шпоры по ит

Информатика как наука стала развиваться с середины прошлого столетия, что связано с появлением ЭВМ и начавшейся компьютерной революцией. Появление вычислительных машин в 1950-е гг. создало для информатики необходимую аппаратную поддержку, т.е. благоприятную среду для ее развития как науки. Всю историю информатики принято подразделять на два больших этапа: предысторию и историю. В предыстории также выделяют ряд этапов. Каждый из них характеризуется резким возрастанием, по сравнению с предыдущим этапом, возможностей хранения, передачи и обработки информации. Начальный этап предыстории информатики – освоение человеком развитой устной речи. Второй этап – возникновение письменности. На этом этапе резко возросли возможности хранения информации. Человек получил искусственную внешнюю память. С этим же этапом, по всей видимости, связано и возникновение понятия «натуральное число». Третий этап – книгопечатание. Его можно смело назвать первой информационной технологией. Воспроизведение информации было поставлено на поток, на промышленную основу. Четвертый (последний) этап предыстории информатики связан с успехами точных наук и начинающейся научно-технической революцией. Этот этап характеризуется возникновением радио, телефона и телеграфа, а позднее и телевидения. Появились новые возможности получения и хранения информации – фотография и кино. К ним очень важно добавить разработку методов записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски). С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, начало ее истории. Во-первых, сам термин «информатика» появился благодаря развитию вычислительной техники. Во-вторых, выделению информатики в отдельную науку способствовало такое важное свойство современной вычислительной техники, как единая форма представления обрабатываемой и хранимой информации. Вся информация, вне зависимости от ее вида, хранится и обрабатывается на ЭВМ в двоичной форме. На сегодняшний день информатика представляет собой комплексную научно-техническую дисциплину.

структура Информатики

1. Теоретическая информатика. математических методах исследования, Вычислительная математика, теория информации, Системный анализ , теория принятия решений

2. Искусственный интеллект. определяет стратегические направления развития информатики.. Математическая и прикладная лингвистика, нейрокибернетика и гомеостатика. Основная цель работ стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению знаниями, навыками и умениями. Экспертная система имеет три главные особенности: 1 - она адаптирована для любого пользователя, 2 - она позволяет получать не только новые знания, но и профессиональные умения и навыки, связанные с данными знаниями, 3 - она передаёт не только знания, но и пояснения и разъяснения, т.е. обладает обучающей функцией.

3. Программирование. только программное обеспечение определяет эффективность использования ЭВМ. В этой области работает значительный отряд специалистов, которые подразделяются на системных и прикладных программистов.

4. Прикладная информатика. используются в научных исследованиях, в разработке новых изделий, в информационных системах, в управлении, в обучении и др.

5. Вычислительная техника.

6. Кибернетика. Наиболее активно развивается техническая кибернетика. распознавание образов. Основная задача этой дисциплины - поиск решающих правил, с помощью которых можно было бы классифицировать многочисленные явления реальности. соотносить их с некоторыми эталонными классами. Распознавание образов - это пограничная область между кибернетикой и искусственным интеллектом, ибо поиск решающих правил чаще всего осуществляется путём обучения, а обучение, конечно, интеллектуальная процедура. математическая лингвистика занимается исследованием особенностей естественных языков, а также моделей, позволяющих формализовать синтаксис и семантику таких языков.

Информация (Information)- содержание сообщения или сигнала; сведения, рассматриваемые в процессе их передачи или восприятия, позволяющие расширить знания об интересующем объекте.

синтаксис – свойство, определяющее способ представления информации на носителе (в сигнале). Так, данная информация представлена на электронном носителе с помощью определенного шрифта. Здесь же можно рассматривать стиль и цвет шрифта, его размеры, междустрочный интервал и т.д.

семантика – свойство, определяющее смысл информации как соответствие сигнала реальному миру. Семантику слов (сигналов) познаёт обучаемый какому-либо иностранному языку. смысл обучения информатике заключается в изучении семантики различных сигналов – суть ключевых понятий этой дисциплины;

прагматика – свойство, определяющее влияние информации на поведение потребителя. Так прагматика информациипо меньшей мере, в успешной сдаче экзамена по информатике.

Измерение информации. В информатике, как правило, измерению подвергается информация, представленная дискретным сигналом. При этом различают следующие подходы:

структурный. Измеряет количество информации простым подсчетом информационных элементов, составляющих сообщение. Применяется для оценки возможностей запоминающих устройств, объемов передаваемых сообщений, инструментов кодирования без учета статистических характеристик их эксплуатации.

статистический. Учитывает вероятность появления сообщений: более информативным считается то сообщение, которое менее вероятно, т.е. менее всего ожидалось. Применяется при оценке значимости получаемой информации.

семантический. Учитывает целесообразность и полезность информации. Применяется при оценке эффективности получаемой информации и ее соответствия реальности.

Системы счисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные. Системой счисления называется способ записи (кодирования) чисел. Все системы счисления можно разделить на две группы: позиционные и непозиционные.

•даёт представления множества чисел (целых или вещественных)

•даёт каждому числу уникальное представление (или, по крайней мере, стандартное представление)

•отражает алгебраическую и арифметическую структуру чисел.

Позиционной называется такая система счисления, в которой величина цифры зависит от позиции (места), занимаемой этой цифрой в записи числа. Примером позиционной системы счисления служит арабская система счисления, которой мы обычно пользуемся. Если взять два числа 102 и 21, то цифра 1 в первом числе в 100 раз "тяжелее" той же цифры во втором числе. А вот цифра 2 в первом числе в 10 раз "легче" этой же цифры во втором числе.

Если же величина цифры не зависит от места, занимаемого этой цифрой, то такая система счисления называется непозиционной. Непозиционные системы счисления первичны по своему происхождению; но поскольку они имеют ряд недостатков по сравнению с позиционными системами счисления, то постепенно они потеряли свое значение. Хотя до настоящего времени еще используется римская система счисления, где для обозначения цифр используются латинские буквы: I V X L C D M

1. 5 10 50 100 500 1000

Кодирование информации - это представление информации в той или иной стандартной форме. Информация всегда хранится и передается в закодированном виде. При разговоре информация кодируется с помощью звуков, комбинации из которых образуют слова, а также с помощью жестов, мимики. При записи слова могут быть закодированы с помощью букв, числа с помощью цифр и т.д. Кодирование текстовой информации

Существует несколько систем кодировки, т.е. несколько различных таблиц соответствий. Самая распространенная система кодировки – ASCII, что означает американский стандартный код для обмена информацией. Этот стандарт закрепляет за первыми 128 кодами латинские буквы, цифры и различные специальные знаки (запятая, точка, скобки, знаки арифметических действий и др.). Значение же остальных 128 кодов зависит от того, какой язык используется при работе с компьютером. Кодирование графической информации - пикселями (это слово произошло от английского picture’s element - элемент картинки). чтобы закодировать изображение, надо закодировать числами цвета каждого пиксела. для кодирования одного пиксела достаточно одного бита памяти (1 - белый, 0 - черный). Если надо закодировать большее количество состояний пиксела (различную яркость свечения или различные цвета), то одного бита на пиксел будет недостаточно. Цвет точки на экране формируется из трех основных цветов: красного, синего, зеленого. Различные цвета получаются в результате наложения цветовых пятен, возникающих под действием лучей трех электронных пушек. способ кодирования называется RGB - по первым буквам английских слов Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий. Обычно для построения качественного цветного изображения достаточно яркость каждого из цветов разбить на 16 градаций (уровней). Тогда для кодирования яркости одного цвета потребуется 4 бита информации, а для кодирования цвета точки 4*3=12 битов. Кодирование звуков Для кодирования звука этот аналоговый сигнал превращают в дискретный, а затем кодируют с помощью нулей и единиц. Этот процесс называется дискредитацией. С помощью микрофона звук превращают в колебания электрического тока. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) измеряет электрическое напряжение в каком-то диапазоне и выдает ответ в виде многоразрядного двоичного числа. Воспроизведение закодированного таким образом звука производится при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Полученный на выходе ЦАП ступенчатый сигнал сначала сглаживается при помощи аналогового фильтра, а затем преобразуется в звук при помощи усилителя и динамика. Методы классификации объектов:

•Иерархический метод классификации. каждый объект на любом уровне должен быть отнесен к одному классу, который характеризуется конкретным значением выбранного классификационного признака. Достоинства иерархической системы классификации: простота построения и использование независимых классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры. Недостатки иерархической системы классификации: жесткая структура, которая приводит к сложности внесения изменений, так как приходится перераспределять все классификационные группировки; невозможность группировать объекты по заранее не предусмотренным сочетаниям признаков.

•Фасетный метод классификации, позволяет выбирать признаки классификации независимо как друг от друга, так и от семантического содержания классифицируемого объекта. Признаки классификации называются фасетами. Достоинства фасетной системы классификации: возможность создания большой емкости классификации, т.е. использования большого числа признаков классификации и их значений для создания группировок; возможность простой модификации всей системы классификации без изменения структуры существующих группировок. Недостатком фасетной системы классификации является сложность ее построения, так как необходимо учитывать все многообразие классификационных признаков.

•Дескрипторный метод классификации. Для организации поиска информации, для ведения тезаурусов (словарей) эффективно используется дескрипторная (описательная) система классификации, язык которой приближается к естественному языку описания информационных объектов. Особенно широко она используется в библиотечной системе поиска. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) — это устройство, выполненное на электронных приборах, предназначенное для автоматического преобразования информации под управлением программы. Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций.

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. ЦПУ – центральное процессорное устройство. Арифметико - логическое устройство (АЛУ) - для арифметических вычислений и принятия логических решений. Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения информации. ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), ВЗУ (внешние запоминающие устройства) гораздо большей емкости чем ОЗУ, но с гораздо более медленным доступом (и гораздо меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается - определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство) существуют и другие подвиды компьютерной памяти. Устройство управления (УУ) - координация различных блоков ЭВМ. АЛУ, ЗУ, УУ, устройства ввода/вывода нельзя отнести к категории только технического обеспечения, поскольку в них присутствует и программное. Такие составные части компьютера будем называть системами. Система - совокупность элементов, подчиняющихся единым функциональным требованиям.

Принцип открытой архитектуры - состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и обеспечения взаимодействия систем друг с другом. ПК состоит из системного блока и периферийного оборудования. Системный блок - корпус, в котором размещены основные электронные компоненты или модули ПК. В состав системного блока входят: - системная (или материнская) плата (motherboard) с расположенными на ней электронными компонентами, платами и разъемами; - накопители или приводы для сменных накопителей; - блок питания. Материнская плата предназначена для размещения или подключений всех остальных внутренних устройств компьютера – служит своеобразной платформой, на базе которой строится конфигурация всей системы. Тип и характеристики различных элементов и устройств материнской платы, как правило, определяется типом и архитектурой центрального процессора. На материнской плате располагаются:

1. Наборы больших однокристальных электронных микросхем – чипов (центральный процессор, чипсет, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы).

2. Микросхемы памяти и разъемы их плат.

3. Микросхемы электронной логики.

4. Разъемы системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI и др.)

5. Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.).

6. Слоты для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE, SCSI…).

7. Разъемы портов ввода/вывода (COM, LPT, USB, PS/2 и др.).

Основные блоки персонального компьютера. 1. Системный блок. Назначение: для расположения основных устройств ПК. 2. Монитор. Назначение: для изображения текстовой и графической информации. 3. Клавиатура. Назначение: для ввода символов в компьютер.

Операционная система - комплекс программ, постоянно (псевдопостоянно) находящихся в памяти ЭВМ, организующий управление устройствами машины и ее взаимодействие с пользователем (интерфейс). В операционную систему обычно входят следующие программы: стартовая программа, диспетчер (монитор или супервизор) (очередность исполнения программ), редакторы, загрузчики (для ввода программ в ОЗУ), файловая система, административная система (учет ресурсов), а так же базовое программное обеспечение. Классификацию операционных систем можно проводить: по принципу организации пользовательского интерфейса , по количеству одновременно обрабатываемых задач , по количеству одновременно работающих пользователей

Нормальная работа операционной системы, а значит и компьютера, зависит от двух основных факторов: 1. Неприкосновенность системных файлов. 2. Оптимальное состояние памяти - наличие как свободного пространства на диске, так и нормальное (нефрагментированное) расположение файлов на диске. В зависимости от объектов взаимодействия интерфейс определяют как пользовательский, аппаратный, программный. Программное обеспечение этого уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных)

1. Текстовые редакторы. Основные функции - это ввод и редактирование текстовых данных.

2. Текстовые процессоры. Разрешают форматировать, то есть оформлять текст.

3. Графические редакторы. Широкий класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Различают три категории: растровые редакторы; векторные редакторы; 3-D редакторы (трехмерная графика).

4. Системы управления базами данных (СУБД). Базой данных называют большие массивы данных, организованные в табличные структуры. Основные функции СУБД: создание пустой структуры базы данных; наличие средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы; возможность доступа к данных, наличие средств поиска и фильтраци.

5. Электронные таблицы. Предоставляют комплексные средства для хранения разных типов данных и их обработки.

6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ.

7. Настольные издательские системы. Автоматизируют процесс верстки полиграфических изданий.

8. Редакторы HTML (Web-редакторы). Особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов.

9. Браузеры (средства просмотра Web-документов). Программные средства предназначены для просмотра электронных документов, созданных в формате HTML.

10. Системы автоматизированного перевода. Различают электронные словари и программы перевода языка. Программы автоматического перевода целесообразно использовать: при абсолютном незнании иностранного языка; при необходимости быстрого ознакомления с документом; для перевода на иностранный язык; для создания черновика, который потом будет подправлен полноценным переводом.

11. Интегрированные системы делопроизводства. Средства для автоматизации рабочего места руководителя.

12. Бухгалтерские системы. Имеют функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета.

13. Финансовые аналитические системы. Используют в банковских и биржевых структурах. Разрешают контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.

14. Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи результатов, при запросе пользователя.

15. Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическим или аэрографическими методами.

16. Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, монтажа, создания видеоэффектов, исправления дефектов, добавления звука, титров и субтитров.

17. Инструментальные языки и системы программирования. Эти средства служат для разработки новых программ.

Среда передачи. Для передачи данных компьютеры используют самые разнообразные физические каналы, которые обычно называются средой передачи. Традиционная среда передачи - это электрический кабель, состоящий из одного или нескольких металлических проводников. Коаксиальный Кабель (от лат. со - совместно и axis - ось) - представляетсобой два соосных гибких металлического цилиндра, разделенныхдиэлектриком. Служит для передачи высокочастотных (до нескольких ГГц)сигналов. Линии связи на основе коаксиального кабеля характеризуютсявысокой помехозащищенностью и слабым затуханием сигналов. В системахмногоканальной связи позволяет образовывать более 10 тыс. телефонныхканалов.

Витая пара. Так называется особый тип кабеля, где несколько пар изолированных проводников скручены между собой попарно. Такая конструкция усиливает связь между соседними проводами и снижает влияние внешних электромагнитных помех. Витая пара — одна из основных составляющих структурированных кабельных систем (СКС). Кабели этого вида являются главным средством связи между устройствами в локальных сетях. Витая пара, в которой каждый проводник имеет собственный экран, используется достаточно редко, в частности, для построения СКС в сложных условиях. Она бывает с общим экраном и без него. Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным «проводам». Большинство систем локальных сетей в настоящее время поддерживает волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надёжны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжёлым медным кабелем. Бескабельные каналы связи. Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шахтах, искать и устранять повреждения). К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны. Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду (здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования). Особенность радиоканала состоит в том, что сигнал свободно излучается в эфир, он не замкнут в кабель, поэтому возникают проблемы совместимости с другими источниками радиоволн (радио- и телевещательными станциями, радарами, радиолюбительскими и профессиональными передатчиками и т.д.). Системы программирования

Транслятором языка программирования называется программа, осуществляющая перевод текста программы с языка программирования в (как правило) машинный код. Комплекс средств, включающих в себя входной язык программирования, транслятор, машинный язык, библиотеки стандартных программ, средства отладки оттранслированных программ и компоновки их в единое целое, называется системой программирования. Интерпретатор осуществляет пошаговую трансляцию и немедленное выполнение операторов исходной программы: каждый оператор входного языка программирования транслируется в одну или несколько команд машинного языка, которые тут же выполняются без сохранения на диске. Таким образом, при интерпретации программа на машинном языке не сохраняется и поэтому при каждом запуске исходной программы на выполнение ее нужно (пошагово) транслировать заново. Главным достоинством интерпретатора по сравнению с компилятором является простота.

Трансляторы бывают двух типов: интерпретаторы, компиляторы.

Интерпретатор читает один оператор программы, анализирует его и сразу выполняет, после чего переходит к обработке следующего оператора.

Компилятор сначала читает, анализирует и переводит на машинный код всю программу и только после завершения всей трансляции эта программа выполняется.

Локальные вычислительные сети (более точно будет в данной работе употребление термина «локальные компьютерные сети») подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью различных разновидностей операционных систем Windows (Windows 9x, Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional, Windows XP).

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров (серверов), на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

топология типа звезда; топология типа кольцо; топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство - концентратор (Hub). Преимущества данной топологии состоят в следующем: 1.Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла. 2.Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры. Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки: 1.Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится. 2.Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию. При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый "пакет", в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем: