Омский государственный университет путей сообщения

Конспект лекций

по дисциплине

«Алгоритмы обработки и защиты информации»

Омск, 2012

1 Лекция Ведение. Основные понятия и определения информатики. Информации и виды информации. Подходы к оценке количества информации.

Информатика занимается:

• построением информационных объектов;

• теорией, систематическим анализом, проектированием и реализацией:

- алгоритмов;

- программ и планов;

а также процессами трансформации и передачи информации.

Информация – сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.

(Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ Об информации, информационных технологиях и о защите информации).

Информация – сведения, которые могут быть объектом следующих операций (процессов):

• получения;

• передачи;

• распределения;

• обработки (преобразования);

• хранения;

• использования.

Указанные процессы – информационные процессы, реализуемые посредством информационных технологий.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) - Computer – устройство обработки информации.

Первая ЭВМ на электронных лампах ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer – электронный цифровой интегратор и вычислитель) заработала в 1946 году.

Руководители проекта Дж. П. Эккерт и Дж.У.Мочли.

В 1949 году сдана в эксплуатацию первая ЭВМ на основе архитектуры Джона фон Неймана - EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator– электронный автоматический калькулятор с памятью на линиях задержки).

Руководитель проекта Морис Уилксом.

2 Лекция

Теоретические основы построения современных цифровых ЭВМ. Обобщённая структурная схема ЭВМ.

3 лекция

Современные аппаратные средства ЭВМ. Центральный процессор. Устройства памяти. Устройства ввода-вывода. Системные и локальные магистрали.

Персональный компьютер состоит из следующих устройств:

1) процессор (центральный процессор), выполняющий управление компьютером и обработку информации (CPU);

2) клавиатура, позволяющая вводить в компьютер необходимые символы в процессе диалога;

3) дисплей (монитор) для отображения на экране выводимой компьютером информации;

4) накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков (дискет) для чтения и записи информации на съёмные гибкие магнитные диски (ГМД);

5) накопитель на жёстком магнитном диске (НЖМД, HDD), предназначенный для чтения и записи на несъёмных ЖМД;

6) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM) для хранения программ и обрабатываемых данных;

7) постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM) для хранения базовой системы ввода - вывода (BIOS) и некоторой другой информации.

Процессор является одной из основных составных частей компьютера и во многом определяет его быстродействие (производительность).

Скорость работы процессора определяется тактовой частой - количеством элементарных циклов (микрокоманд) в 1 секунду.

Кроме того, вычислительная мощность компьютера зависит от разрядности процессора, т. е. от длины двоичного числа, которое может обрабатывать процессор при выполнении микрокоманды.

Процессор, выполненный в виде одной микросхемы (набора микросхем) называют микропроцессор (МП).

Оперативное запоминающее устройство

• Выполняемая программа и обрабатываемая компьютером информация храниться в ОЗУ. Объём памяти измеряется в байтах. Один байт состоит из 8 бит (двоичных разрядов). Для измерения больших объёмов информации используется килобайт (1 Кбайт = 1024 байт), мегабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт), гигабайт (1 Гбайт = 1024 Мбайт).

• Современные персональные компьютеры имеют ОЗУ 1 Гбайт и более.

Дисплей (монитор)

• Предназначен для отображения выводимой компьютером информации и может работать либо в текстовом, либо в графическом режиме. При работе в текстовом режиме экран разбит на определенное число позиций (как правило, 25 строк по 80 знаков) и в каждой позиции может быть изображен символ из фиксированного набора (буквы, цифры, специальные символы). При работе в графическом режиме возможно управлять отдельной точкой растра (пикселем), что позволяет получить произвольное изображение.

• Современные компьютеры комплектуются дисплеями SVGA на жидкокристаллических матрицах (ЖКИ) с размером экрана 15 дюймов и более.

• Мониторы на ЖКИ отличаются малыми габаритами, низким энергопотреблением и высокими гигиеническими свойствами.

Накопители на жестких дисках

• Накопители на жестком диске предназначены для постоянного (длительного) хранения информации, используемой при работе с компьютером. Например: операционной системы, трансляторов языков программирования, текстовых и графических редакторов, инструментальных систем и т. д.

• На современных компьютерах устанавливаются жесткие диски емкостью несколько десятков Гигабайт. Жесткий диск является, как правило, не съемным и помещается в корпус системного блока.

• Разработаны миниатюрные твердотельные запоминающие устройства на основе флэш-памяти (Solid State Disk, SSD) для замены традиционных магнитных дисков.

• В мае 2006 года Samsung представил первые SSD –накопители емкостью 32 Гбайта для портативных устройств (форм-фактор 1,8 “ и 2,5”).

Клавиатура

Клавиатура предназначена для ввода в компьютер информации

от пользователя. Информация, вводимая в компьютер с

клавиатуры, как правило, немедленно отображается на экране

монитора. Место, в котором будет отображен очередной

вводимый символ, отмечается на экране курсором.

Клавиши клавиатуры можно разделить на несколько групп:

• основная клавиатура с буквами латинского алфавита, цифрами, знаками препинания и некоторыми специальными символами. На “русифицированной “ клавиатуре дополнительно нанесён русский алфавит. Ввод русских букв возможен при загрузке специальной программы-драйвера после нажатия определённой комбинации клавиш (Ctrl + Shift или Alt+ Shift );

• дополнительная цифровая клавиатура (расположена в правой части клавиатуры);

• функциональная клавиатура (расположена над основной);

• клавиши управления курсором (в виде перевёрнутой буквы Т), расположены между основной и дополнительной цифровой;

• ряд специальных клавиш.

4 лекция

Понятие программного обеспечения ЭВМ. Понятие вычислительной системы. Операционная система. Программы-утилиты. Программы-драйверы. Инструментальные и интегрированные системы. Универсальные языки программирования. Пакеты прикладных программ.

Вычислительная система – совокупность аппаратных и программных средств.

Для придания ЭВМ конкретных свойств используются средства двух видов:

- аппаратные (Hard);

- программные (Soft).

Программные средства включают в себя системное ПО (операционные и интегрированные системы) и прикладное ПО (пакеты прикладных программ, решающие узкоспециализированные задачи).

Системное ПО:

• операционные системы ОС (Operation system OS);

• инструментальные системы;

• интегрированные системы.

Универсальные алгоритмические языки программирования.

Языки низкого уровня:

- Assembler;

Языки высокого уровня:

- Fortran;

- BASIC;

- Pascal;

- C (C++, C#).

Прикладное ПО:

• текстовые редакторы (MicroSoft Word);

• электронные таблицы (MicroSoft Excel);

• СУБД (MicroSoft Access);

• бухгалтерские программы (1С);

• математические программы (MatCAD);

• САРП (AutoCAD);

• игры и т.д.