9_Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П_Практическая информатика_2011

Министерство образования и науки РФ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.В.Ломтадзе,

Л.П.Шишкина

ПРАКТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

Для студентов и специалистов

Издательство Иркутского государственного

технического университета

2011

УДК 004(075.8)

ББК 32.97я 73 Л12

Рецензенты:

канд. физ.-мат. наук, доцент, заведующий кафедрой прикладной математики и информатики Ухтинского государственного технического университета Ю.Г.Смирнов;

канд. физ.-мат. наук, доцент, заведующий кафедрой общеобразовательных дисциплин Иркутского государственного технического университета к. ф.-м. н. доцент В.И.Щепин.

В.В.Ломтадзе, Л.П.Шишкина. Практическая информатика: Учебное пособие. – Иркутск: Изд-во Иркутского гос. технич. ун-та, 2012. – ХХХ с.

Поясняются основные понятия информационных технологий, применяемые технические средства, классы программных продуктов, основные особенности современных программных средств и общие приемы работы с текстовыми и табличными процессорами, с графическими редакторами, с системами управления базами данных. Уделено внимание компьютерным сетям, возможностям Интернет, технологиям Клиент/сервер и Интранет, реляционному языку SQL. С ориентацией на среду визуального программирования VBА (Visual Basic for Applications) рассматриваются основы алгоритмизации и программирования. Кроме получения общих навыков работы с современными программными продуктами, читатель познакомится с историей развития информационных технологий, с особенностями совершающейся на наших глазах информационной революции, ведущей к превращению индустриального общества в информационное. Авторы убеждены в том, что для будущего специалиста расширение кругозора – не менее важная задача, чем получение практических навыков в области компьютерных технологий.

УДК 004(075.8)

ББК 32.97я 73

Учебное издание

Ломтадзе Валерий Валерьевич Шишкина Людмила Павловна

Практическая информатика Учебное пособие

Для студентов и специалистов

Подписано в печать 03.03.2010. Формат 60 х84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 6.75 Тираж 1500 экз. Зак. 70. Доплан

ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П.

Иркутский государственный технический университет, 2012

2

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие поясняет основные понятия информационных технологий, применяемые технические средства, классы программных продуктов, общие приемы работы с операционными системами и с наиболее важными для пользователей офисными приложениями и графическими редакторами. Уделено внимание компьютерным сетям, технологии клиент/сервер, реляционному языку SQL. С ориентацией на среду визуального программирования VBA (Visual Basic for Applications) рассматриваются основы алгоритмизации и программирования.

В учебно-методической литературе встречаются два подхода к описанию программных средств и методов работы с ними. Первый подход можно кратко назвать «От общего к частному», а второй – «Шаг за шагом».

При использовании первого подхода сначала излагаются общие особенности современных программных средств (событийная ориентированность, объектная ориентированность, объекты управления, используемые в интерфейсе всех современных приложений, типичные меню и типовые диалоги), а также общие методы работы с современными многофункциональными программамиприложениями (выделение объектов, использование для работы с ними меню программы, панелей инструментов, контекстного меню, клавиатурных команд и т.п.). После этого поясняются функции конкретных программных продуктов.

Второй подход заключается в том, что каждое приложение (например, Word, Excel, Access) рассматривается изолированно от других, а выполнение каждой функции описывается по шагам.

Первый подход развивает умение думать и понимать логику работы программ, а второй направлен на механическое запоминание последовательности, в которой пользователь реализует каждую функцию каждой программы. Очевидно, что в вузе должно быть отдано предпочтение первому подходу. Авторы полагают, что такой подход должен стимулировать дальнейшее самообучение, играющее важнейшую роль в овладении информационными технологиями.

В предлагаемом учебном пособии разъясняются общие принципы функционирования современных программ-приложений и вытекающие из этих принципов типовые приемы работы с компьютером. Эти приёмы иллюстрируются преимущественно на основе программных средств Microsoft, но при этом авторы стремятся к тому, чтобы пользователь в принципе понял, как использовать программы рассматриваемых типов. Например, для объяснения форматирования приводится модель фрагмента текста, и если читатель поймёт, какими параметрами описывается дизайн текста, то он найдёт возможность установить значения этих параметров в любом текстовом процессоре, например, имею-

щемся в OpenOffice.org (http://ru.openoffice.org/).

Кроме получения практических навыков работы с популярными программными продуктами, читатель расширит свой кругозор в области информационных технологий, познакомится с историей их развития, с особенностями совершающейся на наших глазах информационной революции, ведущей к пре-

5

вращению индустриального общества в информационное. Авторы убеждены в том, что для будущего специалиста расширение кругозора – не менее важная задача, чем получение практических навыков в области компьютерных технологий.

В предлагаемом учебном пособии «чисто теоретические» вопросы, например такие, как логические основы ЭВМ и алгебра логики, рассматриваются весьма кратко. В первую очередь авторы стремились к тому, чтобы это пособие помогло студентам и специалистам в повседневной работе с компьютером: при поиске информации, при подготовке курсовых, дипломных работ, при выполнении расчётов, в том числе с применением программирования, а также при создании множества документов. Современный специалист за время своей трудовой деятельности подготавливает тысячи документов. Соответственно он сможет сберечь тысячи часов своего времени, если освоит эффективные методы работы с распространёнными программными средствами. Что касается лабораторных, контрольных и самостоятельных работ, то они включены в другие учебные пособия, изданные кафедрой информатики [ 1, 6, 7, 12, 14].

При рассмотрении программных средств, входящих в состав Microsoft Office, авторы отдают предпочтение версии 2003 года, а не 2007 года. Мы обосновываем это тем, что каждое изделие, в том числе и программный продукт, можно рассматривать как дробь: в числителе – функциональные возможности, а в знаменателе – сложность. Когда разработчики создают новую версию изделия, незначительно расширяя его функции и резко усложняя его использование, они заведомо делают это изделие непопулярным у большинства потребителей.

6

1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1.1. Предмет изучения информатики. Понятие информации. Информационное общество

Предметом изучения информатики являются информационные технологии – процессы сбора, передачи и обработки данных с целью производства информации, пригодной для анализа человеком и принятия решений.

Технология (techne –греч.) – искусство, умение, процессы.

Процесс – определенная совокупность действий, направленная на достижение поставленной цели.

Информация – (от латинского informatio – разъяснение) – сведения об объектах и явлениях, уменьшающие степень неполноты знаний – степень неопределенности. Кроме этого определения, встречаются и другие, например, «отражение реального мира с помощью сведений».

Первое определение предпочтительнее в прикладных аспектах, т.к. позволяет количественно измерять информацию через изменение неопределенности знаний (п. 2.1), особенно в тех случаях, когда полученные сведения облегчают выбор варианта решения.

Впроизводственной деятельности, в управлении экономикой и в политике информация необходима для принятия обоснованных и эффективных решений, т.к. информация уменьшает степень неопределенности. Поэтому современный специалист должен уметь с помощью компьютеров и средств связи получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результаты в виде наглядных документов, облегчающих принятие решений. Наступило время, когда профессионал – инженер, юрист, экономист, социолог, журналист – уже с трудом справляется с потоками данных. Ему необходим инструментарий для обработки информации. Сложившуюся ситуацию сравнивают [4] с использованием средств передвижения: можно и пешком преодолеть любые расстояния, но это несовместимо с современным темпом жизни, с особенностями современного общества, которое называют информационным в отличие от предшествующего индустриального.

Впока еще привычном для нас индустриальном обществе большинство работающих занято производством материальных ценностей – велика численность рабочих многочисленных специальностей. В информационном (постиндустриальном) обществе большинство работающих занято обработкой, хранением и реализацией информации в разнообразных формах. Так в информационной сфере США трудится уже более 60% населения. Согласно докладу Бюро трудовой статистики США (1992 г.) в станкостроительной отрасли в 1990 г. работали 330 тысяч человек, к 2005 г., по прогнозам, должно было остаться 14 тысяч – за счет массового сокращения людей вследствие внедрения автоматических линий, роботов и манипуляторов [4] .

7

1.2. Информационные революции

Стремительный переход к информационному обществу является следствием совершающейся на наших глазах информационной революции. В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций, каждая из которых приводила к приобретению человечеством нового качества:

1)изобретение письменности,

2)изобретение книгопечатания в середине XVI века,

3)внедрение электричества в конце XIX века и в результате последующее появление телеграфа, телефона, радио, телевидения,

4)внедрение электронных вычислительных машин (ЭВМ) и микропроцессорных технологий, начиная с 70-х годов XX века и, как следствие, переход

кинформационному обществу.

Перечисленные информационные революции стали следствием выдающихся изобретений. До изобретения письменности человек практически не изменялся в течение тысячелетий. Он не умел эффективно передавать свои навыки и знания потомкам. В результате орудия труда оставались примитивными.

С появлением письменности прогресс резко ускорился. Уже в античном мире человек освоил строительство, мореплавание, стал применять разнообразные механизмы. К этому времени относятся выдающиеся изобретения Архимеда. Появляется пергамент – более совершенный, чем папирус, материал для письма. Формируются библиотеки, крупнейшей из них стала Александрийская. Письменность входит в повседневный быт, вовлекается в процесс обучения. Возникла традиция научных школ, первыми из которых были Академия Платона и Лицей Аристотеля. Впервые в качестве заказчиков проведения научных исследований выступают военные.

Изобретение книгопечатания в XVI веке снова привело к изменению облика человека и цивилизации. Человек теперь читает газеты и журналы. Ему доступны книги, библиотеки. Появились университеты. Вместе с развитием образования и науки ускорилось развитие производительных сил общества, появились фабрики.

Наконец, в XIX веке в жизнь человечества вошло электричество. А это не только свет и энергия. Это телеграф, радио, телефон и, наконец, телевидение. Человек теперь мгновенно узнаёт все мировые новости, изменяется темп жизни, ускоряется распространение знаний и технологий.

Последняя информационная революция, которая происходит на наших глазах благодаря внедрению вычислительной техники и распространению информационных технологий, – это новый рывок в развитии цивилизации, новые возможности в развитии производительных сил общества. Внедрение в производство электронных вычислительных машин, а затем появление персональных компьютеров (ПК) – это не только возможность быстрого выполнения трудоёмких расчётов. Это изменение стиля управления, это возможность моментального поиска и обработки разнообразных данных, это широкое применение компьютерных моделей при разработке новых машин и многое другое.

8

Созданию ЭВМ и ПК способствовали изобретения прошлых веков, которые постепенно приблизили человечество к переходу от индустриального к информационному обществу.

1.3. Краткая история вычислительной техники

Потребность в вычислениях становилась всё более острой по мере развития товарно-денежных отношений, техники и науки. Сначала были изобретены балансирные весы и счёты (абак). Затем для выполнения расчётов стали применяться различные механические устройства, в конструкции которых использовались зубчатые колёса, шестерёнки и валики.

В1623 г. Вильгельм Шикард придумал «считающие часы» – это был первый механический калькулятор. В 1642 г. Блезом Паскалем была сконструирована суммирующая машина. В 1673 г. появилась машина Вильгельма Лейбница, которая выполняла 4 арифметических действия. В 1801 г. Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами; при смене перфокарт изменялся узор. В 1822 г. Чарльз Бэббидж изобрёл разностную машину, а в 1835 г. он же описал свою аналитическую машину. В этой машине была «мельница» (процессор) и «склад» (память). С именем Чарльза Бэббиджа связывают начало эры компьютеров.

В1920-1940-е годы знаменитым в математическом мире стало имя Джона фон Неймана. Закончив в 1926 году Будапештский университет, фон Нейман преподавал в Германии, а в 1930 году эмигрировал в США и стал сотрудником Принстонского института перспективных исследований. В 1946 году вместе с Г.Гольдстейном и А.Берксом он написал и выпустил отчет "Предварительное обсуждение логической конструкции электронной вычислительной машины". Поскольку имя фон Неймана как выдающегося физика и математика было уже хорошо известно в научных кругах, все высказанные положения в отчете приписывались ему. Более того, архитектура первых двух поколений ЭВМ с последовательным выполнением команд в программе получила название "фон Неймановской архитектуры ЭВМ". Эта архитектура описывается тремя принципами:

Принцип программного управления. Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно перейти не к следующей, а к какой-то другой команде, то в таких случаях используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти пре-

9

кращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Принцип однородности памяти. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей. Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Фон Нейман описал, какие устройства должен иметь компьютер, чтобы он был универсальным и удобным средством для обработки информации:

арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции;

устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

запоминающее устройство для хранения программ и данных;

внешние устройства для ввода-вывода информации.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон - неймановских. На сегодняшний день это подавляющее большинство компьютеров, в том числе и IBM PC–совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений. Путь от первых ЭВМ к современным компьютерам – это более чем полвека стремительного развития вычислительной техники.

1.4. Поколения вычислительных систем

Развитие информационных технологий непосредственно связано с совершенствованием компьютерных систем и средств связи, в частности, вычислительных сетей. Когда говорят о развитии электронных вычислительных машин и их программного обеспечения, то выделяют поколения ЭВМ:

10