1к1с Информатика / конспект лекций

этих проблемных направлений и своевременная защита и информации, и

оборудования, и персонала.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Что такое архитектура ЭВМ? Сформулируйте определение и объясните его.

2.Что такое семейство ЭВМ? Приведите примеры.

3.Перечислите основные принципы архитектуры ЭВМ и разъясните их содержание.

4.Поясните на примере одного семейства ЭВМ совместимость «снизу-вверх».

5.Какие преимущества имеет магистральная структура ЭВМ?

6.Охарактеризуйте основные виды внешней памяти ПК.

7.Какие существуют типы клавиатур? Назовите их основные характеристики.

8.Что такое видеомонитор? Назовите их типы и основные характеристики.

9.Назначение манипуляторов. Назовите их типы и основные характеристики.

10.Для чего предназначены сканеры? Назовите их типы и основные характеристики.

11.Для чего предназначены плоттеры? Назовите их типы и основные характеристики.

12.Назовите классы программных продуктов.

13.Назовите характеристики программных продуктов.

14.Поясните требования к программному обеспечению.

15.Охарактеризуйте СПО: назначение, виды и характеристики.

16.Охарактеризуйте ОС: назначение и характеристики .

17.Охарактеризуйте сервисное ПО: виды, основные характеристики.

18.Охарактеризуйте прикладное ПО.

19.Охарактеризуйте подклассы ППП.

20.Охарактеризуйте компьютерные сети по территориальному признаку.

21.Охарактеризуйте компьютерные сети по типу решаемых задач.

22.Охарактеризуйте виды сетевых услуг.

23.Назовите основные возможности Internet для конечного пользователя.

24.Поясните технологию «клиент-сервер».

25.В чем отличие понятия базы данных в широком смысле от понятия базы данных в узком смысле?

26.Почему в реальной деятельности используют именно системы баз данных?

27.Каковы основные задачи, выполняемые СУБД?

28.Какие модели данных определяют концептуальный уровень архитектуры СУБД?

29.С какой целью строятся инфологические (семантические) модели данных?

30.Каковы методы защиты программных продуктов?

31.Назовите основные методы правовой защиты программных продуктов.

32.Поясните требование лицензирования программных продуктов.

33.Какие наиболее используемые виды антивирусных программ.

34.Назовите основные правила защиты ПК от вирусов.

Тема 3

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ АЛГОРИТМЫ СВОЙСТВА АЛГОРИТМОВ

Цель темы – изучение информационных моделей, этапов решения задач на ЭВМ методами информационного моделирования, свойств

алгоритмов.

Учебные задачи - научиться создавать компьютерные модели,

разрабатывать алгоритмы решения задач.

СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

1.Понятие информационной модели.

2.Этапы решения практических задач на ЭВМ методами информационного моделирования.

3.Компьютерные математические модели.

4.Понятие алгоритма.

5.Свойства алгоритма.

6.Формы записи алгоритмов.

7.Виды алгоритмов.

8.Стадии создания алгоритмов.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и так далее.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные

(материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в

материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образные модели (рисунки, фотографии и др.)

представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-

либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = ma),

таблицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и

так далее. Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

Информационные модели делятся на описательные и формальные:

 описательные информационные модели — это модели, созданные на естественном языке (то есть на любом языке общения между людьми:

английском, русском, китайском, мальтийском и т. п.) в устной или письменной форме.

 формальные информационные модели — это модели, созданные на формальном языке (то есть научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул,

таблицы, графы, карты, схемы и т. д.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели. На основе этого определения, установлены признаки классификации информационных моделей:

по количеству значений переменных (статистические и динамические);

по способу описания переменных (натурные и знаковые:

формализованные и неформализованные);

 по способу конструирования переменных: графические, идео-

графические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые,

табличные, алгоритмические.

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ЭВМ

МЕТОДАМИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере

можно разделить на несколько основных этапов:

1.Построение описательной информационной модели (выделение существенных параметров).

2.Создание формализованной модели (запись формул).

3.Построение компьютерной модели.

4.Компьютерный эксперимент.

5.Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а

несущественными параметрами пренебрегает.

На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр.

фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Однако далеко не всегда удается найти формулы явно выражающие искомые величины через исходные данные. В

таких случаях используются приближенные математические методы,

позволяющие получать результаты с заданной точностью.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке.

Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

1)создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

2)формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).

Впроцессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты. Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при

состояниях среды может быть выполнена команда) и приводятся результаты выполнения команды. После вызова команды исполнитель производит соответствующее элементарное действие. Может возникнуть и отказ исполнителя в случае, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды. Чаще всего исполнитель ничего не знает о цели алгоритма.

Он выполняет все предложенные ему действия, не задавая вопросов

«почему» и «зачем». В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА АЛГОРИТМА

К основным свойствам алгоритмов относятся:

1) понятность для исполнителя – исполнитель алгоритма должен знать,

как его выполнять;

2)дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное исполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов);

3)определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким,

однозначным и не оставлять места для произвола. Это свойство обеспечивает выполнение алгоритма механически, не требуя никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче;

4)результативность (или конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов;

5)массовость – алгоритм решения задачи производится в общем виде, т.

е. его можно будет применять для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из определенной области, которая называется областью применимости алгоритма.

ФОРМЫ ЗАПИСИ АЛГОРИТМОВ

На практике чаще всего встречаются следующие формы представления алгоритмов:

словесная – записывается на естественном языке;

графическая – с помощью изображения из графических символов;

псевдокоды – полуформализованные описания алгоритмов на некотором условном алгоритмическом языке, которые включают в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.;

программная – тексты на языках программирования.

Словесный способ записи алгоритмов является описанием последовательных этапов обработки данных. Алгоритм может быть задан в произвольном изложении на естественном языке. Например, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел можно представить как следующую последовательность действий:

1)задание двух чисел;

2)если числа равны, то выбор любого из них в качестве ответа и остановка, в противном случае – продолжение выполнения алгоритма;

3)определение большего из чисел;

4)замена большего из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5)повтор алгоритма с шага 2.

Приведенный алгоритм используется для любых натуральных чисел и должен приводить к решению поставленной задачи.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как обладает некоторыми недостатками:

•данные описания строго не формализуемы;

•отличаются многословностью записей;

•допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический способ представления алгоритмов оказывается более компактным и наглядным по сравнению со словесным. При данном виде представления алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению некоторого числа действий.

Для графического представления алгоритм использует изображение в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков,

каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Это графическое представление называется схемой алгоритма, или блок-схемой.

В блок-схеме каждый из типов действий (ввод исходных данных,

вычисление значений выражений, проверка условий, управление повторением действий, окончание обработки и т. п.) соответствует геометрической фигуре, представленной в виде блочного символа. Блочные символы соединены линиями переходов, которые определяют очередность выполнения действий.

Псевдокод является системой обозначений и правил, которая предназначена для единообразной записи алгоритмов. Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, псевдокод похож на обычный естественный язык, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С

другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, благодаря чему запись алгоритма приближается к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не применяются строгие синтаксические правила для записи команд, которые присущи формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.

Однако в псевдокоде чаще всего имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. Например, в псевдокоде, также каки в формальных языках, существуют служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Их выделяют в печатном тексте жирным шрифтом,

а в рукописном тексте подчеркивают. Единый или формальный подход к определению псевдокода не существует, поэтому используются различные