254

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра «Автоматизированные станочные системы»

Креслинь М.В.

доцент, к.т.н.

Конспект лекций

по дисциплине

Информатика

Направление подготовки:	150900 – Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств
Специальность:	151002 – Металлообрабатывающие станки и комплексы

Формы обучения очная

Тула 2010 г.

Рассмотрено на заседании кафедры

протокол № 1 от "_31"_августа__ 2010_ г.

Зав. кафедрой АСС________________А.Н. Иноземцев

Содержание

Лекция 1. Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации 8

1.1 Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы 9

Лекция 2. Цифровое представление различных видов информации 14

2.1. Кодирование текста 15

2.2. Растровая и векторная графика 17

2.3. Представление цвета 19

2.4. Представление звука. АЦП. ЦАП 21

Лекция 3 22

3.1. Принцип фон Неймана 22

3.2. Общая структурная схема процессора 22

3.3. АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (АЛУ) 24

3.4. Адрес ячейки памяти 25

3.5. Регистры процессора 26

3.6. Как процессор складывает два числа 27

Лекция 4. История создания вычислительной техники 28

4.1. Эволюция средств вычислений 28

4.2. Эволюция ЭВМ 31

4.3. Поколения ЭВМ 33

Лекция 5. Персональные ЭВМ 35

5.1. Эволюция персональных ЭВМ 35

5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ 38

Лекция 6. Программное обеспечение 44

6.1. Программное обеспечение 44

6.2. Функции ОС 45

6.3. Трансляция программ 46

6.4. Fortran. ADA. COBOL 48

6.5. Декомпозиция 50

6.6. Объектно-ориентированное программирование 51

Лекция 7. Понятие и свойства алгоритма 52

7.1. Понятие алгоритма. Свойства алгоритма 53

7.2. Способы записи алгоритма: псевдокод, блок-схема 53

7.3. Преобразование программы в машинные коды. Интерпретаторы и компиляторы 56

7.4. Оптимизация кода для повышения эффективности 57

7.5. Структура IDE. Отладка программ 57

Лекция 8. Основы языка Object Pascal/Delphi 58

8.1. Описание структуры проекта 58

8.2. Описание структуры модуля 61

8.3. Описание элементов программ 62

8.4. Алфавит языка программирования 64

8.5. Идентификаторы, константы, выражения 65

Лекция 9. Выражения на Object Pascal 67

9.1. Целая и вещественная арифметика 68

9.2. Приоритет операций 72

9.3. Встроенные функции. Построение сложных выражений 72

Лекция 10. Типы данных 74

10.1. Встроенные типы данных. Целые типы. Представление знака числа. Арифметическое переполнение 77

10.1.1. Встроенные типы данных 77

10.1.2. Целые типы 81

10.1.3. Представление знака числа 81

10.1.4. Арифметическое переполнение 82

10.2. Вещественные типы. Сопроцессор 84

10.3. Текстовые типы 87

10.4. Логический тип 88

10.5. Оператор присваивания. Совместимость типов по присваиванию 89

Лекция 11. Ввод-вывод данных 91

11.1. Устройства вывода 91

11.2. Объекты, обеспечивающие вывод данных на экран 92

11.2.1. Перечень компонентов ввода и отображения текстовой информации 92

11.2.2. Отображение текста в надписях компонентов Label, StaticText и Panel 93

11.2.3. Окна редактирования Edit и MaskEdit 95

11.2.4. Многострочные окна редактирования Memo и RichEdit 100

11.2.5. Группа радиокнопок – компонент RadioGroup 104

1.1.1 Ввод и отображение целых чисел — компоненты UpDown и SpinEdit 105

11.2.6. Компоненты выбора из списков — ListBox, CheckBox, CheckListBox и ComboBox 106

11.2.7. Таблица строк — компонент StringGrid 109

11.2.8. Функция InputBox 110

11.2.9. Процедура ShowMessage 112

11.3. Вывод в текстовый файл 114

11.3.1. Объявление файла 114

1.1.2 Назначение файла 115

11.3.2. Вывод в файл 116

11.3.3. Открытие файла для вывода 116

11.3.4. Ошибки открытия файла 118

11.3.5. Закрытие файла 119

11.4. Устройства ввода. Ввод с клавиатуры. Реакция на действия пользователя 119

11.4.1. Устройства ввода 119

11.5. Ввод из файла 121

11.5.1. Открытие файла 122

11.5.2. Чтение данных из файла 123

11.5.3. Чтение чисел 123

11.5.4. Чтение строк 124

Лекция 12. Средства и алгоритмы представления, хранения и обработки текстовой и числовой информации 127

12.1. Ветвление 127

12.2. Логические (булевские) операции 128

12.3. Составной оператор 129

12.4. Оператор ветвления if 130

12.5. Оператор ветвления case 132

12.6. Исключительные ситуации 133

Лекция 13 Циклы 135

13.1. Функции цикла в программе. Циклы с пред- и постусловием 135

13.2. Оператор While. Вечные циклы 136

13.3. Вечные циклы 137

13.4. Оператор REPEAT. Процедуры INC и DEC 137

13.5. Цикл с переменной FOR 139

13.6. Команды BREAK и CONTINUE 140

13.7. Вложенные циклы 141

13.8. Примеры задач с циклами 142

Лекция 14. Массивы 143

14.1. Объявление массива 143

14.2. Операции с массивами 145

14.2.1. Вывод массива 145

14.2.2. Ввод массива 147

14.2.3. Поиск минимального (максимального) элемента массива 158

14.2.4. Поиск в массиве заданного элемента 160

14.3. Ошибки при использовании массивов 163

Лекция 15. Функции и процедуры 165

15.1. Создание пользовательских функций. Передача аргументов 165

15.2. Глобальные и локальные переменные 169

15.3. Примеры написания пользовательских функций 172

15.4. Процедуры 173

15.5. Процедуры программиста 173

15.6. Передача параметров по ссылке и значению 175

15.7. Перегрузка процедур и функций 176

15.8. Упреждающее объявление процедур и функций (forward) 178

Лекция 16. Графические построения 178

16.1. Основные понятия компьютерной графики 178

16.2. Получение сведений о режимах экрана. Эффекты прозрачности 180

16.3. Графические построения 182

16.4. Построение графиков функций 190

16.5. Использование компонента TChart 193

16.6. Обновление изображения 197

Лекция 17. Построение динамических изображений 199

17.1. Анимация на основе операции XOR 199

17.2. Буферизация фона 201

17.3. Работа с таймером 203

Лекция 18. Организация и средства человеко-машинного интерфейса 205

18.1. Виды диалога 205

18.2. Стандарты пользовательского интерфейса 206

18.2.3. Размеры окон 206

18.2.2. Размеры элементов управления 207

18.2.3. Надписи на элементах управления: 208

18.2.4. Схема расположения 208

Лекция 19. Мультисреды и гиперсреды 209

19.1. Технология MMX 211

19.2. Мультимедийные аппаратные интерфейсы 213

Лекция 20. Назначение и основы использования систем искусственного интеллекта 215

20.1. Тест Тьюринга 218

20.2. Представление знаний и вывод на знаниях 218

20.3. Модели представления знаний 220

20.4. Вывод на знаниях 225

Лекция 21. Понятие о сетях ЭВМ, информационных технологиях на сетях 230

21.1. Основы телекоммуникаций и распределенной обработки информации 233

21.2. Каналы связи 235

21.2.1. Аналоговые и цифровые каналы 235

21.2.2. Коммутируемые и выделенные каналы 236

21.2.3. Двух- и четырехпроводные каналы 237

21.3. Семиуровневая модель OSI 237

21.3.1. Физический уровень 239

21.3.2. Канальный уровень 240

21.3.3. Верхние уровни OSI 243

21.4. Управление потоком 244

21.5. Технология "клиент-сервер" 246

Лекция 22. Основы защиты и информации и сведений, составляющих государственную тайну 247

22.1. Методы защиты информации 249

22.2. Основы криптографии 251

22.3. Симметричные криптосистемы 253

22.3.1.Моно- и многоалфавитные подстановки 253

22.3.2. Перестановки 256

22.3.3. Гамирование и блочные шифры 256

22.4. Алгоритмы цифровой подписи 257

22.5. Сжатие данных 260

22.5.1. Методы сжатия изображений 261

22.6. Понятие об экономических и правовых аспектах информационных технологий 263

Библиографический список 264

Лекция 1. Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации

Информатика- наука, изучающая способы автоматизированного создания, хранения, обработки, использования, передачи и защиты информации. Информация- набор символов, графических образов или звуковых сигналов, несущих определенную смысловую нагрузку.

Например, этот или любой другой текст, имеющий определенный смысл, состоит из набора символов- букв, знаков препинания, цифр, которые объединяются в слова, те в свою очередь - в предложения и далее- в абзацы. Человек, чтобы сообщить что-либо собеседнику произносит определенные фразы- то есть издает звуковые сигналы. Изображение на знаке дорожного движения доводит до водителя автомобиля определенную информацию, например об имеющейся впереди опасности.

Компьютер (англ. computer, от лат. compute - считаю, вычисляю), термин, принятый в иностранной литературе (главным образом англоязычной); обозначает устройство, действующее автоматически по заранее составленной программе или последовательности команд, для решения математических и экономико-статистических задач, задач планирования и управления производством и т.п.

Принципиальное отличие использования ЭВМ от всех других способов обработки информации заключается в способности выполнения определенных операций без непосредственного участия человека, но по заранее составленной им программе. Информация в современном мире приравнивается по своему значению для развития общества или страны к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. Еще в 1971 году президент Академии наук США Ф.Хандлер говорил: "Наша экономика основана не на естественных ресурсах, а на умах и применении научного знания».

В развитых странах большинство работающих заняты не в сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: "Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к зкономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги..".

Информация – это одно из фундаментальных понятий в современной науке, которое невозможно строго определить через какие-то вторичные или производные понятия.

Сам термин «информация» произошел от латинского слова informatio, что в переводе означает разъяснение, осведомление. Впервые он был введен во Франции в середине 60-х годов прошлого века, когда началось широкое использование вычислительной техники.

Такие понятия, как вещество, энергия, пространство и время тоже относятся к фундаментальным. Стоит заметить, что в научных и официальных источниках термин «информация» трактуется по-разному, более того, каждое из направлений информатики понимает этот термин по-своему.

Под информацией в технике понимают сообщения, передаваемые в форме знаков и сигналов; в теории информации – такие сообщения, после принятия которых мы получаем дополнительные сведения об изучаемом объекте или явлении, то есть такие сообщения, которые уменьшают существующую до их принятия неопределенность. Под информацией в документоведении понимают все то, что зафиксировано в знаковой форме в виде документов, а в теории управления это сообщения, которые используются для активного действия, например, управленческого решения.

Подводя итог, заметим, что понимать термин можно в узком и широком смыслах.

Под информацией в узком смысле понимают сведения о предметах, фактах, понятиях некоторой предметной области.

В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя совокупность сведений об объектах и явлениях окружающей среды; их параметрах, свойствах и состояниях; обмен сведениями между людьми, человеком и компьютером, между компьютерами; обмен сигналами между живой и неживой природой; генетическую информацию

Информационная технология - совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.