Лекция 1. Введение
Информатика меняет систему общественного производства и взаимодействия культур. С наступлением информационного общества начинается новый этап не только научно-технической, но и социальной революции. Меняется вся система информационных коммуникаций. Разрушение старых информационных связей между отраслями экономики, направлениями научной деятельности, регионами, странами усилило экономический кризис конца века в странах, которые уделяли развитию информатизации недостаточное внимание. Важнейшая задача общества — восстановить каналы коммуникаций в новых экономических и технологических условиях для обеспечения четкого взаимодействия всех направлений экономического, научного и социального развития как отдельных стран, так и в глобальном масштабе.
В качестве средства для хранения, переработки и передачи информации научно-технический прогресс предложил обществу компьютер (электронно-вычислительную машину — ЭВМ). Но вычислительная техника не сразу достигла необходимого уровня. В ее развитии отмечают предысторию и четыре поколения ЭВМ. Предыстория начинается в 4 глубокой древности с различных приспособлений для счета (абак, счеты), а первая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Ее изобрел французский математик Паскаль. Построенная на основе зубчатых колес, она могла суммировать десятичные числа. Все четыре арифметических действия выполняла машина, созданная в 1673 г. немецким математиком Лейбницем. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60-х годов XX в. Впервые идея программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройства управления, ввода и печати (хотя и использующей десятичную систему счисления), была выдвинута в 1822 г. английским математиком Бэббиджем. Проект опережал технические возможности своего времени и не был реализован. Лишь в 40-х годах XX в. удалось создать программируемую счетную машину на основе электромеханических реле, которые могли пребывать в одном из устойчивых состояний — «включено» и «выключено». Это сделать технически проще, чем пытаться реализовать десять различных состояний, необходимых для обработки информации на основе десятичной системы счисления. С каждым новым поколением ЭВМ увеличивались быстродействие и надежность их работы при уменьшении стоимости и размеров, совершенствовались устройства ввода и вывода информации. В соответствии с трактовкой компьютера как технической модели информационной функции человека — устройства ввода приближаются к естественному для человека восприятию информации (зрительному, звуковому) и, следовательно, операции по вводу в компьютер становятся все более удобными для человека.
Современный компьютер — это универсальное многофункциональное электронное автоматическое устройство, которое в современном обществе взяло на себя значительную часть работ, связанных с обработкой информации. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые технологии обработки информации.
Неотъемлемой частью компьютера является программное обеспечение (ПО), которое можно разделить на системное и прикладное программное обеспечение.
Операционная система является основой системного ПО, обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера и предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
Прикладное программное обеспечение можно в свою очередь разделить на две группы программ: средства разработки и приложения.
Средства разработки — это инструменты программиста. Традиционными средствами разработки являются системы (среды) программирования (СП), использующие алгоритмические языки программирования (ЯП). Основой систем программирования являются трансляторы, т.е. программы, обеспечивающие перевод исходного текста программы на машинный язык (объектный код).
Приложения — это программы, решающие задачи в конкретных предметных областях, такие как текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, издательские системы, системы управления базами данных (СУБД) и т.д.
Работа по решению любой задачи программирования делится на следующие этапы:
Постановка задачи.
Формализация задачи.
Построение алгоритма.
Составление программы на языке программирования.
Отладка и тестирование программы.
Проведение расчетов и анализ полученных результатов.
Часто эту последовательность называют технологической цепочкой решения задачи на ЭВМ. Непосредственно к программированию в этом списке относятся пункты 3, 4, 5.
На этапе постановки задачи должно быть четко сформулировано, что дано и что требуется найти. Здесь очень важно определить полный набор исходных данных, необходимых для получения решения.
Второй этап — формализация задачи. Здесь чаще всего задача переводится на язык математических формул, уравнений, отношений. Если решение требует математического описания какого-то реального объекта, явления или процесса, то формализация равносильна получению соответствующей математической модели.
Третий этап — построение алгоритма. Опытные программисты часто сразу пишут программы на языках, не прибегая к каким-либо специальным способам описания алгоритмов (блок-схемам, псевдокодам). Однако в учебных целях полезно использовать эти средства, а затем переводить полученный алгоритм на язык программирования.
Первые три этапа предусматривают работу без компьютера. Дальше следует собственно программирование на определенном языке, в определенной системе программирования. Последний (шестой) этап — это использование уже разработанной программы в практических целях.
Таким образом, программист должен обладать следующими знаниями и навыками:
уметь строить алгоритмы;
знать языки программирования;
уметь работать в соответствующей системе программирования.
Основой программистской грамотности является развитое алгоритмическое мышление.