«Кузбасский государственный технический университет
им. Т.Ф. Горбачева»
Д. Е. Турчин
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Материалы для самостоятельной работы студентов
Кемерово 2011
СОДЕРЖАНИЕ
Кемерово 2011 0
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬ-НОГО ИЗУЧЕНИЯ 6
1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИНФОРМАЦИЯ 6
1.1. Предметная область информационных технологий 6
Понятия технологии и автоматизации. Понятие информационной технологии (ИТ). Этапы развития ИТ. Особенности современных ИТ. Основные информационные процессы. Базовые и предметные информационные технологии. 6
Основные информационные процессы. 6
Важными понятиями, связанными с ИТ, являются понятия информации (рассм. в след. теме) и информационного процесса. 6
Информационный процесс – это совокупность действий, проводимых над информацией с целью достижения определенного результата. 6
Можно выделить следующие основные информационные процессы: 6
1. Сбор информации – процесс получения сведений о состоянии какого-либо объекта, свойства которого являются важными для решения конкретной задачи. 6
2. Передача информации – процесс, изменения пространственного положения сведений, при котором одна система (источник) передает эти сведения, а другая (получатель) их принимает. 6
3. Накопление информации – процесс формирования исходного массива информации. 6
4. Обработка информации – упорядоченный процесс преобразования информации в требуемую форму в соответствии с алгоритмом решения задачи. 6
1.2. Информация, ее виды и свойства 7
Сигнал, сообщение, данные, знания. 7
С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение, данные, знания. 7
Сигнал – это зависимость одной физической величины от другой (чаще всего от времени), служащая для переноса информации в пространстве и времени. 7
Сигнал является материальным носителем информации. 7
Сигналы можно разделить на аналоговые и дискретные. 7
Сообщение – информация, представленная в определенной форме, удобной для передачи. 7
Сообщения разделяют на непрерывные и дискретные. 7
Данные – информация, которая представлена в определенной форме, удобной для дальнейшей обработки человеком или автоматизированными средствами. 7
Знания – совокупность хранимых в памяти человека или базе знаний сведений о некоторой предметной области, их взаимосвязей и правил, которые могут быть использованы для получения новых сведений или решения каких либо задач, связанных с различными видами интеллектуальной деятельности. 7
Особым свойством знаний является то, что на их основе можно получать новую информацию. 7
Свойства информации. 7
Для человека характерно субъективное восприятие информации через большое число ее свойств (важность, своевременность, адекватность, конфиденциальность и др.). 7
С точки зрения информационных технологий наиболее важными свойствами информации являются: 7
1). Полнота информации – свойство, характеризующее степень достаточности информации для принятия решения. 8
Неполная и избыточная информация затрудняют принятие решения. 8
Синтаксический, семантический и прагматический аспекты информации. 8
Синтаксический аспект связан только с формой представления информации и не затрагивает ее содержания. 8
Семантический аспект характеризует смысловое содержание информации. 8
Прагматический аспект отражает соответствие информации и цели, для достижения которой эту информацию предполагается использовать. 8
1.3. Системы счисления (см. основные теоретические сведения к самостоятельной работе №2) 8
Позиционные системы счисления. Двоичная и шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Арифметические операции над числами в разных системах счисления. 8
1.4. Кодирование информации (самостоятельно) 9
Понятие кода и кодирования. Кодирование числовой информации. Прямой, обратный и дополнительный коды. Числа в форме с фиксированной и плавающей запятой. Кодирование символьной информации. 9
Понятие кода и кодирования. 9
Кодирование информации – процесс преобразования информации из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической обработки. Обратный процесс называется декодированием. 9
Код – правило сопоставления каждому конкретному сообщению строго определённой комбинации символов. Кодом также называется отдельная комбинация таких символов (кодовое слово). 9
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 10
2.1. Вычислительные машины и принципы их функционирования 10
Понятия вычислительной машины (ВМ) и вычислительной системы (ВС). Поколения и семейства ВМ. Виды современных ВМ по области применения. Понятия архитектуры и организации ВМ. Принципы фон Неймана. Классическая архитектура ВМ и ее основные элементы. Шинная архитектура ВМ. Быстродействие и производительность ВМ. 10
Виды современных ВМ по области применения. 10
2.2. Логические основы функционирования вычислительных машин (см. основные теоретические сведения к самостоятельной работе №3) 11
2.3. Функциональная организация персонального компьютера 11
2.4. Внешние устройства персонального компьютера (самостоятельно) 11
Назначение и классификация устройств ввода-вывода. Манипуляторы. Дисплеи (мониторы). Печатающие устройства и сканеры. Устройства мультимедиа. 11
2.5. Основные виды программного обеспечения (самостоятельно) 11
Классификация программного обеспечения ПО. Системное ПО. Инструментальное ПО. Прикладные программы. 12
2.6. Операционные системы 12
3. ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ 13
3.1. Основные понятия алгоритмизации вычислительных процессов 13
Понятие алгоритма и его свойства. Способы описания алгоритмов. Основные алгоритмические конструкции (линейная, разветвляющаяся, циклическая, рекурсивная). Формализация понятия алгоритма 13
3.2. Языки программирования 13
3.3. Объектно-ориентированное программирование 13
4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И БАЗЫ ДАННЫХ 13
5. БАЗОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ 14
1. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИИ 14
1.1. Цель работы 14
1.2. Основные теоретические сведения 14
1.3. Порядок выполнения работы 17
1.4. Индивидуальные варианты заданий 18
1.5. Содержание отчета по практической работе 20
1.6. Контрольные вопросы 20
2. ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ 21
2.1. Цель работы 21
2.2. Основные теоретические сведения 21
2.3. Порядок выполнения работы 22
2.4. Индивидуальные варианты заданий 22
2.5. Содержание отчета по самостоятельной работе 25
2.6. Контрольные вопросы 25
3. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН 26
3.1. Цель работы 26
3.2. Основные теоретические сведения 26
3.3. Порядок выполнения работы 29
3.4. Индивидуальные варианты задания 29
3.5. Содержание отчета по самостоятельной работе 30
3.6. Контрольные вопросы 31
КУРСОВАЯ РАБОТА 32
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 33
ПРИЛОЖЕНИЕ 34
П.1. Данные для расчета энтропии и количества информации 34
Теоретический материал для самостоятель-ного изучения
1. Информационные технологии и информация
1.1. Предметная область информационных технологий
Понятия технологии и автоматизации. Понятие информационной технологии (ИТ). Этапы развития ИТ. Особенности современных ИТ. Основные информационные процессы. Базовые и предметные информационные технологии.
Основные информационные процессы.
Важными понятиями, связанными с ИТ, являются понятия информации (рассм. в след. теме) и информационного процесса.
Информационный процесс – это совокупность действий, проводимых над информацией с целью достижения определенного результата.
Можно выделить следующие основные информационные процессы:
1. Сбор информации – процесс получения сведений о состоянии какого-либо объекта, свойства которого являются важными для решения конкретной задачи.
2. Передача информации – процесс, изменения пространственного положения сведений, при котором одна система (источник) передает эти сведения, а другая (получатель) их принимает.
3. Накопление информации – процесс формирования исходного массива информации.
4. Обработка информации – упорядоченный процесс преобразования информации в требуемую форму в соответствии с алгоритмом решения задачи.
1.2. Информация, ее виды и свойства
Понятие информации. Роль информации в современном мире. Информационная сфера общества. Сигнал, сообщение, данные, знания. Виды информации. Свойства информации. Количество информации и вероятность. Энтропия и ее смысл. Вероятностное и комбинаторное определение количества информации. Синтаксический, семантический и прагматический аспекты информации.
Сигнал, сообщение, данные, знания.
С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение, данные, знания.
Сигнал – это зависимость одной физической величины от другой (чаще всего от времени), служащая для переноса информации в пространстве и времени.
Сигнал является материальным носителем информации.
Сигналы можно разделить на аналоговые и дискретные.
Сообщение – информация, представленная в определенной форме, удобной для передачи.
Сообщения разделяют на непрерывные и дискретные.
Данные – информация, которая представлена в определенной форме, удобной для дальнейшей обработки человеком или автоматизированными средствами.
Знания – совокупность хранимых в памяти человека или базе знаний сведений о некоторой предметной области, их взаимосвязей и правил, которые могут быть использованы для получения новых сведений или решения каких либо задач, связанных с различными видами интеллектуальной деятельности.
Особым свойством знаний является то, что на их основе можно получать новую информацию.
Свойства информации.
Для человека характерно субъективное восприятие информации через большое число ее свойств (важность, своевременность, адекватность, конфиденциальность и др.).
С точки зрения информационных технологий наиболее важными свойствами информации являются:
1). Полнота информации – свойство, характеризующее степень достаточности информации для принятия решения.
Неполная и избыточная информация затрудняют принятие решения.
2). Достоверность информации – свойство, характеризующее степень соответствия информации действительному положению дел.
Информация, которая намеренно была сделана недостоверной называется дезинформацией.
3). Доступность информации – свойство, характеризующее возможность получения информации при необходимости.
Ограничение доступа к определенной информации является способом ее защиты.
4). Актуальность информации – свойство, характеризующее степень соответствия информации текущему моменту времени.
Неактуальная информация может быть как устаревшей, так и преждевременной.
Синтаксический, семантический и прагматический аспекты информации.
Синтаксический аспект связан только с формой представления информации и не затрагивает ее содержания.
Семантический аспект характеризует смысловое содержание информации.
Прагматический аспект отражает соответствие информации и цели, для достижения которой эту информацию предполагается использовать.