Учебник для ВУЗов
Под редакцией С. В. Симоновича
ИНФОРМАТИКА
БАЗОВЫЙ КУРС
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов
высших технических учебных заведений
Москва • Санкт-Петербург • Нижний Новгород • Воронеж
Ростов-на-Дону • Екатеринбург • Самара
Киев • Харьков • Минск
2003
ББК32.973.2я7
УДК 681.3(075)
С37
Рецензенты:
Кафедра САПР Московского государственного технического университета
им. Н. Э. Баумана
С. В. Калин, генеральный директор ЗАО «Открытые технологии '98»
С37 Информатика: Базовый курс / С. В. Симонович и др. — СПб.: Питер, 2003. —
640 с.: ил.
ISBN 5-8046-0134-2
Рассмотрены основные категории аппаратных и программных средств вычислительной техники. Указаны базовые принципы построения архитектур вычислительных систем. Обеспечено методическое обоснование процессов взаимодействия информации, данных и методов. Приведены эффективные приемы работы с распространенными программными продуктами. Рассмотрены основные средства, приемы и методы программирования.
Книга предназначена для студентов технических вузов, изучающих информационные технологии в рамках дисциплины «Информатика», для преподавательского состава, обеспечивающего занятия по данной дисциплине, а также для преподавателей всех специальностей, использующих средства персональной вычислительной техники в учебной и методической работе по своей предметной области. Книга будет полезна также для слушателей военных учебных заведений, учреждений системы повышения квалификации и для лиц, изучающих средства вычислительной техники самостоятельно.
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших технических учебных заведений.
ББК32.973.2я7
УДК 681.3(075)
ISBN 5-8046-0134-2 © ЗАО Издательский дом «Питер», 2003
Введение
Коренное отличие информатики от других технических дисциплин, изучаемых в высшей школе, состоит в том, что ее предмет изучения меняется ускоренными темпами. Сегодня количество компьютеров в мире превышает 300 миллионов единиц и продолжает удваиваться в среднем каждые три года. При этом каждая вычислительная система по-своему уникальна. Найти две системы с одинаковыми аппаратными и программными конфигурациями весьма сложно, и потому для эффективной эксплуатации вычислительной техники от специалистов требуется достаточно широкий уровень знаний и практических навыков.
Вместе с тем, в количественном отношении темп численного роста вычислительных систем заметно превышает темп подготовки специалистов, способных эффективно работать с ними. При этом в среднем один раз в полтора года удваиваются основные технические параметры аппаратных средств, один раз в два-три года меняются поколения программного обеспечения, и один раз в пять-семь лет меняется база стандартов, интерфейсов и протоколов.
Таким образом, кардинальным отличием информатики от других технических дисциплин является тот факт, что ее предметная область изменяется чрезвычайно динамично. Все, кто причастен к преподаванию информатики в высшей школе, хорошо знают, как часто приходится менять содержание учебных планов, рабочих программ, учебно-методической документации. Далеко не всегда удается обеспечить соответствие материально-технической базы учебного процесса текущему состоянию предметной области. И даже своевременное реагирование на научно-технические достижения не всегда позволяет обеспечить уровень знаний и навыков выпускника, адекватный потребностям сферы материального производства и коммерческого рынка, — настолько динамичны процессы в области информационных технологий.
Ныне информатика сталкивается с парадоксальным фактом. Ее основная задача состоит в преодоления общечеловеческого кризисного явления, называемого «информационным бумом», путем внедрения средств и методов, автоматизирующих операции с данными. Однако даже в собственной предметной области информатика испытывает такой информационный бум, какого не знает ни одна другая область человеческой деятельности. Например мировой ассортимент изданий, имеющих прямое отношение к информатике (не считая периодических и электронных), составляет порядка десяти тысяч томов в год и полностью обновляется не реже, чем раз в два года.
Анализируя вышеуказанные особенности информатики, авторы данного пособия приходят к выводу, что для преподавания информатики в сложившихся условиях необходимо расширенное взаимодействие между учебными программами общетехнических и специальных дисциплин и учебной программой курса информатики. Основные принципы, вытекающие из такого подхода, включают непрерывность и системность образования, а также раннюю профессиональную ориентацию.
Непрерывность образования. Практические приемы работы со средствами вычислительной техники закрепляются не только в рамках дисциплины «Информатика», но и в течение всего периода обучения. Они используются при проведении учебных занятий по самым разным дисциплинам.
Системность образования. В едином методическом подходе, основанном на системе задача — средство — методы — приемы, происходит перекрестное взаимодействие изучаемых дисциплин. Конкретная дисциплина поставляет комплекс задача — методы, а информатика обеспечивает комплекс средства — приемы.
Ранняя профессиональная ориентация. В системе высшего технического образования действует многоуровневая иерархическая система, основанная на том, что знания студента по общетехническим дисциплинам, как правило, реализуются в практические навыки опосредованно, то есть через дисциплины специального цикла, базирующиеся на общетехнических. Информатика — одна из немногих общетехнических дисциплин, развивающая такие практические навыки, которые востре-буются напрямую и немедленно, сразу после включения молодого специалиста в профессиональную деятельность.
Свою работу над книгой авторы подчинили реализации указанных принципов. Этому подчинена структура и содержание пособия. В целом книга состоит из двадцати глав, содержащих достаточно полные сведения о современном состоянии аппаратных и программных средств вычислительной техники.
Главы 1,2,8,15 являются теоретическими и обеспечивают единую методическую базу как для изучения информатики, так и для взаимодействия различных учебных дисциплин на платформе информатики.
Главы 7,9-14,16,18 представляют единую технологическую базу для взаимодействия информатики и других предметных дисциплин. Средства, рассмотренные здесь, могут быть использованы при подготовке домашних заданий, контрольных, курсовых и дипломных работ, при обработке результатов экспериментов, сборе исходной информации для самостоятельных исследований, при выполнении графических работ, математическом моделировании физических и технических процессов и при математическом обосновании разрабатываемых проектов.
Главы 3-7, 10,12,13,16,17,19, 20 служат тем же задачам, но являются дополнительным средством ранней профессиональной ориентации. Сведения и навыки, полученные в ходе их изучения, могут быть востребованы немедленно после включения выпускника в практическую деятельность. Эти разделы позволяют обеспечить общую уверенность студента в востребованности его знаний по окончании учебного заведения, независимо от обстоятельств и особенностей конкретного трудоустройства.
Главы, имеющие теоретическое и методообразующее содержание, завершаются списком контрольных вопросов, которые могут обсуждаться на лекционных и семинарских занятиях. Главы, имеющие практическое содержание, завершаются упражнениями и исследовательскими работами. Предполагается, что практические упражнения носят инструктивно-методический характер и выполняются под руководством преподавателя (лаборанта), а исследовательские работы имеют творческий характер и комплексное содержание. Они предназначены для самостоятельной работы и предполагают подготовку итогового отчета. Различие между этими видами занятий отражено в балансе отводимого на них времени.
Исходя из структуры и содержания книги, авторы рассчитывают на то, что она будет полезна следующим категориям читателей:
студентам технических специальностей вузов, изучающим информатику как самостоятельную дисциплину;
преподавательскому составу, осуществляющему теоретическую и практическую подготовку студентов по дисциплине «Информатика»;
преподавателям иных дисциплин, использующим персональные компьютеры в качестве технического средства обучения и (или) средства подготовки учебно-методических материалов (бумажных и электронных) по своей предмет ной области;
лицам, самостоятельно изучающим или осваивающим аппаратные и программные средства вычислительной техники.
От издательства
Ваши замечания, предложения, вопросы отправляйте по адресу электронной почты comp@piter-press.ru (издательство «Питер», компьютерная редакция).
Мы будем рады узнать ваше мнение!
Подробную информацию о наших книгах вы найдете на Web-сайте издательства http://www.piter-press.ru.