- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
- •ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ
- •1.2. ИНФОРМАТИКА КАК ЕДИНСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ
- •1.3. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАТИКИ
- •1.4. МЕСТО ИНФОРМАТИКИ В СИСТЕМЕ НАУК
- •1.5. СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •1.6. ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •1.7. ЭТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •Контрольные вопросы
- •§ 2. ИНФОРМАЦИЯ, ЕЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА
- •2.1. РАЗЛИЧНЫЕ УРОВНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИНФОРМАЦИИ
- •2.2. НЕПРЕРЫВНАЯ И ДИСКРЕТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- •2.3. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ: ВЕРОЯТНОСТНЫЙ И ОБЪЕМНЫЙ ПОДХОДЫ
- •2.4. ИНФОРМАЦИЯ: БОЛЕЕ ШИРОКИЙ ВЗГЛЯД
- •2.5. ИНФОРМАЦИЯ И ФИЗИЧЕСКИЙ МИР
- •§ 3. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •3.1. ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •3.2. ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ
- •3.3. ВОСЬМЕРИЧНАЯ И ШЕСТНАДЦАТИРИЧНАЯ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •§ 4. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
- •4.1. АБСТРАКТНЫЙ АЛФАВИТ
- •4.2. КОДИРОВАНИЕ И ДЕКОДИРОВАНИЕ
- •4.3. ПОНЯТИЕ О ТЕОРЕМАХ ШЕННОНА
- •4.4. МЕЖДУНАРОДНЫЕ СИСТЕМЫ БАЙТОВОГО КОДИРОВАНИЯ
- •§ 5. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГРАФОВ
- •5.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •5.2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФОВ
- •§ 6. АЛГОРИТМ И ЕГО СВОЙСТВА
- •6.1. РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ПОНЯТИЮ «АЛГОРИТМ»
- •6.2. ПОНЯТИЕ ИСПОЛНИТЕЛЯ АЛГОРИТМА
- •6.3. ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ АЛГОРИТМОВ
- •6.4. СВОЙСТВА АЛГОРИТМОВ
- •6.5. ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА
- •Контрольные вопросы
- •§7. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЯ «АЛГОРИТМ»
- •7.1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
- •7.2. МАШИНА ПОСТА
- •73. МАШИНА ТЬЮРИНГА
- •7.4. НОРМАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ МАРКОВА
- •7.5. РЕКУРСИВНЫЕ ФУНКЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •8.1. ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД
- •8.2. СТРУКТУРНЫЙ ПОДХОД
- •8.3. НОВЕЙШИЕ МЕТОДОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 9. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •9.1. ДАННЫЕ И ИХ ОБРАБОТКА
- •9.2. ПРОСТЫЕ (НЕСТРУКТУРИРОВАННЫЕ) ТИПЫ ДАННЫХ
- •9.3. СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 10. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
- •10.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
- •10.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •10.3. СВЯЗИ МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 11. НЕКОТОРЫЕ КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •11.1. ПРЕДМЕТ КИБЕРНЕТИКИ
- •11.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМЫ
- •11.3. ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА И МАШИНЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 12. ПОНЯТИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
- •12.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССУЖДЕНИЙ
- •12.4. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
- •12.5. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЫ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 1
- •ГЛАВА 2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •1.2. ПОНЯТИЕ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ
- •1.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ ТИПА IBM PC
- •1.4. ОБОЛОЧКИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 2. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •2.1. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И КОМПОНЕНТЫ
- •2.2. ТРАНСЛЯЦИЯ ПРОГРАММ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ
- •Контрольные вопросы
- •§3. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
- •3.2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ
- •3.5. ОРГАНИЗАЦИЯ «МЕНЮ» В ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМАХ
- •Контрольные вопросы ч задания
- •§ 4. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВ
- •4.1. ЭЛЕМЕНТЫ ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДЕЛА
- •4.2. ТЕКСТОВЫЕ РЕДАКТОРЫ
- •4.3. ИЗДАТЕЛЬСКИЕ СИСТЕМЫ
- •§ 5. СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
- •5.1. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ЭКРАНЕ
- •5.2. ИЗОБРАЗИТЕЛЬНАЯ ГРАФИКА
- •5.3. ГРАФИЧЕСКИЕ РЕДАКТОРЫ
- •5.4. ДЕЛОВАЯ ГРАФИКА
- •5.5. ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
- •5.6. НАУЧНАЯ ГРАФИКА
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •§ 6. БАЗЫ ДАННЫХ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •6.1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
- •6.2. ВИДЫ СТРУКТУР ДАННЫХ
- •6.3. ВИДЫ БАЗ ДАННЫХ
- •6.4. СОСТАВ И ФУНКЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •6.5. ПРИМЕРЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ
- •7.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТАБЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОРОВ
- •7.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ SUPERCALC
- •7.3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ EXCEL
- •§8. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
- •8.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ
- •8.2. ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ПАКЕТ MS-WORKS
- •§ 9. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 10. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
- •10.1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММ
- •10.2. ПАКЕТ MATHCAD
- •10.3. СИСТЕМА АНАЛИТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ REDUCE
- •§ 11. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
- •11.1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕСТОВ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
- •11.2. ТИПЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕСТОВ
- •11.3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ТЕСТОВЫЕ ОБОЛОЧКИ
- •11.4. ПРИМЕР ТЕСТА ПО ШКОЛЬНОМУ КУРСУ ИНФОРМАТИКИ
- •§12. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ
- •12.1. ЧТО ТАКОЕ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ВИРУС
- •12.2. РАЗНОВИДНОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ
- •12.3. АНТИВИРУСНЫЕ СРЕДСТВА
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 13. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИГРЫ
- •13.1. ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР
- •13.2. ОБЗОР КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР
- •Контрольные вопросы
- •ГЛАВА 3 ЯЗЫКИ И МЕТОДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§2. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
- •2.1. ПОНЯТИЕ О ЯЗЫКАХ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
- •2.2. МЕТАЯЗЫКИ ОПИСАНИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •23. ГРАММАТИКА ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§3. ПАСКАЛЬ КАК ЯЗЫК СТРУКТУРНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •3.1. ВВЕДЕНИЕ
- •Контрольные вопросы
- •3.2. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЗЫКА
- •Контрольные вопросы
- •3.3. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •3.4. ПРОЦЕДУРЫ И ФУНКЦИИ
- •3.5. РАБОТА С ФАЙЛАМИ
- •3.6. ДИНАМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Контрольные вопросы
- •§4. МЕТОДЫ И ИСКУССТВО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •4.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММ
- •Контрольные вопросы и задания
- •4.2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ И АНАЛИЗА АЛГОРИТМОВ
- •Задания
- •4.3. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМОВ, ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •Контрольные задания
- •4.4. РЕКУРСИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ
- •Контрольные задания
- •4.5. ВАЖНЕЙШИЕ НЕВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ (ПОИСК И СОРТИРОВКА)
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.1. ВВЕДЕНИЕ В БЕЙСИК
- •Контрольные вопросы
- •5.2. БАЗОВЫЕ ОПЕРАТОРЫ
- •Контрольные вопросы ч задания
- •5.3. МУЗЫКАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.4. ГРАФИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. ОБРАБОТКА СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.6. ПОДПРОГРАММЫ
- •Контрольные вопросы
- •5.7. РАБОТА С ФАЙЛАМИ
- •5.8. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДИАЛОГА
- •Контрольные задания
- •5.9. ВЕРСИИ БЕЙСИКА
- •5.10. БЕЙСИК И ПАСКАЛЬ
- •§ 6. ВВЕДЕНИЕ В ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ
- •6.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА И ПРИМЕР ПРОГРАММЫ НА СИ
- •6.2. ЭЛЕМЕНТЫ СИ: АЛФАВИТ, ИДЕНТИФИКАТОРЫ, ЛИТЕРАЛЫ, СЛУЖЕБНЫЕ СЛОВА
- •6.3. ТИПЫ ДАННЫХ И ОПЕРАЦИИ В ЯЗЫКЕ СИ. ВЫРАЖЕНИЯ
- •6.4. ОПЕРАТОРЫ. УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЗЫКА
- •6.5. СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ НА СИ. ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИЯХ
- •6.6. КЛАССЫ ПАМЯТИ
- •6.7. ФУНКЦИИ ВВОДA-ВЫВОДА
- •6.8. ДИРЕКТИВЫ ПРЕПРОЦЕССОРА
- •6.9. СИ И ПАСКАЛЬ
- •§ 7. ОСНОВЫ ЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ
- •7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
- •7.2. АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММ НА ПРОЛОГЕ
- •7.3. РЕКУРСИЯ
- •7.4. ПРЕДИКАТ ОТСЕЧЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИМ ВЫВОДОМ В ПРОГРАММАХ
- •7.5. ОБРАБОТКА СПИСКОВ
- •7.6. РЕШЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ПРОЛОГЕ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 8. ВВЕДЕНИЕ В ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ЛИСП
- •8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА
- •8.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОГРАММЫ НА ЛИСПЕ. СПИСКИ
- •8.3. ФУНКЦИИ
- •8.4. ФОРМЫ. УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ В ЛИСП-ПРОГРАММЕ
- •8.5. РЕКУРСИЯ И ЦИКЛ В ПРОГРАММАХ НА ЛИСПЕ
- •8.6. ВВОД-ВЫВОД ДАННЫХ
- •8.7. ПРИМЕР ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЛИСПЕ
- •8.8. СВОЙСТВА СИМВОЛОВ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§9. ВВЕДЕНИЕ В ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
- •9.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- •9.2. ОСНОВЫ ОБЪЕКТНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ТУРБО-ПАСКАЛЬ
- •9.3. ОБОЛОЧКА TURBO-VISION
- •9.4.* СРЕДА ОБЪЕКТНОГО ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ DELPHI
- •9.8. СИСТЕМА ОБЪЕКТНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ SMALLTALK
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 3
- •ЧАСТЬ ВТОРАЯ
- •ГЛАВА 4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.1. НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.2. НАЧАЛО СОВРЕМЕННОЙ ИСТОРИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.3. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ
- •1.4. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
- •1.5. И НЕ ТОЛЬКО ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ...
- •1.6. ЧТО ВПЕРЕДИ?
- •Контрольные вопросы
- •§2. АРХИТЕКТУРА ЭВМ
- •2.1. О ПОНЯТИИ «АРХИТЕКТУРА ЭВМ»
- •1.2. КЛАССИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА ЭВМ II ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА
- •2.3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ЭВМ
- •2.4. ОСНОВНОЙ ЦИКЛ РАБОТЫ ЭВМ
- •2.5. СИСТЕМА КОМАНД ЭВМ И СПОСОБЫ ОБРАЩЕНИЯ К ДАННЫМ
- •Контрольные вопросы
- •§3. АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРОВ
- •3.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ
- •3.3. ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРА
- •3.3. РАБОТА МИКРОПРОЦЕССОРА С ПАМЯТЬЮ. МЕТОДЫ АДРЕСАЦИИ
- •3.4. ФОРМАТЫ ДАННЫХ
- •3.5. ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЙ
- •3.6. РАБОТА МИКРОПРОЦЕССОРА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ
- •3.7. ПРИМЕР: СИСТЕМА КОМАНД ПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА PDP
- •Контрольные вопросы и задания
- •§4. УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ МИКРОКОМПЬЮТЕРА
- •4.1. СТРУКТУРА УЧЕБНОГО МИКРОКОМПЬЮТЕРА
- •4.2. СИСТЕМА КОМАНД
- •4.3. АДРЕСАЦИЯ ДАННЫХ
- •4.4. РАБОТА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ
- •4.5. ПРИМЕРЫ ПРОГРАММ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 5. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
- •5.1. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
- •5.2. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
- •5.3. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 6. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ
- •6.1. ЛОГИКА ВЫСКАЗЫВАНИЙ. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
- •6.2. СХЕМНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ. ТИПОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ
- •63. ПРИМЕР ЭЛЕКТРОННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 4
- •ГЛАВА 5 КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ
- •1.1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
- •1.3. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •Контрольные вопросы
- •§2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
- •Параметр
- •Контрольные вопросы ч задания
- •§3. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ
- •3.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
- •3.2. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА И ПРОТОКОЛЫ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ
- •3.3. ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА
- •§ 4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ UNIX
- •§ 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ В ОБРАЗОВАНИИ
- •5.1. ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ КАК СРЕДСТВО ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
- •5.2. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ
- •5.3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •5.4. СОВМЕСТНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
- •ГЛАВА 6 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. БАНКИ ИНФОРМАЦИИ
- •1.1. БАНКИ ДАННЫХ
- •1.2. БАНКИ ДОКУМЕНТОВ
- •1.3. БАНК ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
- •§ 2. БАЗЫ ДАННЫХ В СТРУКТУРЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •2.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ
- •2.3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ЯЗЫКАХ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЯЦИОННЫМИ БАЗАМИ ДАННЫХ ТИПА dBASE
- •§ 3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •3.1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
- •3.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
- •3.3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
- •3.4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •3.5. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы
- •§4. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 5. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ
- •5.2. ТИПЫ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ
- •5.3. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
- •ГЛАВА 7 КОМПЬЮТЕРНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. О РАЗНОВИДНОСТЯХ МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •§2. ПОНЯТИЕ О КОМПЬЮТЕРНОМ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
- •2.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОМПЬЮТЕРЫ
- •2.2. ЭТАПЫ И ЦЕЛИ КОМПЬЮТЕРНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
- •2.4. НЕКОТОРЫЕ ПРИЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- •3.1. ФИЗИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •3.2. СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ТЕЛА С УЧЕТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ СРЕДЫ
- •3.4. ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА С ПЕРЕМЕННОЙ МАССОЙ: ВЗЛЕТ РАКЕТЫ
- •3.5. ДВИЖЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
- •3.6. ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •3.7. КОЛЕБАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
- •3.8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ
- •3.9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОЛОГИИ
- •4.1. ЭКОЛОГИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •4.2. МОДЕЛИ ВНУТРИВИДОВОЙ КОНКУРЕНЦИИ
- •4.3. ЛОГИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕЖВИДОВОЙ КОНКУРЕНЦИИ
- •4.4. ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ ХИЩНИКА И ЖЕРТВЫ
- •4.5. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§5. ГЛОБАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
- •§ 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
- •6.1. ТЕХНИКА СТОХАСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •6.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
- •6.3. РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§7. КОМПЬЮТЕРНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОНОМИКЕ
- •7.1. ПОСТАНОВКА ЗAДAЧИ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •7.2. СИМПЛЕКС-МЕТОД
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 7
- •Содержание
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ГЛАВА 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Нет столь великой вещи, которую не превзошла бы еще большая.
Козьма Прутков
ВВЕДЕНИЕ
Практически в каждой науке есть фундамент, без которого ее прикладные аспекты лишены основ. Для математики такой фундамент составляют теория множеств, теория чисел, математическая логика и некоторые другие разделы; для физики - это основные законы классической и квантовой механики, статистической физики, релятивистской теории; для химии - периодический закон, его теоретические основы и т.д. Можно, конечно, научиться считать и пользоваться калькулятором, даже не подозревая о существовании указанных выше разделов математики, делать химические анализы без понимания существа химических законов, но при этом не следует думать, что знаешь математику или химию. Примерно то же с информатикой: можно изучить несколько программ и даже освоить некоторое ремесло, но это отнюдь не вся информатика, точнее, даже не самая главная и интересная ее часть.
Теоретические основы информатики - пока не вполне сложившийся, устоявшийся раздел науки. Он возникает на наших глазах, что делает его особенно интересным - нечасто мы наблюдаем и даже можем участвовать в рождении новой науки! Как и теоретические разделы других наук, теоретическая информатика формируется в значительной мере под влиянием потребностей обучения информатике.
Теоретическая информатика - наука математизированная. Она складывается из ряда разделов математики, которые прежде казались мало связанными друг с другом: теории автоматов и теории алгоритмов, математической логики, теории формальных языков и грамматик, реляционной алгебры, теории информации и др. Теоретическая информатика старается методами точного анализа ответить на основные вопросы, возникающие при работе с информацией, например вопрос о количестве информации, сосредоточенной в той или иной информационной системе, наиболее рациональной организации таких систем для хранения и поиска информации, а также о существовании и свойствах алгоритмов преобразования информации. Конструкторы устройств хранения данных проявляют чудеса изобретательности, увеличивая объем и плотность хранения данных на дисках, но в основе этой деятельности лежат теория информации и теория кодирования. Для решения прикладных задач существуют замечательные программы, но для того, чтобы грамотно поставить прикладную задачу, привести ее к виду, который подвластен компьютеру, надо знать основы информационного и математического моделирования и т.д. Только освоив эти разделы информатики, можно считать себя специалистом в этой науке. Другое дело - с какой глубиной осваивать; многие разделы теоретической информатики достаточно сложны и требуют основательной математической подготовки. В большинстве случаев они излагаются ниже, скорее, в ознакомительном порядке, с целью составить о них отчетливое представление.
§1. ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА
ИКАК ВИД ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
1.1.ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ
Информатика - молодая научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.
5
До настоящего времени толкование термина «информатика» (в том смысле как он используется в современной научной и методической литературе) еще не является установившимся и общепринятым. Обратимся к истории вопроса, восходящей ко времени появления электронных вычислительных машин.
После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика как наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологических, социальных. Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером, ставшей знаменитой, книги «Кибернетика или управление и связь в животном и машине». В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с развитием электронновычислительных машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды (входная информация X), выдаются в окружающую среду (выходная информация У), а также хранятся в себе (внутренняя, внутрисистемная информация Z), рис. 1.1.
Развитие кибернетики в нашей стране встретило идеологические препятствия. Как писал академик А.И.Берг, «... в 1955-57 гг. и даже позже в нашей литературе были допущены грубые ошибки в оценке значения и возможностей кибернетики. Это нанесло серьезный ущерб развитию науки в нашей стране, привело к задержке в разработке многих теоретических положений и даже самих электронных машин». Достаточно сказать, что еще в философском словаре 1959 года издания кибернетика характеризовалась как «буржуазная лженаука». Причиной этому послужили, с одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки отдельными учеными «классического» направления, с другой - неумеренное пустословие тех, кто вместо активной разработки конкретных проблем кибернетики в различных областях спекулировал на полуфантастических прогнозах о безграничных возможностях кибернетики, дискредитируя тем самым эту науку.
Рис. 1.1. Общая схема обмена информацией между системой и внешней средой
Дело к тому же осложнялось тем, что развитие отечественной кибернетики на лротяжении многих лет сопровождалось серьезными трудностями в реализации крупных государственных проектов, например, создания автоматизированных систем управления (АСУ). Однако за это время удалось накопить значительный опыт создания информационных систем и систем управления технико-экономическими объектами. Требовалось выделить из кибернетики здоровее научное и техническое ядро и консолидировать силы для развития нового движения к давно уже стоящим глобальным целям.
Подойдем сейчас к этому вопросу с терминологической точки зрения. Вскоре вслед за появлением термина «кибернетика» в мировой науке стало использоваться англоязычное «Computer Science», а чуть позже, на рубеже шестидесятых и семидесятых годов, французы ввели получивший сейчас широкое распространение термин «Informatique». В русском языке раннее употребление термина «информатика» связано с узко-конкретной областью изучения структуры и общих свойств научной информации, передаваемой посредством научной литературы. Эта информационно-аналитическая деятельность, совершенно необходимая и сегодня в библиотечном деле, книгоиздании и т.д., уже давно не отражает современного понимания информатики. Как
6
отмечал академик А.П.Ершов, в современных условиях термин информатика «вводится в русский язык в новом и куда более широком значении - как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и ее место в кругу "традиционных" академических научных дисциплин».
Попытку определить, что же такое современная информатика, сделал в 1978 г. Международный конгресс по информатике: «Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия».
1.2. ИНФОРМАТИКА КАК ЕДИНСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ
Информатика - отнюдь не только «чистая наука». У нее, безусловно, имеется научное ядро, но важная особенность информатики - широчайшие приложения, охватывающие почти все виды человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др. И, может быть, главное из них - совершенствование социального управления на основе новых информационных технологий.
Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам (в самом широком смысле этого понятия). Когда разрабатываются новые носители информации, каналы связи, приемы кодирования, визуального отображения информации и многое другое, конкретная природа этой информации почти не имеет значения. Для разработчика системы управления базами данных (СУБД) важны общие принципы организации и эффективность поиска данных, а не то, какие конкретно данные будут затем заложены в базу многочисленными пользователями. Эти общие закономерности есть предмет информатики как науки.
Объектом приложений информатики являются самые различные науки и области практической деятельности, для которых она стала непрерывным источником самых современных технологий, называемых часто «новые информационные технологии» (НИТ). Многообразные информационные технологии, функциони. рующие в разных видах человеческой деятельности (управлении производственным процессом, проектировании, финансовых операциях, образовании и т.п.), имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой.
Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий, используя, ставшие традиционными, сокращения.
АСУ - автоматизированные системы управления - комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУВУЗ.
АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т.д.
АСНИ - автоматизированная система научных исследований - программно-аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.
АОС - автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т.д.
САПР-система автоматизированного проектирования - программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером-проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.
Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения
7
редакционно-издательской деятельности - спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.
С развитием информатики возникает вопрос о ее взаимосвязи и разграничении с кибернетикой. При этом требуется уточнение предмета кибернетики, более строгое его толкование. Информатика и кибернетика имеют много общего, основанного на концепции управления, но имеют и объективные различия. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики - отнесение к области информатики исследований информационных технологий не в любых кибернетических системах (биологических, технических и т.д.), а только в социальных системах. В то время как за кибернетикой сохраняются исследования общих законов движения информации в произвольных системах, информатика, опираясь на этот теоретический фундамент, изучает конкретные способы и приемы переработки, передачи, использования информации. Впрочем, многим современным ученым такое разделение представляется искусственным, и они просто считают кибернетику одной из составных частей информатики.
1.3. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАТИКИ
Оставляя в стороне прикладные информационные технологии, опишем составные части «ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике - все они хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки.
Теоретическая информатика - часть информатики, включающая ряд математических разделов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.
Вычислительная техника - раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электронных схемах (это лежит за пределами информатики как таковой), а о принципиальных решениях на уровне, так называемой, архитектуры вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципиальных, ставших классическими решений в этой области - неймановская архитектура компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной (многопроцессорной) обработки информации.
Программирование - деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирования: создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди системного - разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример - общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные - система обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.
Информационные системы - раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно более низком уровне - справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный номер 09'.
Искусственный интеллект - область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими
8