- •Информатика е.Н.Саладаев
- •1.Введение в информатикую. Информация.
- •1.1. Что такое инфоpматика
- •1.2. Информация
- •1.3. В каком виде существует информация
- •1.4. Как передаётся информация
- •1.5. Как измеряется количество информации
- •1.6. Что можно делать с информацией
- •1.7. Какими свойствами обладает информация
- •1.8. Что такое обработка информации
- •1.9. Информационные ресурсы и информационные технологии
- •1.10. Информатизация общества
- •2. Общие принципы организации и работы компьютеров
- •2.1. Что такое компьютер
- •2.2. Устройство компьютера
- •3. Принципы построения компьютеров
- •1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- •2.4. Команды
- •2.5. Выполнение команд
- •2.6. Архитектура и структура компьютера
- •2.7. Центральный процессор
- •2.8. Устройства памяти
- •2.9. Уустройства внутренней памяти
- •1. Оперативная память
- •3. Специальная память
- •2.10. Устройства внешней памяти
- •Накопители на гибких магнитных дисках
- •2. Накопители на жестких магнитных дисках
- •3. Накопители на компакт-дисках
- •4. Записывающие оптические и магнитооптические накопители
- •Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках
- •2.11. Аудиоадаптер
- •2.12. Видеоадаптер и графический акселератор
- •2.13. Клавиатура
- •2.14. Видеосистема компьютера
- •1. Монитор на базе электронно-лучевой трубки
- •2. Жидкокристаллические мониторы
- •3. Сенсорный экран
- •2.15. Принтер, плоттер, сканер
- •2.16. Модемы и факс-модемы
- •2.17. Манипуляторы
- •2.18. Устройство компьютера
- •2.19. Основные блоки компьютера
- •2.20. Системная плата
- •2.21. Организация межкомпьютерных связей
- •2.22. Компьютерные сети
- •Наиболее распространенные виды топологий сетей:
- •2.23. Соединение между собой устройств сети
- •2.24. Классификация компьютерных сетей по степени географического распространения
- •2.26. Беспроводныесети
- •2.27. Сеть Интернет
- •Как можно связаться с Интернет
- •Как связываются между собой сети в Интернет
- •2.28. Основные возможности, предоставляемые сетью Интернет
- •World Wide Web — главный информационный сервис.
- •2. Электронная почта.
- •3. Cистема телеконференций Usenet (от Users Network).
- •4. Системы информационного поиска сети Интернет.
- •Системы, основанные на предметных каталогах.
- •Автоматические индексы.
- •5. Программа пересылки файлов Ftp.
- •6. Программа удалённого доступа Telnet.
- •2.29. Мультимедиа и мультимедиа-компьютер
- •3.Классификация компьютеров
- •3.1 Критерии классификации компьютеров
- •3.2. Классификация по поколениям
- •3.3. Краткая историческая справка
- •3.4 Компьютеры первого поколения
- •3.5. Компьютеры второго поколения
- •3.6. Особенности компьютеров третьего поколения
- •3.7. Характеристики эвм четвёртого поколения
- •3.8. Какими должны быть компьютеры пятого поколения
- •3.9. Классификация компьютеров по условиям эксплуатации
- •3.10. Классификация компьютеров по производительности и характеру использования
- •3.11. Типы портативных компьютеров
- •4.Представление чисел в компьютерах
- •4.1. Системы счисления
- •4.2. Представление целых чисел в позиционных системах счисления
- •4.3. Системы счисления используемые для общения с компьютером
- •4.4. Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры — двоичной
- •4.5. Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
- •4.6. Перевод целых числел из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления
- •4.7. Перевод пpавильной десятичной дpоби в любую другую позиционную систему счисления
- •4.8. Перевод чисел из двоичной (восьмеpичной, шестнадцатеpичной) системы в десятичную
- •4.9. Сводная таблица переводов целых чисел из одной системы счисления в другую
- •4.10. Арифметические операции в позиционных системах счисления
- •4.11. Представление в компьютере целых числел
- •.5.Выполнение арифметических операций в компьютерах
- •5.1. Выполнение арифметические действия над целыми числами Сложение и вычитание
- •4. А и в отрицательные.
- •Умножение и деление
- •5.2. Представление в компьютере вещественных чисел
- •Умножение
- •Деление
- •6.Программное обеспечение компьютеров
- •6.1. Что такое программное обеспечение
- •6.2. Классификация программного обеспечения
- •6.3. Прикладные программы
- •6.4. Роль и назначение системных программ
- •6.5. Что такое операционная система
- •6.6. Файловая система ос
- •6.7. Структура операционной системы ms dos
- •6.8. Программы-оболочки
- •6.9. Операционные системы Windows, Unix, Linux Операционные системы Windows
- •Операционная система Unix
- •6.10. Трансляторы, компиляторы, интерпретаторы
- •6.11. Системы программирования
- •6.12. Для чего нужны инструментальные программы
- •6.13. Текстовые редакторы
- •6.14. Графический редактор
- •6.15. Возможности систем деловой и научной графики
- •6.16. Табличный процессор
- •6.17. Системы управления базами данных
- •6.18. Библиотеки стандартных подпрограмм
- •6.19. Пакеты прикладных программ
- •6.20. Интегрированные пакеты программ
- •6.21. Органайзеры Органайзеры — это программы — электронные секретари
- •6.22. Сетевое программное обеспечение
- •Функции и характеристики сетевых операционных систем (ос)
- •7.Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки
- •7.1. Понятие алгоритма
- •7.2. Исполнитель алгоритма
- •7.3. Свойства алгоpитма
- •7.4. Формы записи алгоритма
- •7.5. Словесный способ записи алгоритмов
- •7.6. Графический способ записи алгоритмов
- •7.7. Псевдокод
- •7.8. Запись алгоритма на учебном алгоритмическом языке Основные служебные слова
- •Команды учебного ая
- •Пример записи алгоритма на учебном ая
- •7.9. Базовые алгоритмические структуры
- •7.10. Итерационные циклы
- •7.11. Вложенные циклы
- •Пример вложенных циклов для
- •Пример вложенных циклов пока
- •7.12. Отличие программного способа записи алгоритмов от других
- •Основные этапы решения задач на эвм
- •7.13.Уровени языков программирования
- •7.14. Достоинства и недостатки машинных языков
- •7.15. Язык ассемблера
- •7.16. Преимущества алгоритмических языков перед машинными
- •7.17. Компоненты алгоритмического языка
- •7.18. Понятия алгоритмических языков
- •7.19. Стандартные функции
- •Вычисления часто употребляемых функций осуществляются посредством подпрограмм, называемых стандартными функциями, которые заранее запрограммированы и встроены в транслятор языка.
- •7.20. Арифметические выражения
- •Примеры записи арифметических выражений
- •7.21. Логические выражения
- •Примеры записи логических выражений, истинных при выполнении указанных условий.
- •8.Технология подготовки и решения задач с помощью компьютера
- •8.1. Этапы решения задач с помощью компьютера
- •8.2. Математические модели
- •8.3. Основные этапы процесса разработки программ
- •8.4. Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер
- •8.5. Отладка и тестирование
- •8.6. В чем заключается отладка
- •8.7. Тесты и тестирование
- •8.8. Какими должны быть тестовые данные
- •8.9. Этапы процесса тестирования
- •8.10. Характерные ошибки программирования
- •8.11. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы
- •8.12. Ошибки не обнаруживаемые транслятором
- •8.13. Сопровождение программы
- •9.Применение компьютерной техники
- •9.1. Использувание компьютеров в быту
- •9.2. Системы автоматизированного проектирования (сапр)
- •9.3. Автоматизированные системы научных исследований (асни)
- •9.4. Взаимосвязь между асни и сапр
- •9.5. Базы знаний и экспертные системы
- •9.6. Использование компьютеры в административном управлении
- •9.7. Роль компьютеров в обучении
- •9.8. Компьютеры в управлении технологическими процессами
- •9.9.Компьютеры в медицине
- •9.10. Компьютеры в торговле
- •9.11. Электронные деньги
- •9.12. Компьютеры в сельском хозяйстве
- •10.Программирование на алгоритмическом языке qBasic Общая характеристика языка
- •10.1.Элементы языка qbasic
- •1. Ключевые слова
- •2. Синтаксические соглашения
- •3. Комментарии
- •4. Арифметические выражения.
- •5. Строковые выражения
- •6. Типы данных
- •10.2.Константы и переменные
- •1. Константы
- •2. Переменные
- •3. Присвоение значений переменным
- •10.3. Ввод/вывод
- •1. Вывод на экран
- •2. Очистка экрана.
- •3. Ввод с клавиатуры
- •4. Форматированный вывод на экран
- •5. Позиционирование курсора
- •6. Вывод пробелов
- •7. Функция табуляции
- •8. Остановка программы
- •10.4.Управляющие операторы
- •1. Оператор безусловного перехода
- •2. Условия
- •3. Циклические структуры
- •4. Оператор выбора select case
- •10.5.Обработка строк
- •1. Определение длины строки
- •2. Получение символов кода ascii
- •4. Выделение левых крайних символов строки
- •6. Выбор подстроки
- •7. Получение строчных символов
- •10.6.Математические вычисления
- •1. Абсолютное значение числа
- •2. Тригонометрические функции
- •10.7.Массивы в qbasic
- •10.8.Функции и процедуры, определенные пользователем
- •1. Собственные функции
- •2. Собственные процедуры
- •10.9.Другие операторы
- •5. Установка цветов экрана
- •10.10.Работа с файлами
- •1. Введение и основные функции
- •2. Функция eof
- •3. Работа с адресами в справочнике.
- •10.11.Обработка ошибок
- •10.12. Графические возможности basic
- •1. Переход в графический режим экрана
- •2. Операторы, реализующие графику
- •Установка цветов в операторе color qBasic:
- •12.Введение в язык программирования Visual Basic
- •Основы. Как осуществляется программирование
- •Язык Visual Basic
- •Создание проекта
- •Для создания переменных и отображения их значений
- •Основные понятия
- •Подробное рассмотрение. Типы данных
- •Тип данных String
- •Практическое задание Объединение строк
- •Для хранения значений в массиве
- •Арифметические операции. Создание выражений с переменными и операторами
- •Сложение чисел
- •Сравнение выражений
- •Как заставить компьютер что-то делать. Написание первой процедуры
- •Создание процедур
- •Создание функции с параметрами
- •Повторение действий в программе: использование цикла For... Next
- •Для использования оператора For... Next
- •Программный выбор между двумя возможностями. Оператор If... Then
- •Для использования инструкции If... Then
- •Для использования предложения Else
- •Подробное рассмотрение. Повторения операций в цикле Do... While или Do... Until, пока не будет выполнено условие
- •Чтобы использовать оператор Do...While
- •Оператор Do...Until
- •Чтобы использовать оператор Do...Until
- •Обработка ошибок
- •Чтобы использовать блок Try...Catch
- •Взаимодействие с пользователями программы. Пользовательский интерфейс
- •Изменение свойств формы
- •Добавление элементов управления в форму
- •Взаимодействие с пользователем. Использование кнопок
- •Использование кнопок
- •Отображение и ввод текста. Использование надписей и текстовых полей
- •Создание пользовательского интерфейса с надписью и текстовым полем
- •Добавление кода и проверка программы
- •Взаимодействие программы с пользователем. Создание обработчика событий
- •Обработка событий Click
- •Обработка событий MouseEnter
- •Обработка событий MouseLeave
- •Получение выбора пользователя. Использование флажков и переключателей
- •Использование переключателей
- •Совместное использование обработчика событий
- •Для совместного использования обработчика событий
- •Программирование с применением объектов. Использование классов
- •13.Базы данных
- •13.1.Основная терминология
- •Дополнения к определениям
- •Пользователи
- •13.2.Основы проектирования бд
- •Модели бд Простая двумерная структура
- •Иерархическая структура
- •Реляционная модель данных
- •708 Тульский механический завод.
- •Главный ключ системы
- •13.3.Проблемы реляционного подхода Правила проектирования бд
- •Задача нормализации
- •Повторяющиеся группы
- •Общие поля в связанных таблицах
- •Поиск информации. Индексные файлы
- •Проблемы достоверности информации
- •Оперативные таблицы и справочники
- •Функции универсальной информационной системы
- •Основные функции ис
- •Вспомогательные функции ис
- •Документальные системы
- •Обзор субд
- •13.4.Основные сведения по интерфейсу Access.
- •Типы полей.
- •Свойства поля.
- •Теперь перейдем к другой вкладке- «Подстановка».
- •Определение связей между таблицами.
- •Просмотр существующих связей
- •Присоединенные таблицы
- •Ввод, изменение и просмотр данных
- •Создание простых форм
- •Элементы форм
- •Быстрый поиск
- •13.5.Запросы
- •Типы запросов.
- •Создание простых отчетов.
- •Структура ленточного отчета:
- •Структура отчета в столбец:
- •Анализ таблиц
- •Создание связей и объединений в запросах.
- •Ограничения в многотабличных запросах.
- •Редактирование полей справочников
- •Создание связей для запросов
- •Объединение в запросе двух копий одной таблицы (самообъединение).
- •Использование в запросе автоподстановки для автоматического ввода данных
- •Создание параметризованных запросов
- •Запросы, вносящие изменения.
- •Специфика:
- •Имя Покупателя : Customer Name Создание и использование подчиненных форм.
- •Создание главной и подчиненной форм с помощью мастера.
- •Вставка подчиненной формы в главную.
- •Связывание главной и подчиненной форм.
- •Создание итогов в подчиненных формах.
- •13.6.Язык sql
- •Команда select
- •Select name1, name2, … -список столбцов, представляемых в результате
- •Определение выборки – предложение where
- •Булевы операторы: and, or, not
- •Оператор in
- •Оператор between … and
- •Оператор like
- •Оператор is null
- •Применение функций агрегирования
- •Предложение group by
- •Предложение having
- •Ограничение на агрегированные функции
- •Форматирование результатов запросов
- •Упорядочение выходных полей
- •Использование множества таблиц в одном запросе
- •Вложение запросов (подзапросы).
- •Связанные подзапросы.
- •Объединение множества запросов в один Предложение union
- •Ввод, удаление и изменение значений полей.
- •Вставка результатов запроса
- •Обновление представлений
- •Групповые представления.
- •Представления и соединения
- •Представления и подзапросы.
- •Ограничения представлений.
- •Удаление представлений.
- •Изменение значений с помощью представлений.
- •13.7.Технология и модели “клиент - сервер”.
- •МодельFs.
- •Технологический недостаток модели-
- •Модель rda
- •Модель сервера бд (dbs).
- •Модель as- сервер приложений.
- •13.8.Эволюция серверов бд.
- •13.9.Активный (интеллектуальный) сервер.
- •Процедуры базы данных
3.9. Классификация компьютеров по условиям эксплуатации
По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:
офисные (универсальные);
специальные.
Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.
Индустриальный компьютер
Cпециальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.
Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. Существует много моделей таких компьютеров. Познакомимся с одной из них.
Ergotouch
Компьютер Ergotouch (Эрготач) [48] исполнен в литом алюминиевом полностью герметичном корпусе, который легко открывается для обслуживания. Cтенки компьютера поглощают практически все электромагнитные излучения как изнутри, так и снаружи. Машина оборудована экраном, чувствительным к прикосновениям. Компьютер можно, не выключая, мыть из шланга, дезинфицировать, дезактивировать, обезжиривать. Высочайшая надежность позволяет использовать его как средство управления и контроля технологическими процессами в реальном времени. Компьютер легко входит в локальную сеть предприятия.
Важное направление в создании промышленных компьютеров — разработка "операторского интерфейса" — пультов управления, дисплеев, клавиатур и указательных устройств во всевозможных исполнениях. От этих изделий напрямую зависит комфортность и результативность труда операторов.
3.10. Классификация компьютеров по производительности и характеру использования
По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:
микрокомпьютеры, в том числе — персональные компьютеры;
миникомпьютеры;
мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
суперкомпьютеры.
Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.
Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.
Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффективность. Быстродействие — порядка 1 — 10 миллионов опеpаций в сек.
Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.
В класс персональных компьютеров входят различные машины — от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.
Пеpсональный компьютеp должен удовлетворять следующим требованиям:
стоимост от нескольких сотен до 5 —10 тыс. долларов;
наличие внешних ЗУ на магнитных дисках;
объём оперативной памяти не менее 32 Мбайт;
наличие операционной системы;
способность работать с программами на языках высокого уровня;
ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).
Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объём порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.
Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 — 300 рабочих мест.
Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 — 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе.
Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает 342 Терабайт.
Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объём оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей.
Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.
Суперкомпьютер CRAY —1
Суперкомпьютеры — это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп — миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end).
Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений.
В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.
Что такое конвейеpная обработка? Приведем сравнение — на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях. По такому принципу устроено арифметико-логическое устройство суперкомпьютера.
Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном — выдаёт сразу векторые команды.
Векторная аппаратура очень дорога, в частности, потому, что требуется много сверхбыстродействующей памяти под векторные регистры.
Наиболее распространённые суперкомпьютеры — массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованую систему памяти.
В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200. Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 Мгц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски ёмкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для неё — целых 300 тонн) и потребляет мощность 850 кВт. В высокопроизводительных суперкомпьютерах многослойные (несколько десятков слоев проводников) печатные платы с установленными на них кристаллами
Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д. Стоят они от нескольких миллионов долларов.
Элементная база — микросхемы сверхвысокой степени интеграции.