Министерство образования российской федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953 году)

________________________________________________________________________________

Кафедра Информационных технологий

Дистанционное

обучение

ИНФОРМАТИКА

Учебно-практическое пособие

для студентов всех специальностей

www.msta.ru

Рекомендовано Министерством образования РФ

в качестве учебного пособия для студентов ВУЗов

4056

Москва – 2004

УДК 681.3

© Попов А.А., Якушина Н.А., Роман О.В. Информатика.

Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2004.

Пособие предназначено для студентов всех специальностей.

Информ – 6.22.0135, Информ – 6.22.0211, Информ – 6.22.0702,

Информ – 6.22.0604, Информ – 6.22.0605, Информ – 6.22.0608,

Информ – 6.22.0611, Информ – 6.22.1706, Информ – 6.22.2102,

Информ – 6.22.2202, Информ – 6.22.2701, Информ – 6.22.2703,

Информ – 6.22.2705, Информ – 6.22.2707, Информ – 6.22.2708,

Информ – 6.22.2710, Информ – 6.22.2712, Информ – 6.22.2713,

Информ – 6.22.3117, Информ – 6.22.3510, Информ – 6.22.3513,

Информ – 6.22.3511, Информ – 6.22.0204, Информ – 6.22.0611

Авторы: Попов Александр Алексеевич,

Якушина Нина Анатольевна,

Роман Ольга Владимировна.

Рецензенты: проф. МГУПБТ, д.т.н. Сапфиров С.Г.,

проф. МГУПБТ, д.т.н., начальник управления

информационных технологий Бородин А.В.

Редактор: Свешникова Н.И.

© Московский государственный технологический университет технологий и управления, 2004г. 109004, Москва, Земляной вал, 73.

Целью дисциплины “Информатика” является обучение мето­дике постановки и решения задач на ЭВМ. Это необходимо как для подготовки студента к работе в условиях совре­мен­ного производства, насыщенного вычислительной техникой, так и для использования ЭВМ в учебном процессе в течение всего периода обучения и дипломного проектирования. Студент должен освоить полный цикл работы с компьютером, т.е. осуществить постановку задачи, составить алгоритм ее решения и программу для ЭВМ, выполнить отладку программы и уметь правильно интерпретировать результаты счета.

1

КЛАСС ПЕРСОНАЛЬНЫХ

КОМПЬЮТЕРОВ

Простейшие вычислительные приспособления (абак, счеты) были известны с давних времен. Первое вычислительное устройство, которое могло выполнять все четыре арифметические действия, было построено великим немецким математиком Лейбницем в 1674г. Им же была введена двоичная система счис­ления. По-видимому, следует считать, что первая ЭВМ была создана немецким ученым Конрадом Цузе для анализа результатов артиллерийских стрельб в 1936г. Она была построена на электромагнитных реле. Аналогичные работы велись также в Англии и США. В последствии, в компьютерах стали применять электронные лампы, а затем и транзисторы.

С развитием полупроводниковой технологии в компьютерах стали исполь­зовать уже не отдельные тран­зисторы, а микросхемы – электронные интегральные устройства, где в одном кристалле полупроводникового материала размещались десятки тысяч и даже миллионы транзисторов. Развитие технологии производства микросхем характеризуется числом транзисторов, размещенных в корпусе процессора. Современная электронная промышленность позволяет изготавливать транзисторы внутри микросхемы размером не более 0,1 микрон. Это сделало возможным размещение целиком в одном кристалле процессора компьютера. Благодаря созданию микропроцессоров сформировался новый класс персональных компьютеров (ПК). Эти мощные, дешевые и компактные вычислительные машины выпускаются в огромных количествах (более 100 миллионов в год). Они появились на рабочем столе каждого научного работника, руководителя любого уровня, в торговле, коммерции, образовании и т.п.

Практическим стандартом персональных компьютеров стало устройство, разработанное американской фирмой IBM в 1978 г. – IBM PC. С тех пор было выпущено несколько поколений таких машин. Все эти компьютеры использовали микропроцессоры другой американской фирмы Intel. Такие микропроцессоры до недавнего времени получали числовое имя вида Intel80х86, а именно – Intel8086, Intel80286, Intel80386 и т.д. Однако, начиная с процессора, который должен был получить имя Intel80585, фирма стала давать им название Pentium, что, впрочем, тоже означает “пятый”. С тех пор появились четыре типа таких процессоров. Последний в настоящий момент – Pentium 4. Параллельно с корпорацией Intel микропроцессоры для ПК выпускает фирма AMD. Процессоры АМDпо мощности практически не уступают аналогичным Pentium-процессорам, но ниже по цене.

Важнейшей характеристикой процессора и компьютера в целом является разрядность его арифметического устройства – чем шире шина данных, тем быстрее происходит обработка чисел. Современные ПК имеют 32 двоичных разряда, но появились уже и 64-х разрядные машины. Другой скоростной характеристикой является тактовая частота внутреннего генератора процессора. Обычно, именно с этой скоростью выполняются простые арифметические действия. В настоящее время типовое значение частоты – 3 гигаГерца, т.е. процессор выполняет 3 миллиарда операций в секунду.

Главным ресурсом компьютера является объем его основной памяти (ОП), поскольку именно здесь хранятся обрабатываемые данные. Объем как основной, так и внешней памяти измеряется в байтах (килобайтах, мегабайтах). Один байт хранит один символ (букву, цифру). Типовой размер ОП – 256 мегабайт.

В минимальной конфигурации ПК содержит (рис.1.1) системный блок, дисплей и клавиатуру.

СИСТЕМНЫЙ БЛОК(рис. 1.2) осуществляет собственно обработку дан­ных процессором. Текущие данные хранятся в основной(ОП)быстро­действующей транзисторной памяти компьютера. Однако емкость этой памяти ограничена и, кроме того, она энергозависима – при отключении питания данные утрачиваются. Ввиду этого в ПК имеется энергонезависимая память.

Магнитная память. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД), называемый еще “винчестер” имеет очень большую емкость (десятки гигабайт). При отключении питания данные на нем сохраняются. Принцип хранения информации здесь такой же, как и в магнитофонах. Носитель данных в винчестере – это, обычно алюминиевый или стеклянный, диск, покрытый магнитным материалом. После включения компьютера диск постоянно вращается со скоростью 6000 и более оборотов в минуту. Очевидной причиной низкого быстродействия винчестера сравнительно с процессором является необходимость перемещения считывающей головки на нужную дорожку диска, и самого диска для считывания/записи информации. Кроме того, в ПК имеется накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД). С их помощьюможно записать/считать данные на дискету емкостью 1,44 Мбайт. Скоростьдоступа к данным здесь весьма низка и, главное, очень мала емкость, что делает их применимыми только для копирования небольших объемов информации.

Оптическая память имеет гораздо большую емкость чем дискеты. Здесь существует несколько разновидностей. CD ROM – "проигрыватель" компакт-дисков. Емкость такого диска – около 650 Мбайт. Недостатком является невозможность записи новых данных – доступно только их считывание. На таких носителях обычно хранятся фактографические данные – справочные материалы, игры, книги, энциклопедии и др. В виду этого были разработаны носители с возможность перезаписи CD RW. В последнее время широкое распространение стали получать оптические накопители большой емкости DVD (5-10Гбайт).

КЛАВИАТУРА. На рис. 1.3 изображена типовая клавиатура ПК с выделением функциональных групп и управляющих клавиш. Обычно на клавиатуре управляющие клавиши серого цвета.

вспомогат.

Esc

функциональные клавиши

клавиши

индикаторы



клавиши

цифровая клавиатура

Tab

алфавитно-цифровая



редакти-

Caps Lock

Клавиатура

E

nter

рования

Shift





Shift



Ctrl

Alt

клавиша пробела

Alt

Ctrl







Рис.

1.3

Управляющие клавиши.Ниже перечислены управляющие клавиши и их обычные действия в очень общих выражениях. Конкретные функции таких клавиш определяются непосредственно внутри действующей программы.

 Esc – клавиша отмены предыдущего действия.

 F1 - F12 – функциональные клавиши. Их назначение целиком зависит от разработчика программного обеспечения.

 Enter   – ВВОД. Этой клавишей обычно завершается ввод команды или выбор из меню.

 Alt  ^, Ctrl  ^{– эти клавиши действуют только при нажатии совместно с другими клавишами установленным образом.}

 Print Screen  ^{– выдача образа экрана на принтер (в DOS) или сохранение образа экрана в буфере ПК (в Windows).}

 Pause  ^{– прерывание программы.}

Клавиши редактирования

 Delete  ^и  Del   ^{– удаление символа над курсором.}

 BackSpace ^{– клавиша удаления символа слева от курсора. На клавиатуре она} находится во втором ряду над клавишей Enter и может быть еще обозначена символом.

 Insert  ^и  Ins  ^{– переключатель режима вставки/замены символов. В режиме замены вновь вводимые символы затирают введенные ранее. В режиме вставки они вставляются в редактируемое слово, отодвигая всю часть строки справа от курсора на одну позицию.}

Навигационные клавиши (клавиши перемещения курсора)

 Tab  – клавиша табуляции для быстрого перемещения в строке вправо.

 Home   End  ^{– переход в начало/конец строки.}

 PageUp  PageDown  ^{– переход к предыдущей/следующей странице.}

   –перемещение на одну позицию в указанном направлении.

 Scroll Lock   ^{– управление перемещением изображения, когда экран движется относительно курсора, а не наоборот.}

Клавиши управления клавиатурой

 Caps Lock  – фиксация регистра клавиатуры (ЗАГЛАВНЫЕ^{/прописные буквы).}

Shift ^{– временное переключение регистра клавиатуры.}

 Num Lock   ^{– переключение цифровой клавиатуры в режим ввода цифр или в навигационный режим.}

Print Screen	Scroll Lock	Pause Break		Num Lock	/	*	–
Рис.1.4. Вспомогательные клавиши				7 Home	8 	9 Pg Up	+
Insert	Home	Page Up		4 	5	6 
Delete	End	Page Down		1 End	2 	3 Pg Dn	Enter
Рис. 1.5. Клавиши редактирования				0 Ins		. Del
				Рис 1.6. Цифровая клавиатура

Навигационные клавиши и клавиши редактирования еще раз включены в состав малой цифровой клавиатуры (рис.1.6) и работают они совершенно иден­тично. Однако если переключить клавишу Num Lock, цифровая клавиатура перейдет в режим ввода цифр. Этот режим предусмотрен для операторов, осуществляющих массовый числовой ввод вслепую. Можно заметить, что цифровая клавиатура полностью имитирует клавиатуру калькулятора.

Имеющийся индикатор (рис. 1.7) отражает состояние соответствующих клавиш (Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock).

Num Lock

Caps Lock

Scroll Lock

Рис. 1.7

Наряду с клавиатурой, компьютер имеет манипулятор "мышь" – для быстрого перемещения курсора на экране дисплея.

ВИДЕПОДСИСТЕМА состоит из дисплея и видеоадаптера системного блока. Дисплей. В настоящее время в ПК используются дисплеи так называемого стандарта SVGA с минимальным разрешением от 800 на 600 точек по горизонтали и вертикали. Обычный размер экрана – 15 или 17 дюймов. Все более популярными становятся плоские жидкокристаллические мониторы, хотя они и дороже. Сейчас все дисплеи выпускаются с защитой оператора от электромагнитного излучения и не требуют специальных экранов, а ЖК-дисплеи не имеют такого излучения практически совсем.Видеоадаптер. Очень важное значение имеет качество видеоадаптера, осуществляющего связь между процессором и монитором. Хорошая видеокарта по сложности и цене может превосходить центральный процессор и незаменима для современных игр и других графических приложений. Она имеет собственный графический процессор и память (типовой объем 128 Мбайт)