1. Лекция.

. Определение информатики

. Структура информатики

. История развития вычислительной техники.

. Смена поколений ЭВМ

. Телекоммуникации.

. Информационное общество.

. Информатика

Термин информатика возник в 60-х годах во Франции для названия области, занимающейся автоматической обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Термин информатика образован путём слияния двух слов : информация и автоматика. С развитием компьютерной техники информатика выделилась как самостоятельная наука, связанная с процессом передачи и обработки информации.

Информатика- это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров

и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница в понятиях «информатика» и «кибернетика».

Кибернетика существует независимо от компьютеров.

Кибернетика- это наука об общих принципах управления : технических, биологических, социальных и др.

Информатика в широком смысле представляет собой единство разработанных отраслей науки, техники, производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Структура информатики.

Информатику можно представить как отрасль науки состоящей из трёх взаимосвязанных частей: технические средства,

программные средства,

алгоритмические средства.

В свою очередь, информатику рассматривают как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Перечислим общепринятые информационные технологии:

АСУ- Автоматизированные системы управления- комплекс технических и программных средств для управления объектами в производственной и общественной сфере.

АСУТП- авт. Системы управления технологическими процессами.

АСНИ- авт. Система научных исследований.

АОС- авт. Обучающая система.

САПР- система авт. проектирования, это программно-аппаратный комплекс, который позволяет проектировать механизмы, здания сложные механические устройства и т.д.

История развития вычислительной техники.

Первая полностью электронно-цифровая вычислительная машина ЭНИАК(электронно-цифрового интегратора вычислителя) была создана в США в конце второй мировой войны. Эта машина весила 30 тонн и состояла из 18.000 тысяч электронных ламп, причем, каждые 7 минут в среднем, одна из ламп выходила из строя. С появлением в 50-х годах транзисторов и микросхем стало возможным сделать ЭВМ, занимающую целую комнату. С сокращением объёмов машины , падали и цены на них. Например, ЭНИАК стоила 487000 долларов, а IBM–7000 долларов.

Обширный парк ВТ создает поистине, неограниченный рынок для системы математического обеспечения- заготовленных заранее прикладных программ, без которых компьютеры бы оставались безжизненными коробками. Эти, записанные на МД программы охватывают самые разнообразные запросы. РК предназначен для вычислений, в ходе которых обрабатывается огромное количество данных в считанные сек., и для хранения большого объёма информации и ее поиска.

Изобретателем первой вычислительной машины был французский ученый БЛИЗ Паскаль. Затем в 19 веке английский математик Чарлз Бебедж сформулировал идею вычислительной машины. Огорчённый ошибками в математических таблицах своего времени, Бебедж спроектировал «машину вычисления разности», которая могла производить быстрые и точные вычисления. Ему удалось построить только простую модель машины, поскольку из за низкого уровня техники того времени, не достовало большого количества деталей.

В 1833 г. Чарлз Бебедж задумал « аналитическую машину», идеи которой лежат в основе современной вычислительной машины.

1= логический центр, для проведения заданных операций;

2= запоминающее устройство для хранения информации;

3= блок управления для выполнения команд,

4= ввод и вывод данных.

И, что интересно, последовательность операций в этой машине могла меняться. Эти ключевые идеи и нашли своё дальнейшее применение.

Для ввода вывода команд были задуманы информационные карты. Информацию на ПК расшифровывалась электронными датчиками.

Компьютеров , в нынешнем понимании, не было до 1930 г. Не зависимо друг от друга, Джорж Стибиц ,американский математик, и немецкий инженер Конрад Зюс создали простейшие компьютеры. Машины были спроектированы на основе двоичной системы счисления. Для перехода на другой режим работы машину нужно было перестраивать, на что уходило несколько дней. Память машины составляла 1024 байт.

1-е поколение (начало 50) .Элементная база - электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, низкой надёжностью, программированием в кодах, малым быстродействием;

2–е поколение (конец 50).Элементная база- полупроводниковые элементы. Технические характеристики ЭВМ улучшились.

3-е поколение. (60) . .Элементная база –интегральные схемы, снижение габаритов ЭВМ, повышение надёжности, производительности , доступ с удалённых терминалов.

4- е поколение.(70). .Элементная база – микропроцессоры, большие интегральные схемы.

Массовый выпуск персональных РС. Направление развития- мощьные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью и и создание дешёвых микро-ЭВМ.

5- поколение(80).Разработка интеллектуальных компьютеров. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и применение компьютерных технологий.

Последняя информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль- информационную индустрию. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий и телекоммуникации.

Телекоммуникации- дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации

Особенно, высшей её формы- знаний.

Информатика-это область человеческой деятельности, связанная с процессом преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

ЛЕКЦИЯ 2.

. Двоичная система счисления

. Бит, байт;

. Тезаурус

. Классификация.

. Объект

. Реквизит.

. Классификатор

. Классификация информации по разным признакам.

. Стадии обработки информации.

. Способы отображения инф.

Единицей измерения информации считается БИТ.В переводе с английского означает двоичные цифры либо 0, либо 1. Отметим, что создатели компьютеров отдают предпочтение именно двоичной системе счисления , потомучто в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных состояния( прибор пропускает или не пропускает электрический ток, конденсатор заряжен или не заряжен, намагничен или нет. Объём информации, записанной двоичными знаками, в памяти компьютера или на внешнем носителе подсчитывается по количеству двоичных символов. Для удобства использования введены более крупные еденицы информации : 8 бит= 1 байту,

1024 байта- Килобайт

1024 кбайта=мегабайт

1024Мбайта=гигабайт(Гбайт) .

Оценить информацию по ее объёму нельзя. Полную и качественную информацию характкризуют другим термином- тезаурус = это совокупность сведений которыми располагает пользователь или система.

Информация должна быть содержательной, полной, доступной, актуальной, своевременной и точной, кроме того- устойчивой и достоверной.

При работе с информацией применяется система классификации и кодирования.

Познакомимся с некоторыми терминами.

Классификация-система распределения объектов( предметовБ явлений, процессов) по классам в соответствии с определёнными признаками.

Под объектомпонимается любой предмет, процесс. Объект описывается информационными параметрами, называемыми реквизитами.

Реквизит- логически неделимый информационный элемент, описывающий объект.

Например информация о каждом студенте или ученике

. ФИО

. Пол

. Год рождения

. Адрес

. Класс, группа.

Классификатор – это систематизированная запись кодов.

Существуют различные способы классификации объектов( Иерархическая, когда один реквизит зависит от другого(кодировка зависит от уровня), фасетная, реквизиты не зависят друг от друга,(фасет- рамка; классификация по цвету, по возрасту и т.д.), дескрипторная система классификации= словарь дескрипторов, т.е. словарь ключевых слов и словосочетаний.

Информацию можно разделить на :

1. входную- поступающую информацию

2. Выходную- передаваемая информация

3. Внутренняя- возникающая внутри объекта

4. Внешняя- информация за пределами объекта.

По стадии обработки – первичная, вторичная, промежуточная, результатная.

По способу отображения информации разделяют:

Текстовая= это совокупность алфавитных, цифровых и специальных символов с помощью которых представляется информация на физическом носителе.

Графическая= это графика, диаграммы, схемы, рисунки.

Лекция 3

Системы счисления.

.Запись чисел в позиционной сс

Непозиционная СС

. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

. 2 сс. Ар. Действия.

Все системы счисления можно разделить на два класса:

Позиционные

Непозиционные

Основанием системы счисления принято считать количество отличительных знаков в позиционной системе счисления.

Двоичная 0 1

Восьмиричная 0 1 2 3 4 5 6 7

Десятичная 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Шестнадцатиричная 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ABDEF

В позиционной системе счисления любое число может быть представлено в виде суммы произведений коэффициентов на степени основания системы счисления.

AnAn-1 An-2…A1A0A-1A-2…=

A*B+ A1*B+…A1*B+ A0*B+ A2 *B…

В программировании целая часть числа отделяется от дробной (.).

692=6*10+9* 10 + 2 * 10

23.43=2*10+ 3 *10 + 4 *10 +3 *10

1101=1*2 +1*2 +0*2 +1*2

Познакомимся с процедурой перевода чисел из одной системы счисления в другую.

Чтобы перевести целую часть числа из 10 сист. с в сист. с о основанием В . Остаток от деления даст нам разряд, а частное продолжить делить на основание B.

Для перевода дробной части ее необходимо умножить на В. Целая часть полученного произведения будет первым знаком в дробной части, а дробную часть произведения следует снова умножить на В. Целая часть произведения будет следующим знаком и т.д.

Наиболее известной непозиционной системой счисления является римская.

В этой системе 7 знаков (I(1), V(5),X(10), L(50), C(100),D(500),M(1000))

Двоичная система счисления. Арифметические действия.

Перевод чисел из 10 сс в 2

Целая и дробная часть переводятся поразнь.

25:2=12 (1)

12:2=6 (0)

6:2=3 (0)

3:2=1 (1)

1:2=0 (1) 25 =11001

0.73*2=1,46 (целая часть=1)

0,46*2=0,92 (целая часть 0)

0,92*2=1,84 (целая часть=1)

0,84*2=1,68 (целая часть=1) и т.д. 0.73=0.1011…

Над числами, записанными в любой системе счисления можно производить различные арифметические операции

Таблица сложения , вычитания и умножения в 2 сс

Сложение	1+	0	1	вычитание	0-	0	0
	0+	1	1		1-	0	1
	1	1	10		1	1	0
	0	0	0		10-	1	1

0*	0	=0
1*	0	0
0*	1	0
1*	1	1

1+ 1 дает в разрядной сетке следующий разряд 10

174-197= 11000101

10101110

=00010111

Умножение Деление с применением табл. - и +

10111.01 430/10

10.11 110101110/1010

1011101 10101

1011101 1101 101011

11101 1010

111111.1111 1111

1010

1010

1010

0

Компьютер знает только двоичную СС но в качестве экономии места удобнее пользоваться 8 или 16 СС., тем более легко перевести числа из одной СС в другую.

Пример соответствие чисел 10-2-8-18 сводится в таблицу

10	16	8	2
0	0	0	0
1	1	1	1
2	2	2	10
3	3	3	11
4	4	4	100
5	5	5	101
6	6	6	110
7	7	7	111
8	8	10	1000
10	9	11	1001
11	A	12	1010
12	B	13	1011

Рассмотрим еще один способ перевода чисел из одной СС в другую СС- метод вычитаниястепеней .В этом случае из числа последовательно вычитается максимально допустимая степень требуемого основания, умноженная на максимально возможный коэффициент, меньший основания=

114-2^6=114-64=50

50-2^5=50-32=18

18-2^4=2

1-2^1=0

Лекция 4

.Кодирование информации.

. Алгоритм и его свойства.

.Операционный подход

. Структурный подход.

.В чем состоит модульность программирования?

Кодирование информации.

Информация передаётся в виде сообщения. Дискретная информация записывается с помощью некоторого конечного числа знаков. Множество знаков, в котором определён их порядок называется алфавитом. Существуют алфавиты: Руских прописных букв, прописных латинских букв, алфавит арабских цифр, алфавит римской системы счисления, алфавит Морзе. В системе сообщения информацию можно преобразовывать из одного вида в другой, правило преобразования называют КОДом, а систему преобразования – кодировкой. Источник информации кодирует информацию, а приёмник - декодирует

Например: азбука Морзе, код Трисиме (когда букве латинского алфавита соответствует комбинация цифр –1,2,3. Помехи в передаче информации вполне обычное дело.

Сушествуют специальные теоремы, например Шеннона, которые помогают установить причины помехоустойчивого кодирования. Существует международная система байтового кодирования ASCII.

Алгоритмизация наряду с моделированием выступает как общий метод информатики. Написать алгоритм задачи- значить определить последовательность действий решения задачи. Математическую логику можно рассматривать как теорию алгоритмов. Исполнить алгоритм можно с помощью последовательности команд. Алгоритм можно представить с помощью словесного или графического описания или в виде таблицы.

Графическое описание алгоритма называется блок-схемой.

Свойства алгоритмов.

1Структура алгоритма должна быть дискретна.(Конкретные щаги).

2.Понятностью.(ориентирована на конкретного исполнителя).

3.Результативность(получения результата)

4.Свойство алгоритма, который составлен не для одной задачи, а для целого класса определённых задач называется массовостью.

Вспомогательный алгоритм - это алгоритм, составленный ранее и входящий в другой алгоритм. Алгоритм, который содержит обращение к самому себе, называется рекурсивным. Алгоритмы, при исполнении которых порядок следования команд выбирается по условию, называются разветвляющими. Команды ветвления имеют полную либо сокращенную форму.

Привести примеры.

Принципы разработки алгоритмов для решения прикладных задач.

Операционный подход.

Ориентированный на непосредственное выполнение процессором последовательности команд.

1.Операция присвоения. Указанное значение после операции сохраняется в ячейке памяти. Для этого нужно знать с каким типом данных мы работаем. В памяти машины типы данных имеют различное представление.

2. Простейшие арифметические операции.

3.Операции сравнения чисел.

2. Операции условного или безусловного перехода.(объяснить).

В качестве примера рассмотрим вычисление квадратного корня из пол. Числа А

X0- нулевое приближение

Еps- заданную точность.

С0- заданное число, удовлетворяющее условию 0<C0<

Xn< < (Xn^2-A)/2*C0

1. Ввести числа A,Eps,X0,C0.

2. Присвоить переменной Х значение У.

3. Присвоить переменной У значение a/x.

4. Присвоить переменной У значение Х+ У

5. Присвоить переменной Х значение У/2;

6. Присвоить переменной У значение Х^2

7. Присвоить переменной У значение Y-A

8. Присвоить переменной У значение Y/C0

9. Присвоить переменной Z значение Y/2z=(x^2-A)/2*C0

10. Сравнить Z>Eps, то перейти к команде 3 , иначе перейти к следующей ком.

11. Вывести результат.

12. Стоп.

Этот подход в программировании связан с трудностями отладки программ, является сложным и дорогостоящим.

Структурный подход.

Структурный подход к разработке алгоритмов упростил сам процесс программированияи выражается в трех базовых структур: Следование, Ветвление, Цикла. Привести примеры простейшей реализации алгоритмов , например нахождения суммы чисел не >100.

Показать ещё конструкции алгоритмов циклов.

Ещё одним важным компонентом структурного

Подхода- модульность. Модуль - это после-

довательность логически связанных операций

Оформленная как отдельная часть программы.

Появилась возможность использовать готовые

Библиотеки наиболее употребляемых модулей.

Появилась возможность на этапе проектирования алгоритма строить схемы иерархии

Такое разбиение на подзадачи называется детализацией или декомпозицией.

С помощью структурного программирования создан большой запас программного обеспечения. Создание комплексов программных продуктов дало возможность объектному или объектно-ориентированное программированию. Объект в первом приближении похож на процедуру, но процедура работает внутри основной программы , а объект может вести себя вполне независимо. Исходная задача рассматривается как совокупность взаимодействующих объектов.

Лекция 5.

Структуры данных.

. Простые ( основные ) типы данных.

.Целые

.Вещественные(действительные)

.Символьные

.Логические

.Структурированные типы данных

В математике принято классифицировать величины в соответствии с их характеристиками. Различают целые, вещественные, комплексные величины.

Аналогично в информатике любая константа, переменная, функция относится к некоторому типу данных. Выделяются следующие группы типов данных

1. Простые типы данных

2. Структурированные

3. Указатели

4. Процедурные типы

5. Объекты

К простым типам данных относятся:

1. Данные целого типа.

Над данными этого типа выполняются все арифметические операции, а также существуют функции определения целой части , и остатка от деления целого числа на целое число. Целые числа в ПК имеют ограничитель диапазона.

SHORTING	-128..127
INTEGER	-32768..32767
LONGINT	-2147483648..2147483647
BYTE	0..255
WORD	0..65535

2. Действительные данные

Или данные вещественного типа. Над ними выполняются все арифметические операции (+,-,/, *). Существуют ряд функций для данных действительного типа, например SIN(X),COS(X),SQRT(x),SQR(x),ROUND(X) И Т.Д.

Данные вещественного типа разделяются на 5 видов по следующим диапазонам.

REAL	2.9*..1.7*10
SINGLE	1.5*10^-45.. 3.4*10^38
DOUBLE	5.0* 10 ^-32 4..1.7*10^308
EXTENDED	3.4*10^-4932..1.1*10^4232
KOMP	-263+1..263-1

3. Символьные данные

Главным свойствам литерного типа данных является их упорядоченность, т.е. свойство быть сравнимыми. Обычно признаком текстовой величины являются кавычки.’a’>’b’, ‘b’>’c’. Каждый символ имеет свой числовой код. Например код символа ‘A’= 63 и упорядочение происходит в соответствии с этим числовым кодом.

Код, как правило, имеет функцию, позволяющему получить по коду символ и наоборот.

Характер переменной определяется -CHAR;

В такой переменной может находиться только один символ.

Для строчных величин выполняется операция сложения ‘asd’ +’dfgg’ , И тоже существуют функции для работы со строками.

Характер переменной определяется -STRING;

4. Логические данные.

Данное принимает значение ‘TRUE’ или ‘FALSE’. Над такими данными применяытся операции логики: конъюнкция(логическое И, ‘AND’), дизъюнкция (логическое ИЛИ, ‘OR’). Логические операции определяются таблицей истиности. Подробнее рассмотрим это позже.

Структурированный тип данных.

Классифицируется по следующим основным признакам: однородные данные и неоднородные, статические или динамические, прямой доступ к данным или последовательный. Однородные данные это данные одного типа

Упорядоченные- если между данными определён порядок следования. По способу доступа к записям данных : прямой - сразу выбираем нужную нам запись, последовательный- находим нужную запись, прочитав все предыдущие записи.

Если у структуры записей размер и количество элементов был определен заранее, то это статическая структура, а структура, у которой во время выполнения задачи происходит изменения называется - динамической.

Пример однородной, статической структурой прямого доступа является массив.

Лекция 6.

Массивы

.Определение массива

.Компонент

.Индекс массива

. размерность массива

. Понятие многомерного массива.

. Упакованный массив.

.Рассказать примеры работы с масивом.

Массивом называется однородный набор величин одного типа.

Элементы массива называются компонентами. Имя массива называется идентификатором. У каждого элемента массива есть свой адрес называемый индексом массива.

Мы в произвольный момент времени можем обратиться к любому компоненту массива по его индексу

0.5

4.7

7.2

0.8

Массив А

1 2 3 4 -индексы

Количество элементов в массиве определяет его размер.

Компонентами массива могут быть не только простые данные, но структурированные, в том числе и массивы. В этом случае получаемый массив будет называться многомерным. Таблице рассматривают как двухмерный массив.

Массив хранится в оперативной памяти компьютера. В ходе решения задачи это всегда ускоряет доступ к данным, но, если массивы очень большие , то они занимают много места в оперативной памяти, что не совсем удобно, в этом случае, массивы следует упаковывать. В оп. Памяти массивы упакованы, и занимают меньше места, а при работе с таким массивом ничего не меняется, распаковывать его дополнительно не требуется.

Пример нахождения наименьшего или наибольшего компонента массива одномерного

и двухмерного. Построить алгоритм.