1 Основные понятия теории информации (сообщения, сигнал, данные, информация, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации, меры представления информации с позиции семиотики, системы передачи информации)

2 Основные понятия алгебры логики. Логические основы ЭВМ (представление информации в ЭВМ, системы счисления - двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, логические операции, положенные в основу узлов ЭВМ)

3 История развития ЭВМ (поколения вычислительных машин, классы вычислительных машин и их основные характеристики)

4 Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ (архитектура и принципы архитектуры Дж.фон Неймана)

5 Состав, назначение, характеристики и принципы работы основных элементов персонального компьютера (структурная схема ПК, микропроцессор, его функциональные части и характеристики, системная плата, аппаратные интерфейсы, уровни памяти компьютера: микропроцессорная, основная, внешняя, назначение и характеристики устройств ввода-вывода, системы мультимедиа

6 Классификация программного обеспечения (понятие системного и прикладного ПО, операционные системы, служебное (сервисное) ПО, файловая структура операционной системы, операции с файлами)

7 Технологии обработки текстовой информации (Классификация систем обработки текстовой информации, назначение, основные функции текстовых редакторов и текстовых процессоров, основные возможности MS Word)

8 Электронные таблицы (электронная таблица, рабочая книга, рабочий лист, именованный блок, адресация ячеек, форматирование, стили, формулы, функции, диагностика ошибок, итоговые таблицы, объединение и связывание нескольких электронных таблиц, виды диаграмм, элементы диаграмм, ряды данных, вспомогательные оси в диаграммах, списки, сортировка и фильтрация данных, промежуточные итоги и сводные таблицы)

9 Технологии обработки графической информации (представление графической информации в ЭВМ, виды компьютерной графики, типы графических файлов, примеры графических редакторов)

10 Технологии создания и обработки мультимедийных презентаций (обзор возможностей электронных презентаций, оформление слайдов, эффекты анимации)

11 Общее понятие о базах и системах управления базами данных (понятия БД и СУБД, модели данных, основные понятия реляционных БД: ключевое поле, избыточность, целостность данных, нормализация данных, объекты СУБД)

12 Моделирование как метод познания. Классификация и формы представления моделей. Абстрагирование

13 Методы и технологии моделирования (задачи исследования и их формализация. Этапы компьютерного моделирования. Методы верификация и валидация). Информационная модель объекта, виды моделирования с использованием ЭВМ

14 Сетевые технологии обработки данных (понятие коммуникации и телекоммуникации, коммуникационный канал, его виды и характеристики, компоненты вычислительных сетей - сервер; рабочая станция; коммутатор; маршрутизатор и др.)

15 Принципы организации и основные топологии вычислительных сетей (локальные и глобальные сети ЭВМ; модель взаимодействия открытых сетей OSI, архитектура компьютерных сетей, шинная, кольцевая, звездообразная топологии)

16 Сетевой сервис и сетевые стандарты (история создания и принципы построения глобальной сети Интернет, сетевые протоколы, цифровые и доменные адреса в Интернет, сетевые сервисы - e-Mail, WWW, FTP, UseNet; корпоративные компьютерные сети -интранет, экстранет)

17 Информационная безопасность. Защита информации (аспекты информационной безопасности. Законодательная база в области ИБ. Угрозы и риски – модели оценки. Состав документации по организации ИБ по уровням. Методы комплексной защиты информации: аутентификация, криптография, цифровая подпись, антивирусная защита, межсетевой экран, биометрические методы и др.)

ВОПРОС 1 Основные понятия теории информации (сообщения, сигнал, данные, информация, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации, меры представления информации с позиции семиотики, системы передачи информации)

Информация — это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Свойства информации

Объективность и субъективность информации.

Полнота информации.

Достоверность информации.

Адекватность информации — это степень соответствия реальному объективному состоянию дела.

Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию.

Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Информацию передают в виде сообщений. Сообщением называют информацию, выраженную в определенной форме и предназначенную для передачи от источника к адресату.

Атрибутивные свойства информации

Неотрывность информации от физического носителя и языковая природа информации

Одно из важнейших направлений информатики как науки является изучение особенностей различных носителей и языков информации, разработка новых, более совершенных и современных. Необходимо отметить, что хотя информация и неотрывна от физического носителя и имеет языковую природу она не связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным носителем.

Дискретность

Содержащиеся в информации сведения, знания - дискретны, т.е. характеризуют отдельные фактические данные, закономерности и свойства изучаемых объектов, которые распространяются в виде различных сообщений, состоящих из линии, составного цвета, буквы, цифры, символа, знака.

Непрерывность

Информация имеет свойство сливаться с уже зафиксированной и накопленной ранее, тем самым способствуя поступательному развитию и накоплению. В этом находит свое подтверждение еще одно атрибутивное свойство информации - непрерывность.

Классификация информации

По способу кодирования

По способу кодирования сигала информацию можно разделить на аналоговую и цифровую. Аналоговый сигнал информацию о величине исходного параметра, о котором сообщается в информации, представляет в виде величины другого параметра, являющегося физической основой сигнала, его физическим носителем. Цифровой сигнал использует в качестве физической основы для записи и передачи информации только минимальное количество таких значений, чаще всего только два.

По сфере возникновения

Информацию, возникшую в неживой природе называют элементарной, в мире животных и растений - биологической, в человеческом обществе - социальной.

По способу передачи и восприятия

. Информация, передаваемая в виде видимых образов и символов называется визуальной; передаваемая звуками - аудиальной; ощущениями - тактильной; запахами - вкусовой.

По общественному назначению

По общественному назначению информацию можно подразделять на массовую, специальную и личную

Данные — диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. Самым распространенным носителем данных, например, бумага или накопители флешки, диски.

Операции с данными

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

• сбор данных • формализация данных • фильтрация • сортировка данных • архивация данных • защита данных • транспортировка данных—• преобразование данных.

Представление данных в виде:

Линейные структуры (списки данных, векторы данных)

Табличные структуры (таблицы данных, матрицы данных)

Многомерные таблицы.

Иерархические структуры данных

Упорядочение структур данных

Адресные данные. Если данные хранятся не как попало, а в организованной структуре (причем любой), то каждый элемент данных приобретает новое свойство (параметр), который можно назвать адресом. Конечно, работать с упорядоченными данными удобнее, но за это приходится платить их размножением, поскольку адреса элементов данных — это тоже данные, и их тоже надо хранить и обрабатывать.

Файлы и файловая структура

Работа с информацией связана с преобразованиями и всегда подтверждает её материальную природу:

• запись — формирование структуры материи и модуляции потоков путём взаимодействия инструмента с носителем;

• хранение — стабильность структуры (квазистатика) и модуляции (квазидинамика);

• чтение (изучение) — взаимодействие зонда (инструмента, преобразователя, детектора) с субстратом или потоком материи.

Системология рассматривает информацию через связь с другими основаниями: I=S/F[MṿRṿT], где: I — информация; S — системность мироздания; F — функциональная связь; M — материя; ṿ — (v подчёркнутое) знак великого объединения (системности, единства оснований); R — пространство; T — Время.

Передачей семантической информации называется процесс её пространственного переноса от источника к получателю (адресату). Передавать и получать информацию человек научился даже раньше, чем хранить её. Речь является способом передачи, который использовали наши далекие предки в непосредственном контакте (разговоре) — ею мы пользуемся и сейчас. Для передачи информации на большие расстояния необходимо использовать значительно более сложные информационные процессы.

ВОПРОС 2 Основные понятия алгебры логики. Логические основы ЭВМ (представление информации в ЭВМ, системы счисления - двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, логические операции, положенные в основу узлов ЭВМ)

Система счисления – это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Существуют системы позиционные и непозиционные.

В непозиционных системах счисления вес цифры не зависит от позиции, которую она занимает в числе. Так, например, в римской системе счисления в числе XXXII (тридцать два) вес цифры X в любой позиции равен просто десяти.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число.

Любая позиционная система характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления – это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.

За основание можно принять любое натуральное число – два, три, четыре, шестнадцать и т. д. Следовательно, возможно бесконечное множество позиционных систем.

Д есятичная система счисления

Двоичная система счисления

В этой системе всего две цифры – 0 и 1. Особую роль здесь играет число 2 и его степени: 2, 4, 8 и т. д. Самая правая цифра числа показывает число единиц, следующая цифра – число двоек, следующая – число четверок и т. д. Двоичная система счисления позволяет закодировать любое натуральное число – представить его в виде последовательности нулей и единиц. В двоичном виде можно представлять не только числа, но и любую другую информацию: тексты, картинки, фильмы и аудиозаписи. Инженеров двоичное кодирование привлекает тем, что легко реализуется технически.

Восьмеричная система счисления

В этой системе счисления 8 цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Цифра 1, указанная в самом младшем разряде, означает, как и в десятичном числе, просто единицу. Та же цифра 1 в следующем разряде означает 8, в следующем – 64 и т. д. Число 100 (восьмеричное) есть не что иное, как 64 (десятичное). Чтобы перевести в двоичную систему, например, число 611 (восьмеричное), надо заменить каждую цифру эквивалентной ей двоичной триадой (тройкой цифр). Легко догадаться, что для перевода многозначного двоичного числа в восьмеричную систему нужно разбить его на триады справа налево и заменить каждую триаду соответствующей восьмеричной цифрой.

Шестнадцатеричная система счисления

Запись числа в восьмеричной системе счисления достаточно компактна, но еще компактнее она получается в шестнадцатеричной системе. В качестве первых 10 из 16 шестнадцатеричных цифр взяты привычные цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, а вот в качестве остальных 6 цифр используют первые буквы латинского алфавита: A, B, C, D, E, F. Цифра 1, записанная в самом младшем разряде, означает просто единицу. Та же цифра 1 в следующем – 16 (десятичное), в следующем – 256 (десятичное) и т. д. Цифра F, указанная в самом младшем разряде, означает 15 (десятичное). Перевод из шестнадцатеричной системы в двоичную и обратно производится аналогично тому, как это делается для восьмеричной системы.

Логические основы компьютера

В ЭВМ используются различные устройства, работу которых прекрасно описывает алгебра логики. К таким устройствам относятся группы переключателей, триггеры, сумматоры.

Кроме того, связь между булевой алгеброй и компьютерами лежит и в используемой в ЭВМ системе счисления. Как известно она двоичная. Поэтому в устройствах компьютера можно хранить и преобразовывать как числа, так и значения логических переменных.

Переключательные схемы

В ЭВМ применяются электрические схемы, состоящие из множества переключателей. Переключатель может находиться только в двух состояниях: замкнутом и разомкнутом. В первом случае – ток проходит, во втором – нет. Описывать работу таких схем очень удобно с помощью алгебры логики. В зависимости от положения переключателей можно получить или не получить сигналы на выходах.

Вентили, триггеры и сумматоры

Вентиль представляет собой логический элемент, который принимает одни двоичные значения и выдает другие в зависимости от своей реализации. Так, например, есть вентили, реализующие логическое умножение (конъюнкцию), сложение (дизъюнкцию) и отрицание.

Триггеры и сумматоры – это относительно сложные устройства, состоящие из более простых элементов – вентилей.

Триггер способен хранить один двоичный разряд, за счет того, что может находиться в двух устойчивых состояниях. В основном триггеры используется в регистрах процессора.

Сумматоры широко используются в арифметико-логических устройствах (АЛУ) процессора и выполняют суммирование двоичных разрядов.

Законы алгебры логики

Для логических величин обычно используются три операции:

1.Конъюнкция – логическое умножение (И) – and, &, ∧.

2.Дизъюнкция – логическое сложение (ИЛИ) – or, |, v.

3.Логическое отрицание (НЕ) – not, ¬.

Л огические элементы. Вентили

В основе построения компьютеров, а точнее аппаратного обеспечения, лежат так называемые вентили. Они представляют собой достаточно простые элементы, которые можно комбинировать между собой, создавая тем самым различные схемы. Одни схемы подходят для осуществления арифметических операций, а на основе других строят различную память ЭВМ.

Простейший вентиль представляет собой транзисторный инвертор, который преобразует низкое напряжение в высокое или наоборот (высокое в низкое). Это можно представить как преобразование логического нуля в логическую единицу или наоборот. Т.е. получаем вентиль НЕ.

Сумматор и полусумматор Арифметико-логическое устройство процессора (АЛУ) обязательно содержит в своем составе такие элементы как сумматоры. Эти схемы позволяют складывать двоичные числа.

Сумматор В отличие от полусумматора сумматор учитывает перенос из предыдущего разряда, поэтому имеет не два, а три входа.

Вопрос 3 История развития эвм (поколения вычислительных машин, классы вычислительных машин и их основные характеристики)

Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи. В 1888 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. В 1896 году Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) - компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшие развития науки и техники позволили в 1940-х годах построить первые вычислительные машины. Создателем первого действующего компьютера Z1 с программным управлением считают немецкого инженера Конрада Цузе.

В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина "Mark 1". Это был монстр весом около 35 тонн.

§2 Первое поколение эвм

Первое поколение (1945-1954) - ЭВМ на электронных лампах Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Основные технические характеристики ЭВМ "УРАЛ-1"

Структура команд одноадресная. Система счисления двоичная. Способ представления чисел - с фиксированной запятой и с плавающей запятой по стандартным программам. Разрядность-35 двоичных разрядов (10,5 десятичных) и один разряд для знака числа.

Диапазон представляемых чисел: от 1 до 10-10.5. Занимаемая площадь 50 кв. м.

§3 Второе поколение эвм

ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950—60 гг. В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Второе отличие этих машин — это то, что появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Машины этого поколения: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др.

Основные технические характеристики ЭВМ "Урал-16":

Структура команд двухадресная.

Система счисления двоичная, Занимаемая площадь 20 кв. м.

§4 Третье поколение эвм

Разработка в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ 3-го поколения. В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах.

К ЭВМ этого поколения также относится «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4» и др.

Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.