Информатика. Учебное пособие

УДК 681.3

Обухова О.В. Информатика. Учеб. пособие. - Изд. 2-е, перераб. и дополн. - М.: Альтаир - МГАВТ, 2008. - 104 c., ил.

Представлены основные сведения о технических и программных средствах реализации информационных процессов, методах работы с файлами и программами в операционной системе Windows, работе со стандартными программными средствами, базой данных Access, компьютерных сетях, защите информации, а также методы и способы алгоритмизации и программирования с использованием языка программирования высокого уровня QBASIC. Рассмотрены компиляторы и интерпретаторы, язык Ассемблер. Приведены примеры практического использования предлагаемого материала.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 190701 «Организация перевозок и управления на транспорте (водном)». Пособие будет полезно и для студентов других специальностей вуза.

Рецензенты: Ю.М. Миронов,

заведующий кафедрой эксплуатации флота и автоматизированных систем управления водным транспортом Московской государственной академии водного транспорта, к.т.н., доцент; Т.И. Шувалова, заведующая кафедрой математики и информатики Московского гуманитарно-экономического института

к.т.н., профессор

Рассмотрено и утверждено к изданию на кафедре информатики и компьютерных технологий 17 марта 2008 г., протокол № 7.

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом МГАВТ.

Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы.

© МГАВТ, 2008

© Обухова О.В., 2008

3

ВВЕДЕНИЕ

Во второй половине ХХ века человечество вступило в новый этап своего развития. В этот период начался переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот переход, получит название

информатизации - процесс создания, развития и всеобщего применения информационных средств и технологий, обеспечивающих достижение и поддержание уровня информированности всех членов общества, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни в обществе. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании,

науке и культуре.

Неизбежность информатизации общества обусловлена резким возрастанием роли и значения информации. Информационное общество характеризуется высокоразвитой информационной сферой, которая включает деятельность человека по созданию, переработке, хранению, передаче и накоплению информации.

Научным фундаментом процесса информатизации общества является новая научная дисциплина - информатика. В настоящее время существует несколько (по крайней мере три) направлений толкования понятия информатики. П е р в о е н а п р а в л е н и е, развиваемое киевской группой ученых (В.М. Глушков, В.С. Михалевич, Ю.М. Каныгин, В.И. Гриценко и др.),

рассматривает информатику как науку, связанную с информационными технологиями и компьютеризованными системами, т.е. информатика - это комплексная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования,

создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики. В т о р о е н а п р а в л е н и е трактовок информатики, в основном под влиянием трудов В.И. Сифорова, сводит ее к учению об «информации вообще» - информологии. Это направление по существу развивает теорию

4

информации К. Шеннона. Т р е т ь е н а п р а в л е н и е (Э.С. Бернштейн, Ю.А.

Шрейдер) ставит в центр информатики семантические (содержательные)

стороны информации.

Разнообразие в понимании предмета информатики как науки, отсутствие оригинальных понятий, не пересекающихся с понятиями других наук кибернетического цикла, свидетельствует о том, что информатика переживает этап накопления и осмысления эмпирического материала. Доминируют прикладные разработки. решения частных вопросов, практически односторонние суждения. Программисты, вычислители, системотехники,

представители кибернетики, семиотики, математической лингвистики, теории информации и др. дают определение информатики по принципу «Информатика

- это то, чем занимаюсь я».

Глава 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора,

передачи, обработки и накопления информации

1.1. Основные понятия и определения информатики.

Терминология информатики. Термин информация имеет множество определений. В «Энциклопедии кибернетики»: информация (от лат. informatio -

разъяснение, изложение, осведомленность) - одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных,

знаний и др. В широком смысле «информация» - это отражение реального мира; в узком смысле '«информация» - это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

С практической точки зрения информация всегда представляется в виде

сообщения. Информационное сообщение связано с источником сообщения,

получателем сообщений и каналом связи (рис. 1.1).

5

Источник сообщений

Кодирующее устройство

Канал связи

Декодирующее устройство

Получатель сообщений

Рис. 1.1. Общая схема передачи информации

Сообщение от источника к приемнику передается в материально-

энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигналы и др.).

Человек воспринимает сообщения посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. В обоих случаях с приемом информации связано изменение во времени какой-либо величины,

характеризующей состояние приемника. В этом смысле информационное сообщение можно представить функцией x(t), характеризующей изменение во времени материально-энергетических параметров физической среды, в которой осуществляются информационные процессы.

Функция x(t) принимает любые вещественные значения в диапазоне времени t . Если функция x(t) непрерывна, то имеет место непрерывная или аналоговая информация, источником которой обычно являются различные природные объекты (например, температура, давление и влажность воздуха),

объекты технологических производственных процессов (например, нейтронный поток в активной зоне, давление и температура теплоносителя в контурах ядерного реактора) и др. Если функция x(t) дискретная, то информационные

6

сообщения, используемые человеком, имеют характер дискретных сообщений

(например, сигналы тревоги, передаваемые посредством световых и звуковых сообщений, языковые сообщения, передаваемые в письменном виде или с помощью звуковых сигналов; сообщения, передаваемые с помощью жестов, и

др.).

В современном мире информация, как правило, обрабатывается на вычислительных машинах. Поэтому информатика тесно связана с инструментарием - вычислительной машиной.

Вычислительные машины

Механические Электронные

Аналоговые Цифровые

Смешанные

Рис. 1.2. Классы вычислительных машин

Компьютер - устройство преобразования информации посредством выполнения управления программой последовательности операций. Синоним компьютера - вычислительная машина, чаще электронная вычислительная машина (ЭВМ).

В зависимости от вида перерабатываемой информации вычислительные машины (ВМ) делят на два основных класса : аналоговые и цифровые (рис. 1.2).

Аналоговая вычислительная машина (АВМ) – это машина, оперирующая информацией, представленной в виде непрерывных изменений некоторых физических величин. При этом в качестве физических переменных

7

используются сила тока электрической цепи, угол поворота вала, скорость и ускорение движения тела и др. Используя тот факт, что многие явления в природе математически описываются одними и теми же уравнениями, АВМ позволяют с помощью одного физического процесса моделировать различные процессы.

Цифровая вычислительная машина (ЦВМ) - машина, оперирующая информацией, представленной в дискретном виде. В настоящее время разработаны методы численного решения многих видов уравнений, что дало возможность решать на ЦВМ различные уравнения и задачи с помощью набора простых арифметических и логических операций. Поэтому, если АВМ обычно предназначаются для решения определенного класса задач, т.е. являются специализированными, то ЦВМ, как правило, являются универсальным вычислительным средством. Наибольшее распространение получили электронные вычислительные машины, выполненные с использованием новейших достижений электроники.

Для представления в ЭВМ дискретной информации применяется

алфавитный способ, основанный на использовании фиксированного конечного набора символов любой природы, называемого алфавитом. Примерами алфавитов могут служить алфавиты естественных человеческих языков,

совокупность десятичных цифр, любая другая упорядоченность знаков,

предназначенная для образования и передачи сообщений. Символы из набора алфавита называются буквами, а любая конечная последовательность букв -

словом в этом алфавите. При этом не требуется, чтобы слово обязательно имело языковое смысловое значение.

Все процессы, происходящие в вычислительной системе, связаны непосредственно с различными физическими носителями информационных сообщений, а все узлы и блоки этой системы являются физической сферой, в

которой осуществляются информационные процессы. Процесс преобразования информации часто требует представить буквы одного алфавита средствами

(буквами, словами) другого алфавита. Такое представление называется

8

кодированием. Процесс обратного преобразования информации относительно ранее выполненного кодирования называется декодированием.

Очень широко используется еще один термин: данные (от лат. data). Этот термин принято применять в отношении информации, представленной в виде,

позволяющем хранить, передавать или обрабатывать ее с помощью технических средств. Поэтому наряду с терминами ввод информации,

обработка информации, хранение информации, поиск информации

используются термины ввод данных, обработка данных, хранение данных и др.

1.2. Объект информатики

Объектом информатики выступают автоматизированные, основанные на ЭВМ и телекоммуникационной технике, информационные системы (ИС)

различного класса и назначения. Информатика изучает все стороны их разработки, проектирования, создания, анализа и использования на практике.

Информационные технологии (ИТ) - это машинизированные (инженерные)

способы обработки семантической информации - данных и знаний, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем

(АИС).

В настоящее время АИС получили широчайшее распространение.

Классификация АИС осуществляется по ряду признаков, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные признаки классификации. При этом одна и та же АИС может характеризоваться одним или несколькими признаками. В качестве признаков классификации АИС используются: область применения, охватываемая территория, организация информационных процессов, направление деятельности, назначения, структура и др.

Классификация АИС по направлению деятельности показана на рис. 1.3.

В промышленной сфере превалирует отраслевой характер иерархии АИС.

По территориальному признаку классификация АИС приведена на рис. 1.4.

9

В зависимости от организации информационных процессов АИС делятся на два больших класса: управляющие и информационные. В

информационных системах управление отсутствует (автоматизированные системы научных исследований - АСНИ, "Библиотека", системы автоматизированного проектирования - САПР, экспертные системы - ЭС и др.).

Общегосударственная АИС (ОГАС)

Отраслевые АИС

Рис. 1.3. Классификация АИС по направлению деятельности

11

АИС различаются также по уровню развития в зависимости от поколения ЭВМ, на которых они базируются. Разнообразие ИТ и АИС постоянно растет.

Следует выделить ИТ и АИС, с помощью которых регулируются микросоциальные процессы. Это ИТ и АИС денежно-кассовых операций,

распределения мест на транспорте, в гостиницах, метеорологической информации и др. Они также относятся к объекту информатики.

Глава 2. Технические средства реализации информационных процессов

2.1. Устройство современного персонального компьютера

Персональный компьютер (ПК) состоит из ряда основных блоков и внешних устройств. Центральная его часть, содержащая в себе практически все основные устройства представлена системным блоком. Затем следует так называемые устройства ввода-вывода информации: монитор, клавиатура и мышь. Все эти части жизненно необходимы для работы современного компьютера. Помимо основных существует еще и масса дополнительных внешних устройств: принтеров, сканеров, емких внешних дисководов. Их наличие не обязательно для компьютера, но они могут сделать работу пользователя более комфортной.

На передней стороне системного блока видны как правило две главные кнопки:

-кнопка <POWER>. На нее нажимают при включении компьютера и при его выключении после завершения работы;

-кнопка <RESET> предназначена для перезапуска (перезагрузки ) компьютера.

Она потребуется в случае, если компьютер в результате какой-нибудь ошибки в его работе (например, конфликта программ или оборудования) отказывается выполнять любые команды пользователя. Специалисты говорят в таких случаях: «компьютер завис».