный, но достаточный для использования набор показателей.

3). Доступность – обеспечивается легкостью выполнения процедур по получению и преобразованию информации.

4). Актуальность – определяется степенью сохранения ценности информации с течением времени.

5). Своевременность – обеспечивается возможностью использования информации в заданный момент времени.

6). Точность – определяется степенью близости информации к реальному состоянию объекта, процесса или явления.

7). Достоверность – определяется способностью информации отражать реальные объекты и явления с необходимой точностью.

8). Устойчивость – отражает способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

6

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

Тема №2: Основные сведения о компьютерах

План:

I. Компьютеры, история их развития и область применения. II. Классификация современных компьютеров.

I. Компьютеры, история их развития и область применения.

Компьютер – это аппаратно-программное техническое устройство, предназначенное для хранения и обработки информации.

Первые компьютеры создавались для числовых расчетов, но скоро оказалось, что они могут обрабатывать и другие виды информации, которые можно представить в цифровой форме. В настоящее время с помощью компьютеров не только производятся расчеты, но и готовятся к печати книги, создаются рисунки, музыка, фильмы и т.д.

Компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления. При этом ввод чисел в компьютер и их вывод осуществляется в 10-ной системе счисления, а все необходимые преобразования выполняют компьютерные программы.

Представление чисел в различных системах счисления.

Минимальной единицей информации в компьютере является 1 бит – это двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. При этом блок из 8 последовательных бит составляет 1 байт. Также существуют более

Первые компьютеры появились в начале 40-х годов 20 века.

В1943 году в США был создан первый ламповый компьютер Mark-1, который весил 7 тонн и позволял производить несколько сотен операций в секунду.

В1946 году в США был создан более мощный ламповый компьютер ENIAC, который весил 70 тонн и позволял производить несколько тысяч операций в секунду.

В1950 году был создан первый российский компьютер МЭСМ (Малая электронная счетная машина), который весил 50 тонн и выполнял до тысячи операций в секунду.

В1955 году в США был разработан первый транзисторный компьютер TRIDAC, позволяющий выполнять более 100 тысяч операций в секунду.

Вконце 50-х годов появились первые языки программирования, позволяющие автоматизировать и стандартизировать разработку программ для компьютеров.

7

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

Все компьютеры, созданные на основе электронных ламп были очень большими, дорогими, ненадежными и поэтому практически не нашли своего применения. Более совершенные компьютеры на основе транзисторов были меньше по размерам и производительнее, чем ламповые и использовались в бизнесе и промышленности.

В 1970 году произошел революционный прорыв в области компьютерной техники – компанией Intel был сконструирован первый микропроцессор Intel4004, который при размерах 3 3 см был производительнее огромной вычислительной машины.

В1974 году на основе микропроцессора Intel-8008 был создан первый персональный компьютер, ориентированный на индивидуальных пользователей.

В1981 году компанией IBM был разработан новый компьютер, основу которого составлял принцип «открытой архитектуры». Этот принцип означал, что компьютер перестал быть единым неразъемным устройством, а собирался из отдельных независимо изготовленных частей, соединяемых между собой при помощи разъемов. В результате через несколько лет IBM-совместимые компьютеры заняли ведущее место на рынке, практически вытеснив остальные модели компьютеров.

Вначале 90-х годов фирмой Intel был разработан процессор класса Pentium, а фирмой Microsoft была создана операционная система Windows, что привело к появлению нового поколения компьютеров.

(1960 – модем, 1963 – мышь, 1967 – дискета, 1973 – винчестер,

1979 – CD, 1983 – цветной дисплей, 1996 – DVD.)

Всовременном мире компьютеры играют огромную роль в жизни человека. Их мощность постоянно увеличивается, а область применения расширяется. Сегодня практически нет ни одной сферы деятельности, где не используются компьютеры:

1.Компьютеры в офисе – применяются для оформления различных документов, работы с электронными таблицами, для выхода в Интернет и работы с электронной почтой и т.д.

2.Компьютеры в производстве – используются в автоматизированных системах контроля, обеспечивающих бесперебойную работу различных агрегатов, а также при разработке новых конструкторских проектов.

3.Компьютеры в медицине – используются при постановке диагнозов, во время проведения операций, а также для медицинских исследований.

4.Компьютеры в банковской системе – применяются для выполнения финансовых расчетов и других банковских операций, электронных расчетов по пластиковым картам и т.д.

5.Компьютеры в системе образования – используются в процессе обучения и контроля знаний, а также для поиска различной информации и решения поставленных задач.

6.Компьютеры в домашних условиях – являются мультимедийным центром развлечений, используются для хранения и воспроизведения музыки и видео, для игр и т.д.

8

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

II. Классификация современных компьютеров.

По размерам и функциональным возможностям все компьютеры можно разделить на четыре основных класса:

1.Суперкомпьютеры – это очень мощные многопроцессорные вычислительные машины, предназначенные для решения задач, требующих огромных объемов вычислений.

Характеристики: быстродействие (производительность) до 400 ТГц, объем оперативной памяти до 400 Тб, дисковой памяти – до 10 Пб, стоимость – до 10 млн. долларов.

Область применения: используются в военных и научных целях, сеть из нескольких десятков суперкомпьютеров составляет основу сети Интернет.

2.Большие компьютеры (мэйнфреймы) – это многопользовательские многопроцессорные вычислительные машины, предназначенные для обработки больших объемов информации.

Характеристики: быстродействие до 10 ТГц, объем оперативной памяти – до 10 Тб, дисковой памяти – до 1 Пб, стоимость – до 2 млн. долларов.

Область применения: используются для решения научно-технических задач, работы с большими базами данных, управления вычислительными сетями и их ресурсами.

3.Малые компьютеры – это многопроцессорные вычислительные машины, занимающие промежуточное положение между мэйнфреймами и персональными компьютерами.

Характеристики: быстродействие – до 200 ГГц, объем оперативной памяти до 200 Гб, дисковой памяти – до 100 Тб, стоимость – до 100 тыс. долларов.

Область применения: используются в крупных организациях и научных учреждениях, для которых недостаточно производительности обычных персональных компьютеров.

4.Микрокомпьютеры – включают несколько типов компьютеров:

4.1. Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микрокомпьютеры, обладающие универсальностью применения и автономностью эксплуатации. Среди персональных компьютеров выделяют две основные группы:

а). Стационарные или настольные компьютеры – самый распространенный вид компьютеров, отличающихся невысокой стоимостью и гибкостью архитектуры. Классическим стационарным компьютером является системный блок, к которому подключаются дополнительные внешние устройства – монитор, клавиатура, мышь и другие. Также к этой группе относятся неттопы, отличающиеся компактными размерами и моноблоки, представляющие синтез монитора с системным блоком.

б). Портативные или переносные компьютеры – быстроразвивающийся вид персональных компьютеров, отличающихся меньшими размерами и возможностью автономного питания от аккумуляторов. По сравнению с настольными компьютерами у портативных, как правило, более высокая стоимость и сложности при их модернизации. Данная группа включает:

9

Copyright by Livanov Roman, 2002-2014

ноутбуки (смартбуки – экран менее 10", нетбуки – экран 10-12", ультрабуки – экран 13-14,5", классические ноутбуки – экран 15" и более), планшеты – экран 7-12", коммуникаторы и смартфоны – экран 3,5-6".

в). Рабочие станции – представляют собой персональные компьютеры с дополнительно подключенным специализированым оборудованием, которые предназначены для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и т.д.). В качестве рабочих станций могут использоваться как обычные персональные компьютеры, так и специальные сетевые компьютеры.

4.2. Серверы – высокопроизводительные многопользовательские микрокомпьютеры, отличающиеся высокой надежностью, которые выделены для управления работой компьютерных сетей и предоставляют другим компьютерам доступ к общим системным ресурсам. Серверы обычно специализируются на выполнении определенных сетевых функций, поэтому их разделяют на несколько групп:

а). Файл-серверы – предназначены для работы с файлами и базами данных, обеспечивают хранение файлов и возможность доступа к ним через сеть, имеют объемные дисковые накопители на основе RAID-массивов емкостью до нескольких сотен терабайт.

б). Архивационные серверы – предназначены для постоянного резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, выполняют ежедневное автоматическое архивирование информации от серверов и рабочих станций сети.

в). Факс-серверы – предназначены для организации работы эффективной многоадресной факсимильной связи.

г). Почтовые серверы – предназначены для организации работы электронной почты и управления электронными почтовыми ящиками.

10