- •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 ВТОРАЯ
ГЛАВА 4
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
«... Ибо это недостойно совершенства Человеческого - подобно рабам тратить часы на вычисления».
Готфрид Вильгельм Лейбниц
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая глава посвящена принципиальным вопросам устройства и функционирования
ЭВМ.
В познании деятельности компьютера есть несколько уровней. Первый из них, необходимый каждому специалисту, - уровень архитектуры. Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных функциональных узлов. На этом уровне не требуется знание схемных решений современной радиотехники и микроэлектроники. Последнее вообще выходит за пределы информатики, оно требуется лишь разработчикам физических элементов компьютеров.
Уровень архитектуры достаточно глубок, он включат вопросы управления работой ЭВМ (программирования) на языке машинных команд (ассемблера). Такой способ управления гораздо сложнее, чем написание программ на языках высокого уровня, и тем не менее без представления о нем невозможно понять реальную работу компьютера.
Следующий уровень, который также прослеживается в данной главе, - логические принципы и схемы реализации основных операциональных узлов компьютера (триггеров, сумматоров и т.д.). Понимание этих принципов весьма желательно и существенно расширит кругозор специалиста в области информатики (и ее преподавания).
Наконец, в данной главе приведен краткий обзор внешних устройств современных компьютеров - накопителей, устройств ввода и вывода информации, - а также элементарное описание принципов их работы, профессиональные характеристики.
§1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
1.1.НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Все началось с идеи научить машину считать или хотя бы складывать многоразрядные целые числа. Еще около 1500 г. великий деятель эпохи Просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось первой дошедшей до нас попыткой решить указанную задачу. Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 г. Блез Паскаль - знаменитый французский физик, математик, инженер. Его 8-разрядная машина сохранилась до наших дней.
389
Рис. 4.1. Блез Паскаль (1623 - 1662) и его счетная машина
От замечательного курьеза, каким восприняли современники машину Паскаля, до создания практически полезного и широко используемого агрегата - арифмометра (механического вычислительного устройства, способного выполнять 4 арифметических действия) - прошло почти 250 лет. Уже в начале XIX века уровень развития ряда наук и областей практической деятельности (математики, механики, астрономии, инженерных наук, навигации и др.) был столь высок, что они настоятельнейшим образом требовали выполнения огромного объема вычислений, выходящих за пределы возможностей человека, не вооруженного соответствующей техникой. Над ее созданием и совершенствованием работали как выдающиеся ученые с мировой известностью, так и сотни людей, имена многих из которых до нас не дошли, посвятивших свою жизнь конструированию механических вычислительных устройств.
Еще в 70-х годах нашего века на полках магазинов стояли механические арифмометры и их «ближайшие родственники», снабженные электрическим приводом -электромеханические клавишные вычислительные машины. Как это часто бывает, они довольно долго удивительным образом соседствовали с техникой совершенно иного уровня - автоматическими цифровыми вычислительными машинами (АЦВМ), которые в просторечии чаще называют ЭВМ (хотя, строго говоря, эти понятия не совсем совпадают). История АЦВМ восходит еще к первой половине прошлого века и связана с именем замечательного английского математика и инженера Чарльза Бэббиджа. Им в 1822 г. была спроектирована и почти 30 лет строилась и совершенствовалась машина, названная вначале «разностной», а затем, после многочисленных усовершенствований проекта, «аналитической». В «аналитическую» машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники.
1. Автоматическое выполнение операций.
Для выполнения расчетов большого объема существенно не только то, как-быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между операциями не было «зазоров», требующих непосредственного человеческого вмешательства. Например, большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро. Необходимо, чтобы операции следовали одна за другой безостановочно.
2. Работа по вводимой «на ходу» программе.
Для автоматического выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций. Бэббидж предложил использовать для предварительной записи программ и ввода их в машину перфокарты, которые к тому времени применялись для управления ткацкими станками.
3. Необходимость специального устройства - памяти - для хранения данных (Бэббидж назвал его «складом»).
390
Рис. 4.2. Чарльз Бэббидж (1792 - 1871) и его «аналитическая машина»
Эти революционные идеи натолкнулись на невозможность их реализации на основе механической техники, ведь до появления первого электромотора оставалось почти полвека, а первой электронной радиолампы - почти век! Они настолько опередили свое время, что были в значительной мере забыты и переоткрыты в следующем столетии.
Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XX века. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле. Работы над релейными машинами начались в 30-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в 1944 г. под руководством Говарда Айкена - американского математика и физика - на фирме IBM (International Business Machines) не была запущена машина «Марк-1», впервые реализовавшая идеи Бэббиджа (хотя разработчики, повидимому, не были с ними знакомы). Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления - электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале 50-х годов построена в СССР под руководством Н.И.Бессонова; она выполняла до 20 умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.
Однако, появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.
1.2. НАЧАЛО СОВРЕМЕННОЙ ИСТОРИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце 30-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР. К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.
Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945 - 1946 гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель». Руководили ее созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Машина содержала порядка 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических элементов. Ее энергопотребление равнялось 150 кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.
Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ними связано прежде всего имя Аллана Тьюринга - математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В 1944 г. в Великобритании была запущена машина «Колосс».
Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества - программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.
391
Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман. В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана». Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов - принцип хранимой программы - требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.
Рис. 4.3. Джон фон Нейман (1903- |
Рис. 4.4. Сергей Александрович |
1957) |
Лебедев (19021974) |
В нашей стране вплоть до 70-х годов создание ЭВМ велось почти полностью самостоятельно и независимо от внешнего мира (да и сам этот «мир» был почти полностью зависим от США). Дело в том, что электронная вычислительная техника с самого момента своего первоначального создания рассматривалась как сверхсекретный стратегический продукт, и СССР
приходилось разрабатывать и производить ее самостоятельно. Постепенно режим секретности смягчался, но и в конце 80-х годов наша страна могла покупать за рубежом лишь устаревшие модели ЭВМ (а самые современные и мощные компьютеры ведущие производители - США и Япония - и сегодня разрабатывают и производят в режиме секретности).
Первая отечественная ЭВМ - МЭСМ («малая электронно-счетная машина») -была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ. Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своею времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, 6-я модель»), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР. Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий - «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие, созданные под руководством И.С.Брука и М.А.Карцева, Б.И.Рамеева, В.М.Глушкова, Ю.А.Базилевского и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.
С началом серийного выпуска ЭВМ начали условно делить по поколениям; соответствующая классификация изложена ниже.
392