1. Количество информации. Единицы измерения количества информации.

Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, которая отражает ту степень неопределенности – исчезающую после получения данного сигнала (энтропия).

Связь между количеством информации и числом состояния системы устанавливается формулой Хартли:

N=2 ⁱ log ₂ N=i

Где N – число возможных состояний системы

i - количество информации в битах.

Бит — минимальная единица количества информации, равная одному двоичному разряду.

Его можно представить как выбор ответа «да» или «нет» на поставленный вопрос. Электронным представлением бита на компьютере является ситуация «есть сигнал/нет сигнала». Одним битом можно закодировать два объекта.

Бит как единица информации слишком мала, поэтому постоянно используется другая более распространенная единица количества информации, производная от бита — байт.

Байт — наименьшая адресуемая единица памяти компьютера, равная 8 битам:1 байт = 8 бит.

2. Информационные процессы и технологии.

К информационным процессам относятся: сбор, обработка хранение и передача информации.

Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем объекте.

Обработка информации – это упорядоченный процесс преобразования информации в соответствии с алгоритмом задачи.

Процесс формирования исходного несистематизированного массива информации называется накоплением (отсутствует упорядоченность).

Хранение информации – это процесс поддержки исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Передача информации – это процесс, в ходе которого источник информации ее «выбрасывает» в канал связи (передающую среду), а приемник или получатель информации ее воспринимает.

3. Алгоритм. Свойства алгоритмов. Этапы решения задач с помощью ЭВМ.

Алгоритм – это конечная последовательность действий, позволяющая по заданным исходным данным получить результат решения задачи.

Алгоритм разбивается на шаги. Для каждого шага есть конкретный исполнитель.

Исполнитель алгоритма может быть человеком или автоматом.

Вид алгоритма зависит от исходных данных. Результат работы алгоритма с одними и теми же исходными данными не зависит от исполнителя.

Алгоритм имеет две характеристики.

1. Конечность, или результативность. Алгоритм приводит к получению результата за конечное число шагов..

2. Однозначность, или определенность. При одинаковых входных данных алгоритм выдает одинаковый результат.

Алгоритм также обладает следующими свойствами.

1. Массовость, или универсальность. Алгоритм выдает результат при любых однотипных входных данных.

2. Модульность, или дискретность. Алгоритм можно представить в виде последовательности более элементарных алгоритмов.

4. Способы представления чисел в ЭВМ. Действия над арифметическими значениями.

Представление целых чисел в компьютере. Целые числа являются простейшими числовыми данными, с которыми оперирует ЭВМ. Для целых чисел существуют два представления: беззнаковое (только для неотрицательных целых чисел) и со знаком. Отрицательные числа можно представлять только в знаковом виде. Целые числа в компьютере хранятся в формате с фиксированной запятой.

Представление целых чисел в беззнаковых целых типах. Для беззнакового представления все разряды ячейки отводятся под представление самого числа.

Представление целых чисел в знаковых целых типах. Для представления со знаком самый старший (левый) бит отводится под знак числа, остальные разряды - под само число. Если число положительное, то в знаковый разряд помещается 0, если отрицательное - 1.

Положительные числа в ЭВМ всегда представляются с помощью прямого кода. Прямой код числа полностью совпадает с записью самого числа в ячейке машины. Прямой код отрицательного числа отличается от прямого кода соответствующего положительного числа лишь содержимым знакового разряда. Но отрицательные целые числа не представляются в ЭВМ с помощью прямого кода, для их представления используется так называемый дополнительный код.

Дополнительный код числа. Дополнительный код положительного числа равен прямому коду этого числа. Дополнительный код отрицательного числа m равен 2^k-|m|, где k - количество разрядов в ячейке. Как уже было сказано, при представлении неотрицательных чисел в беззнаковом формате все разряды ячейки отводятся под само число. При представлении целых чисел со знаком старший (левый) разряд отводится под знак числа, и под собственно число остаётся на один разряд меньше. Дополнительный код используется для упрощения выполнения арифметических операций. Для компьютерного представления целых чисел обычно используется один, два или четыре байта, то есть ячейка памяти будет состоять из восьми, шестнадцати или тридцати двух разрядов соответственно.

Представление вещественных чисел в компьютере. Для представления вещественных чисел в современных компьютерах принят способ представления с плавающей запятой. Этот способ представления опирается на нормализованную (экспоненциальную) запись действительных чисел. Как и для целых чисел, при представлении действительных чисел в компьютере чаще всего используется двоичная система, следовательно, предварительно десятичное число должно быть переведено двоичную систему.

5. Цветовая схема RGB. Цветовая схема CMYK.

RGB: Для наглядного представления наложения цветов на мониторе рисуют внутри квадрата три пересекающихся круга, соответствующих трем основным цветам. Эти круги, пересекаясь, разбивают квадрат на 8 частей, каждая из которых соответствует одному из 8 цветов. Вне кругов, когда нет ни одного луча света, находится черный цвет. Все три круга пересекаются по белому цвету. Имеем цветовую схему монитора RGB, названную так попервым буквам английских названий трех основных цветов

CMYK: Для наглядного представления наложения цветов на принтере также рисуют внутри квадрата три пересекающихся круга, соответствующих трем основным цветам. Получают цветовую схему цветной печати CMYK, названную так по первым буквам английских названий трех цветов для печати и последней буквы английского названия черного цвета.

6. Высказывания. Основные действия над высказываниями.

Логическое высказывание — упрощение термина «Суждение» из формальной логики, используется в математической логике. Высказыванием является повествовательное предложение, которое формализует некоторое выражение мысли. Это утверждение, которому всегда можно поставить в соответствие одно из двух логических значений: ложь (0, ложно, false) или истина (1, истинно, true). Логическое высказывание принято обозначать заглавными латинскими буквами.

Основные операции над логическими высказываниями:

Отрицание логического высказывания — логическое высказывание, принимающее значение «истинно», если исходное высказывание ложно, и наоборот.

Конъюнкция двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда они одновременно истинны.

Дизъюнкция двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда хотя бы одно из них истинно.

Импликация двух логических высказываний A и B — логическое высказывание, ложное только тогда, когда B ложно, а A истинно.

Равносильность (эквивалентность) двух логических высказываний — логическое высказывание, истинное только тогда, когда они одновременно истинны или ложны.

6. Код. ASCII – коды. Строки знаков.

Код — это правило отображения одного набора объектов или знаков в другой набор знаков без потери информации. Чтобы избежать потерь информации, это отображение должно быть таким, чтобы можно было всегда однозначно возвратиться к прежнему набору объектов или знаков.

Например, любую информацию можно передать русским языком с помощью 33 букв русского алфавита и добавочных знаков препинания.

Кодирование — это представление, моделирование одного набора знаков другим с помощью кода.

Кодовая таблица — это соответствие между набором знаков и их кодами, обычно разными числами.

Однозначными десятичными числами можно закодировать 10 предметов, приписав каждому предмету одно из 10 однозначных чисел. Двузначными десятичными числами — 100 предметов, и т. д.

6. Программные средства. Классификация программных средств.

Интерфейс компьютерной программы — это ее внешний вид на экране дисплея, включающий оформление, вид и расположение элементов управления работой этой программы.

Текстовый интерфейс состоит только из символов, каждый из которых находится в какой-то текстовой строке и столбце на экране монитора. В этом интерфейсе экран разбит 25 строками и 80 столбцами на 2000 ячеек, в каждой из которых может находиться один символ.

Графический интерфейс гораздо богаче текстового, он состоит из окошек и кнопок, изображенных на экране. В окошках выполняются программы, а кнопки управляют их выполнением. Здесь нет никаких текстовых ячеек, графическое изображение строится с точностью до пикселя.

Делятся на:

Прикладные – это все игровые программы, таблицы, решение задач, тексты.

Инструментальные – это языки программирования и все, что необходимо для их реализации на компьютере (компиляторы, интерпретаторы, редакторы связи, загрузчики и т.д.. С помощью этих средств разрабатываются прикладные средства.

Операционные системы – это программы, которые позволяют решать две основные задачи:

а) распределение ресурсов (памяти, внешних устройств и т.д.)

б) автоматический запуск заданий – управление работой машины, связанные с обслуживанием.

6. Операционная система. Утилиты. Архиваторы. Антивирусы.

Операционной системой (ОС) называется комплект программ, которые совместно управляют ресурсами системы и процессами, использующими эти ресурсы. Выполнение любой программы на компьютере происходит под управлением ОС.

Программы, из которых состоит ОС, делятся на следующие три категории.

1. Ядро ОС, выполняющее основные функции ОС (в основном загрузку ее компонентов и поддержку выполнения компьютерных программ, в том числе и этих компонентов).

2. Программы управления файлами и директориями, служащие для классификации и просмотра информации, с которой имеет дело пользователь на компьютере.

3. Драйверы, которые позволяют ОС работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование

Утилиты: Под управлением ОС на компьютерах работают прикладные программы, которыми пользуются пользователи. Существуют также программы, занимающие промежуточное положение между прикладными программами и ОС — это утилиты, или вспомогательные программы. Большинство утилит поставляется вместе с ОС, также эти утилиты производят другие отдельные фирмы. Рассмотрим два класса утилит, не входящих в состав ОС.

Архиватор : программа, которая используется для сокращения объема хранимой или передаваемой информации. Архиватор по алгоритмам сжатия кодирует исходные данные, уплотняя их. Эта уплотненная информация хранится или передается по назначению, и затем при необходимости может быть полностью восстановлена в прежнем объеме.

Результатом работы архиватора является архив — файл со сжатой информацией. Можно запаковывать не только файлы одного каталога, но и целое дерево, иерархию каталогов со всеми файлами.

Антивирус: Антивирусная программа, или антивирус,— программа для борьбы с компьютерными вирусами.

Компьютерный вирус, или вирус,— компьютерная программа, которая не имеет своего выполняемого файла, а внедряется самодописывается в файлы других программ. Все вирусы опасны для нормальной работы компьютера, даже и так называемые «безвредные», поскольку они все равно портят с непредсказуемыми последствиями код программ. Чтобы вирус активизировался и заработал, он должен попасть в оперативную память компьютера как программа. При копировании и передаче файла с вирусом, когда он попадает в память как пассивные данные, заражения новых файлов и памяти компьютера не происходит.

6. Логические выражения и логические операции.

Логическое выражение - это символическая запись, состоящая из логических величин (констант или переменных), объединенных логическими операциями (связками).      В булевой алгебре простым высказываниям ставятся в соответствие логические переменные, значение которых равно 1, если высказывание истинно, и 0, если высказывание ложно. Обозначаются логические переменные буквами латинского алфавита.      Существуют разные варианты обозначения истинности и ложности переменных:

Связки "НЕ", "И", "ИЛИ" заменяются логическими операциями инверсия, конъюнкция, дизъюнкция. Это основные логические операции, при помощи которых можно записать любое логическое выражении

6. Проектирование «сверху вниз». Модули.

Основной метод создания алгоритмов — проектирование, или программирование, сверху вниз, или пошаговая детализация. Он заключается в разбиении исходной задачи на последовательность нескольких меньших подзадач. Эти подзадачи, в свою очередь, тоже распадаются на подзадачи и т. д. до тех пор, пока не останутся только элементарные алгоритмы.

При программировании сверху вниз алгоритмы и данные делятся на относительно независимые части, называемые модулями. Некоторые из модулей являются стандартными и поставляются в составе языков программирования, например, вычисление элементарных математических функций квадратный корень, логарифм, синус и т. д.

Главные модули все равно приходится проектировать программистам. Таким образом, алгоритм является деревом модулей:

одни модули вызывают другие модули, начиная с самого верхнего первого модуля, называемого корневым модулем, или головной программой.

При проектировании сколько-нибудь больших алгоритмов невозможно держать в памяти одновременно детали всех модулей алгоритма. Если модуль составлен правильно, то с ним можно обращаться как с черным ящиком.

Принцип черного ящика означает, что не имеет значения, как модуль выполняет свою функцию, какие алгоритмы скрыты у него внутри. Это не важно для остальных модулей алгоритма. Для модулей, которые обращаются к этому модулю, имеет значение только следующее:

1) какова функция модуля, т. е. что он делает;

2) описание входных и выходных данных модуля.

Правильное проектирование алгоритмов позволяет абстрагироваться от внутренней структуры модулей и рассматривать при сборке полного алгоритма только функции модулей.

6. Структурное программирование. Визуальное программирование.

Структурное программирование позволяет проектировать алгоритмы только из трех элементарных алгоритмов. Каждый модуль является иерархией этих элементарных алгоритмов. Алгоритм, состоящий только из этих трех элементарных алгоритмов, присутствующих на всех его уровнях, называется структурным.

Основная теорема структурного программирования утверждает, что любой алгоритм можно преобразовать к структурному виду.

Тремя элементарными структурными алгоритмами являются следующие.

1. Следование, или цепочка, или составная инструкция.

2. Выбор, или ветвление, или условная инструкция.

3. Цикл, или возврат, или циклическая инструкция.

Визуальное программирование существенно облегчает программирование для графического интерфейса типа Windows, который состоит из множества графических объектов: кнопок, окон, меню и т. д. Система визуального программирования предоставляет программисту:

1) готовую объектную визуальную модель, содержащую множество графических диалоговых объектов (кнопки, окошки, меню и т. д.) и программных модулей, которые их реализуют;

2) среду визуального программирования, в которой графические диалоговые объекты, которые будут определять интерфейс программы, просто размещаются на экране мышью.

6. Средства изображения алгоритмов.

Основными изобразительными средствами алгоритмов являются следующие способы их записи:словесный;формульно-словесный; блок-схемный;псевдокод;структурные диаграммы;языки программирования.Словесный – содержание этапов вычислений задается на естественном языке в произвольной форме с требуемой детализацией. Блок-схемный – это графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса переработки данных представляется в виде геометрических фигур (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций. Псевдокод - позволяет формально изображать логику программы, не заботясь при этом о синтаксических особенностях конкретного языка программирования. Структурные диаграммы - могут использоваться в качестве структурных блок-схем, для показа межмодульных связей, для отображения структур данных, программ и систем обработки данных.

6. Редакторы текстов и документов. Текстовый процессор Word.

Текстовые файлы - наиболее простая и наглядная форма представления алфавитно-цифровой информации, позволяющая вводить, хранить, редактировать, читать на экране и печатать всевозможные текстовые документы - письма, записки, справки, объявления, отчеты, статьи, тексты программ и т.п.

Формат текстового файла - простейший из всех способов организации данных. Вся информация в таком файле представлена символами кодовой таблицы.

Текстовый файл состоит из набора строк переменной длины, замкнутых двумя управляющими символами: “Возврат каретки” и “Новая строка”. В конце файла часто записан символ “Конец файла”.

Основной стандарт редактирования предусматривает следующие операции:

• ввод алфавитно-цифровой информации;

• перемещение по набранному тексту;

• удаление и вставка символов;

• удаление и вставка строк.

Большинство текстовых редакторов позволяет работать с блоками (фрагментами) текста (перемещать, копировать, удалять), вести поиск и замену фрагментов текста, печатать весь файл или его фрагмент. Некоторые редакторы позволяют выравнивать текст по ширине страницы, а также выполнять автоматический перенос слов.

Современные программы предусматривают множество дополнительных функций, позволяющих намного упростить набор и модификацию текстов, повысить качество отображения текстов на экране, качество распечатки документов. Среди этих функций:

• форматирование символов;

• форматирование абзацев;

• оформление страниц (автоматическая нумерация, ввод колонтитулов, сносок);

• оформление документа (автоматическое построение оглавления и указателей);

• создание и обработка таблиц;

• проверка правописания и т. д.

Кроме того, современные программы позволяют включать в текст графические объекты: рисунки, диаграммы, фотографии.

6. Электронные таблицы. Excel.

Построение электронной таблицы выполняется в книге, которая по умолчанию включает 3 рабочих листа. Рабочий лист разделен на строки и столбцы, при этом, пересечения строк и столбцов образуют клетки (ячейки), в которых и размещается обрабатываемая информация. Все таблицы обладают одним общим свойством: однородностью построения - каждый столбец содержит однородные данные, а все строки - одинаковое количество полей. Каждая клетка имеет имя, состоящее из имени столбца и номера строки, на пересечении которых она находится. Столбцы обозначаются латинскими буквами и их сочетаниями: a, b, c, ... , z, aa, ab, ..., строки - номерами: 1, 2, ... Различают два вида имен: относительные, которые могут модифицироваться при выполнении некоторых команд, и абсолютные, которые остаются неизменными. Примеры относительных имен клеток: a1, b10, c100 и т.п. Признаком абсолютного имени является символ‘$‘. Действие этого признака может распространяться независимо на каждую составную часть имени и на все имя вцелом : $a1, $g15 - имя столбца всегда неизменно, а номер строки может изменяться, d$12, h$6 - имя столбца может измениться, а номер строки нет, $s$1, $a$10 - полностью абсолютное имя. Клавиша <F4>. Excel представляет в распоряжение пользователя множество специальных функций, позволящих выполнять множество часто встречающихся действий - вычисление тригонометрических функций, финансовые операции и т.п.

6. Банки данных. Базы данных. СУБД.

Автоматизированный банк данных - система информационных математических, программных, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоаспектного использования данных. Включает следующие основные компоненты: база данных (БД);система управления базой данных (СУБД); администратор баз данных; словарь данных; вычислительная система; обслуживающий персонал.Ядром банка данных (БнД) является информационная компонента — база данных. База данных (БД) — именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. В общем случае данные в базе данных являются интегрированными и общими. Под понятием интегрированные данные подразумевается возможность представить БД как совокупность нескольких отдельных файлов данных, полностью или частично не перекрывающихся. В состав базы данных входит метаинформация (т.е. информация об информации), включающая описание базы данных (схема БД), информацию о предметной области, необходимую для проектирования системы, о пользователях, о проектных решениях и др. Система управления базами данных (СУБД) — совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Основная функция, выполняемая СУБД — предоставление пользователю базы данных возможности работать с ней, не вникая в детали на уровне аппаратного обеспечения.

6. Вычислительные сети. Топология ЛВС.

Лока́льная вычисли́тельная сеть- компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

 физическая "шина" (bus);

 физическая “звезда” (star);

 физическое “кольцо” (ring);

 физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

 Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно). Преимущества сетей шинной топологии:

 отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

 сеть легко настраивать и конфигурировать;

 сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов. Недостатки сетей шинной топологии:

 разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

 ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

 трудно определить дефекты соединений

Топология типа “звезда”

В сети построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet. Преимущества сетей топологии звезда:

 легко подключить новый ПК;

 имеется возможность централизованного управления;

 сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК. Недостатки сетей топологии звезда:

 отказ хаба влияет на работу всей сети;

 большой расход кабеля;

Топология “кольцо”

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.