Ф
едеральное
агентство по образованию
ГОУ ВПО Тульский государственный университет
Технологический факультет
Кафедра "Автоматизированные станочные системы"
Троицкий Д.И.
КУРС ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ 230100
ТУЛА 2005
Р
ассмотрено
на заседании каф. АСС
1
.09.2004,
протокол №1.
Зав. каф. АСС проф. Иноземцев А.Н.
Нормоконтролер
Новикова М.В.
Содержание
1. Понятие информатики 9
1.1. История развития информатики 9
1.2. Мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий 11
11
2. Понятие информации и ее измерение 13
2.1. Меры информации 13
2.2. Единицы измерения информации и примеры 13
13
2.2.1 Синтаксическая мера информации 14
2.2.2 Семантическая мера информации 14
2.2.3 Прагматическая мера информации 15
2.2.4 Алгоритмическая мера информации 15
2.3. Количество и качество информации 15
2.4. Единицы измерения информации 17
2.5. Информация и энтропия 20
2.5.1 Сообщения и сигналы 21
2.5.2 Схема передачи информации 22
2.5.3 Энтропия 22
2.5.4 Избыточность 25
2.5.5 Сенсация 25
3. Понятие информационной технологии 26
3.1. Новая информационная технология 27
3.2. Инструментарий информационной технологии 27
3.3. Составляющие информационной технологии 28
3.4. Развитие информационных технологий 29
3.4.1 Нулевое поколение ИТ 30
3.4.2 Первое поколение ИТ 30
3.4.3 Второе поколение ИТ 30
3.4.4 Третье поколение ИТ 31
3.4.5 Четвертое поколение ИТ 32
3.4.6 Пятое поколение ИТ 32
3.5. Базовая информационная технология 34
3.6. Предметная информационная технология 35
3.7. Обеспечивающая информационная технология 35
3.8. Функциональная информационная технология 35
3.9. Виды пользовательского интерфейса информационных технологий 36
3.10. Свойства информационных технологий 37
4. Сообщения и сигналы 39
4.1. Кодирование и квантование сигналов 39
4.2. Виды и характеристики носителей и сигналов 39
4.2.1 Характеристики сигналов, передаваемых по каналу 40
4.2.2 Модуляция сигналов 40
4.2.3 Виды и характеристики носителей 41
4.2.4 Спектры сигналов 41
4.2.5 Периодические сигналы 42
4.2.5.1 Тригонометрическая форма 43
4.2.5.2 Комплексная форма 44
4.2.5.3 Определение погрешности 44
4.2.5.4 Спектр 44
4.2.6 Непериодические сигналы 45
5. Модуляция и кодирование 49
5.1. Коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный 49
5.1.1 Прямой код числа 49
49
5.1.2 Обратный код числа 50
50
5.1.3 Дополнительный код числа 50
50
5.1.4 Модифицированный код числа 51
51
5.2. Систематические коды 51
5.3. Контроль по четности, нечетности, по Хеммингу 53
5.3.1 Кодирование по методу четности-нечетности 53
53
5.3.2 Коды Хэмминга 54
54
5.4. Сетевые технологии обработки данных 57
5.4.1 Распределенная обработка данных 57
5.4.2 Обобщенная структура компьютерной сети 58
5.4.3 Классификация вычислительных сетей 59
5.5. Каналы передачи данных и их характеристики 60
5.5.1 Обобщенные характеристики сигналов и каналов 60
5.5.2 Характеристики канала передачи информации без помех 61
5.5.3 Характеристики каналов передачи информации с помехами 62
5.6. Методы повышения помехоустойчивости передачи и приема 63
5.7. Современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры 64
6. Представление информации в цифровых автоматах (ЦА). 68
6.1. Информационные основы контроля работы цифровых автоматов 69
6.2. Основные принципы помехоустойчивого кодирования 71
6.3. Помехоустойчивость кода 76
6.4. Методы помехоустойчивого кодирования 77
6.4.1 Метод контроля четности 77
77
6.4.2 Метод контрольных сумм 78
6.4.3 Коды Хэмминга 79
6.4.4 Контроль по модулю 79
79
6.4.5 Числовой метод контроля 80
6.4.6 Цифровой метод контроля 80
6.4.7 Выбор модуля для контроля 81
6.5. Контроль логических операций 83
6.5.1 Операции сдвига 83
6.5.2 Операция сложения по модулю 2 84
6.5.3 Операция логического умножения. 85
6.6. Контроль арифметических операций 85
6.7. Арифметические коды 87
7. ЦАП и АЦП 90
7.1. Основные понятия относящиеся к преобразователям 91
7.2. Уровни цифровой логики 92
7.3. Управляющий выходной сигнал – выходной сигнал «состояние» 95
7.4. Управляющий выходной сигнал строб-импульс 95
7.5. Аналоговые сигналы 95
7.6. Цифроаналоговые преобразователи 96
7.6.1 Цифроаналоговое преобразование 96
7.6.2 Основные типы ЦАП 97
7.6.2.1 ЦАП со взвешенными резисторами 97
7.6.2.2 ЦАП с цепочкой резисторов типа R—2R 98
7.6.3 Другие типы ЦАП 100
7.7. Аналоговые преобразователи 101
7.7.1 Аналогоцифровое преобразование 101
7.7.2 Основные типы АЦП 102
7.7.2.1 Двухтактные интегрирующие АЦП 102
7.7.2.2 АЦП последовательного приближения 104
7.7.3 Другие типы АЦП 106
7.7.3.1 Преобразователи напряжения в частоту 106
7.7.3.2 Параллельные АЦП 106
7.8. Факторы применения 107
7.8.1 Характеристики ЦАП 107
7.8.2 Характеристики АЦП 112
7.9. Совместимость с системой 115
7.10. Совместимость преобразователей (взаимозаменяемость) 117
8. Позиционные системы счисления 118
8.1. Методы перевода чисел. 120
8.2. Форматы представления чисел с плавающей запятой. 126
8.3. Двоичная арифметика. 128
9. Понятие и свойства алгоритма 132
9.1. Определение алгоритма 133
9.2. Свойства алгоритма 134
9.3. Правила и требования, предъявляемые к построению алгоритма 136
9.4. Типы алгоритмических процессов 137
9.5. Принцип программного управления 139
9.5.1 Принципы Джона фон Неймана 139
9.5.2 Функциональная и структурная организация компьютера 142
9.6. Выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой 147
9.6.1 Коды: прямой, обратный, дополнительный, 147
9.6.2 Операция сложения 147
9.6.3 Операция умножения 148
9.6.4 Операция деления 149
10. Файлы данных 150
10.1. Файловые структуры 150
10.2. Носители информации и технические средства для хранения данных 159
10.3. Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом 162
11. Вычислительная техника 163
11.1. Древнейшие счетные инструменты 163
11.2. Развитие абака 165
11.3. Логарифмы 169
11.4. Суммирующая машина Блеза Паскаля 170
11.5. Чарльз Бэббидж и его изобретение 174
11.6. Табулятор Холлерита 177
11.7. Машина Ц3 179
11.8. Марк I 180
11.9. ЭНИАК 182
11.10. ЭДСАК 185
11.11. МЭСМ 186
11.12. Машина электронная вычислительная общего назначения БЭСМ-6 186
11.13. IBM 360 188
11.14. Альтаир 8800 189
11.15. Компьютеры Apple 189
11.16. IBM 5150 190
12. Основы языка Object Pascal/Delphi 191
12.1. Описание структуры проекта 191
12.2. Описание структуры модуля 194
12.3. Описание элементов программ 195
12.3.1 Элементы языка программирования-алфавит 197
12.3.2 Элементы языка программирования-идентификаторы,константы, выражения 198
13. Выражения на Object Pascal 201
13.1. Целая и вещественная арифметика 201
13.2. Приоритет операций 205
13.3. Встроенные функции. Построение сложных выражений 206
14. Типы данных 207
14.1. Встроенные типы данных. Целые типы. Представление знака числа. Арифметическое переполнение 210
14.1.1 Встроенные типы данных 210
14.1.2 Целые типы 213
14.1.3 Представление знака числа 214
14.1.4 Арифметическое переполнение 215
14.2. Вещественные типы. Сопроцессор 216
14.3. Текстовые типы 220
14.4. Логический тип 221
14.5. Оператор присваивания. Совместимость типов по присваиванию 222
15. Ввод-вывод данных 224
15.1. Устройства вывода 224
15.2. Объекты, обеспечивающие вывод данных на экран 225
15.2.1 Перечень компонентов ввода и отображения текстовой информации 225
15.2.2 Отображение текста в надписях компонентов Label, StaticText и Panel 226
15.2.3 Окна редактирования Edit и MaskEdit 228
15.2.4 Многострочные окна редактирования Memo и RichEdit 232
15.2.5 Группа радиокнопок – компонент RadioGroup 236
15.2.6 Ввод и отображение целых чисел — компоненты UpDown и SpinEdit 237
15.2.7 Компоненты выбора из списков — ListBox, CheckBox, CheckListBox и ComboBox 238
15.2.8 Таблица строк — компонент StringGrid 241
15.2.9 Функция InputBox 242
15.2.10 Процедура ShowMessage 244
15.3. Вывод в текстовый файл 246
15.3.1 Объявление файла 246
15.3.2 Назначение файла 247
15.3.3 Вывод в файл 248
15.3.4 Открытие файла для вывода 248
15.3.5 Ошибки открытия файла 250
15.3.6 Закрытие файла 251
15.4. Устройства ввода. Ввод с клавиатуры. Реакция на действия пользователя 251
15.4.1 Устройства ввода 251
15.5. Ввод из файла 253
15.5.1 Открытие файла 253
15.5.2 Чтение данных из файла 254
15.5.3 Чтение чисел 255
15.5.4 Чтение строк 255
15.5.5 Конец файла 256
16. Ветвление 258
16.1. Операции отношения 258
16.2. Логические (булевские) операции 259
16.3. Составной оператор 260
16.4. Оператор ветвления if 261
16.5. Оператор ветвления case 262
17. Циклы 265
17.1. Функции цикла в программе. Циклы с пред- и постусловием 265
17.2. Оператор While. Вечные циклы 266
17.3. Вечные циклы 267
17.4. Оператор REPEAT. Процедуры INC и DEC 267
17.5. Цикл FOR 269
17.6. Команды BREAK и CONTINUE 270
17.7. Вложенные циклы 271
17.8. Примеры задач с циклами 272
18. Массивы 273
18.1. Объявление массива 273
18.2. Операции с массивами 275
18.2.1 Вывод массива 275
18.2.2 Ввод массива 277
18.2.2.1 Использование компонента StringGrid 277
18.2.2.2 Использование компонента Memo 283
18.2.3 Поиск минимального (максимального) элемента массива 286
18.2.4 Поиск в массиве заданного элемента 288
18.2.4.1 Алгоритм простого перебора 288
18.3. Ошибки при использовании массивов 290
19. Библиографический список 292
20. Предметный указатель 293