Министерство образования и науки республики казахстан казахско - американский университет

СБОРНИК

АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ИНФОРМАТИКА»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ 1 КУРСА

Алматы 2008 г.

Составитель: Сенкебаева К.К., ассистент профессора КАУ, магистр образования в области информатика

Рекомендовано к изданию решением методического совета ФОГН Казахско-Американского университета, протокол № 9 от «23» апреля 2008 г.

«Сборник активного раздаточного материала (hand-outs) по Информатике» для студентов первого курса всех специальностей помогает студентам развивать навыки самостоятельной учебной и творческой работы. Индивидуальные задания, reports, essay, case study различных типов, участие в дискуссиях с аргументированными выступлениями, способствуют освоению учебной программы и подготовке квалифицированных специалистов.

© Казахско-Американский Университет

Сенкебаева К.К., 2008

Сенкебаева К.К.

Сборник Hand-outs

по Информатике

для всех специальностей

Утверждено решением НМС университета

От 23 апреля 2008г. протокол № 9

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Бумага типографская. Ризограф.

усл.печ.л Уч-изд.л. Тираж экз.

Заказ № _____

Издание Казахско-Американского Университета

Издательский дом «Строительство и архитектура»

050043.Г. Алматы, ул. Рыскулбекова,28

Лекция № 1. Понятие об информации и информатике

Термин «Информация» происходит от латинского слова information, означает разъяснение, изложение, осведомленность. Информация является конечным продуктом и исходным материалом информатики. Информация – это сведения о ком-то или о чем-то, передаваемые в форме знаков и сигналов. Предметное содержание информации позволяет уяснить ее основные свойства – достоверность и полноту, ценность и актуальность, ясность и понятность. Виды информации: тексты, рисунки, фотографии, звуковые сигналы, электрические сигналы, магнитные записи и т.д. информация является конечным продуктом и исходным материалом информатики.

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Информатика как наука возникла в результате целенаправленного изучения информационных процессов. Термин «информатика» был введен во Франции в 60-х гг. путем слияния двух слов: информация (от англ. Information ) и автоматика (automatiqua) для обозначения области, занимающейся автоматизированной обработкой информации. Предмет информатики состоит в выявлении и изучении свойств информации, закономерностей обработки информации, процессов управления обработкой информации в искусственных, социальных и биологических системах. Основным инструментальным средством информатики является ЭВМ с ее техническим и программным обеспечением. ЭВМ – это программно-управляемая среда, предназначенная для восприятия, хранения, обработки и передачи информации.

Более крупные производные единицы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.

Свойства информации: достоверность, полнота, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и др.

Информационные ресурсы и информационные технологии.

Информационные ресурсы — это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство.

Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документация, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др..

Информационные ресурсы (в отличие от всех других видов ресурсов — трудовых, энергетических, минеральных и т.д.) тем быстрее растут, чем больше их расходуют.

Информационная технология — это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации.

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Первые информационные технологии основывались на использовании счётов и письменности. Около пятидесяти лет назад началось исключительно быстрое развитие этих технологий, что в первую очередь связано с появлением компьютеров. В настоящее время термин "информационная технология" употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и радиовещание. Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе, образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных профессий и домохозяйкам. Народы развитых стран осознают, что совершенствование информационных технологий представляет самую важную, хотя дорогостоящую и трудную задачу. В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.

Информационная технология – это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки, передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Новые информационные технологии – информационные технологии, использующие персональные компьютеры и телекоммуникационные средства. Программные продукты для обеспечения информационных технологий по сфере их использования делятся на три больших класса:

1. Системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютеров и сетей ЭВМ

2. Инструментарий технологии программирования – совокупность программ и программных комплексов для разработки, отладки, и внедрения создаваемых программных продуктов.

3. Пакеты прикладных программ – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач в конкретной программной области.

Сложность изучения современной информатики связано с непрекращающимся прогрессом в создании новых ЭВМ, также с развитием методов обработки, накопления, предоставления и передачи информации. По этой причине информатика является развивающейся научной дисциплиной.

Информатизация общества — организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов .

Цель информатизации — улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда. Информатизация — это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьёзных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.

Вопросы:

1. Что такое информация?

2. Дайте определение информатики. Что изучает информатика?

3. Что такое компьютерная грамотность?

4. Объясните, почему информатика постоянно развивается?

5. Что такое информационные технологии?

6. Какие виды информации вам известны?

7. Что такое новые информационные технологии?

8. Что такое ЭВМ?

Глоссарий:

Русский язык	Казахский язык	Английский язык
Информация	Ақпарат	Information
Технология	Технология	Technology
Обработка информации	Ақпаратты өңдеу	Processing of the information
Хранение информации	Ақпаратты сақтау	Storage of the information

Задание на СРС и СРСП:

Ответить на вопросы.

Основная литература [1]

Дополнительная литература [2-6]

Лекция № 2. Системы счисления

Тема «Системы счисления» имеет прямое отношение к математической теории чисел. Необходимость изучения этой темы в курсе информатики связана с тем фактом, что числа в памяти компьютера представлены в двоичной системе счисления, а для внешнего представления содержимого памяти, адресов памяти используют 16-ричную или 8-ричную системы.

Например: ХХХ – римский способ записи, 333 – арабский способ записи. В римском способе записи чисел значение, которое несет каждая цифра в числе, не зависит от позиции этой цифры. В арабском же способе значение, которое несет каждая цифра в записи числа, зависит не только от того, какая это цифра, но и от позиции, которую она занимает в числе.

Система счисления – это определенный способ представления чисел и соответствующее ему правила действия над числами. Римский способ записи чисел – непозиционная система счисления, арабский – позиционная система счисления.

Итак, именно позиционные системы счисления стали основой современной математики. Далее в информатике мы будем иметь дело только с числами в позиционной системе счисления.

Позиционной системы счисления существуют очень много, отличаются друг от друга алфавитом, множеством используемых цифр. Размер алфавита (число цифр) называется основанием системы счисления. Основание арабской системы счисления равно десяти, поэтому она называется десятичной.

Натуральный ряд двоичных чисел: 1 10 11 100 101 110 111 1000 10001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 . . .

36₈ - три-шесть в восьмеричной с.с.

101₂ – Один-ноль-Один в двоичной с.с

Применение двоичной системы счисления в ЭВМ можно рассмотреть в 2 аспектах:

1. двоичная нумерация

2. двоичная арифметика, т.е. выполнение арифметических действий над двоичными числами.

Для выполнения вычислений с многозначными числами необходимо знать правила сложения и правила умножения однозначных чисел.

В двоичной системе любое число записывается с помощью двух цифр 0 и 1 -. называется двоичным числом.

Каждый разряд (цифру) двоичного числа - называется битом.

Например:

1010101,101 = 1х 2⁶+0х 2⁵+ 1 х2⁴+0х 2³+1х 2² +0 х 2¹+ 1х 2⁰ +1х 2^-1+ 0 х 2^-2+1х2^-3=85,625 ₁₀

Правило: Чтобы перевести число из двоичной системы в десятичную систему счисления, нужно двоичное число представить в виде суммы степеней двойки с коэфф. - цифрами и найти эту сумму.

Задание:

1) 1001,012₂; 1,10001₂; 0,000101₂; 1000,0001₂

2) из двоичной системы в десятичную

10100011₂ 1101011₂

11011001₂ 111 О 1₂

1001001₂ 1110111₂

Представление информации, хранящейся в компьютерной памяти, в ее истинном двоичном виде весьма громоздко из-за большого количества цифр. Для этих целей принято использовать 8-ричные и 16-ричные системы счисления.

Существует простая связь между 2- и 16-ричным представлением чисел. При переводе числа из одной системы в другую, одной 16-ричной цифре соответствует четырехразрядный двоичный код. Перевод чисел из 16-рич. в двоичную систему счисления обратно производится путем формальной перекодировки (16=2⁴, число различных 4-хразрядных комбинации из цифр 0 и 1=16: от 0000 до 1111).

Вопросы:

1. Что такое система счисления?

2. Позиционная система счисления

3. Непозиционная система счисления

4. Связь между двоичной и 16-ричной системой счисления

5. Особенности двоичной арифметики.

Глоссарий:

Русский язык	Казахский язык	Английский язык
Система	Жүйе	System
Двоичный код	Екілік код	Binary code
Разряд	Разряд	Bit
Перевести число	Санды аудару	Translate number

Задание на СРС и СРСП

1. Перевести числа : 21, 36, 569, 145, 98, 64, 101, 79, 85 из десятичной сист. в двоичную систему счисления.

2. Ответить на вопросы.

Основная литература [2]

Дополнительная литература [2-6]

Лекция № 3. Аппаратные средства. Принцип действия основных устройств.

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ)- это устройство, выполненное на электронных приборах, предназначенное для автоматического преобразования информации под управлением программы.

Основные элементы ЭВМ (фон-неймановской структуры) и связи между ними:

Процессор выполняет логические и арифметические операции, определяет порядок выполнения операций, указывает источники данных и приемники результатов.

Программа – это набор команд (инструкций), составленный человеком и выполняемый ЭВМ. Команда обеспечивает выработку в УУ (устройства управления) управляющих сигналов, под действием которых процессор выполняет элементарные операции.

Системная шина- выполняет функцию передачи информации между процессором и остальными устройствами ЭВМ. Она состоит из трех шин: шины управления, шины данных и адресной шины.

Микропроцессор – это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операции над информацией.

Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность электрических импульсов, частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Основная память – предназначена для хранения и оперативного обмена информации с прочими блоками машины. ОП содержит 2 вида запоминающих устройств: ПЗУ(постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ(оперативное запоминающее устройство).

Внешняя память – относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации.

Источник питания – блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер – внутримашинные электронные часы, при отключении машины от сети продолжает работать.

Внешние устройства – составная часть любой вычислительной техники. Виды внешних устройств:

- внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК

- диалоговые средства пользователя (дисплей, принтеры с клавиатурой, устройства речевого ввода информации)

- устройства ввода информации (клавиатура, сканеры, манипуляторы, сенсорные экраны)

- устройства вывода информации (принтер, графопостроитель (плоттер))

- средства связи и телекоммуникации

Элементы конструкции ПК:

Системный блок: системная плата, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами- адаптерами внешних устройств.

Вопросы:

1. Какие основные блоки входят в ПК?

2. Что такое микропроцессор, какие функции выполняет?

3. Что такое математический сопроцессор, каково его назначение?

4. Перечислите и охарактеризуйте основные виды внешней памяти ПК?

5. Что такое порты ввода-вывода?

6. Элементы конструкции ПК?

7. Назовите достоинства и недостатки ОЗУ?

8. Системная шина, состав и назначение?

Глоссарий:

Электронно-вычислительная машина	Электронды есептеуіш машина	Electronic computing machine
Материнская плата	Аналық плата	Maternal charge
Внешние запоминающие устройства	Сыртқы сақтау құралдары	External rememberring device
Арифметико-логическое устройство	Арифметикалық және логикалық құрал	Arithmetical and logical device
Запись информации	Ақпаратты жазу	Recording of information
Программа	Бағдарлама	Program
Накопители информации	Ақпарат тасымалдауыштар	Information carrier

Задание на СРС и СРСП

1. Ответить на вопросы.

Основная литература [1]

Дополнительная литература [2-6]

Лекция № 4. Состояние и тенденции развития ЭВМ.

Информация стала важным инструментом политики и культуры, промышленности, науки и образования. Информация — это сведения об окружающем мире.

Информационный процесс — процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использование информации. Средствами обработки информации чаще всего являются персональные компьютеры, которые объединяются в локальные и глобальные сети.

Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке данных.

Компьютеры применяются практически во всех видах человеческой деятельности (промышленность, наука, медицина, образование, транспорт, банковское дело, связь, военная техника, бытовая техника и т.д.). Развивается и широко используется мировая компьютерная сеть Интернет.

Первое поколение — компьютеры на электронных лампах (1946 — 1956г.). Электронный компьютер ЭНИАК использовалось 18 тысяч электронных ламп, занимал площадь 135 м3, весила 30 тонн и потребляла 150 кВт электроэнергии.

Второе поколение — компьютеры на транзисторах (1956 — 1964г.). Резко уменьшили габариты, массу, потребляемую мощность, повысили быстродействие и надежность. Отечественная машина (серий "Минск", "Урал") содержала около 25 тысяч транзисторов.

Третье поколение — компьютеры на микросхемах с малой степенью интеграции (1964 — 1971г.). Микросхемы позволили повысить быстродействие и надежность ЭВМ, снизить габариты, массу и потребляемую мощность. Первая ЭВМ на микросхемах IBM-360 была размером с холодильник.

Четвертое поколение — компьютеры на микропроцессорах (1971 — настоящее время). Микропроцессор — это арифметическое и логическое устройство. Применение микропроцессоров привело к резкому снижению габаритов, массы и потребляемой мощности ЭВМ, повысило их быстродействие и надежность. Первый микропроцессор — Intel-4004. В 1975г. появился первый в мире персональный компьютер Альтаир-8800. В 1976г. появился персональный компьютер Apple на базе микропроцессора фирмы Motorola. Он положил начало компьютерам серии Макинтош. Первый компьютер фирмы IBM с названием IBM PC появился в 1981 году. серии IBM PC/AT. Его быстродействие было в 3-4 раза выше, чем у IBM PC/ХT. В 1985г. фирма Intel разработала 32-битовый процессор Intel-80386. Он содержал примерно 275 тысяч транзисторов и мог работать с 4 Гб дисковой памяти. Появились математические сопроцессоры (Intel-80287 и Intel-80387), которые повышали быстродействие компьютеров при математических расчетах и при работе с плавающей запятой. Процессоры 80486 (1989г.), Pentium (1993г.), Pentium-Pro (1995г.), Pentium-2 (1997г.) и Pentium-3 (1999г.) уже имеют встроенный математический сопроцессор. На базе процессоров Pentium собраны многие современные персональные компьютеры.

Пятое поколение (перспективное) — это ЭВМ, использующие сверхбольшие интегральные схемы, оптические и магнитооптические элементы, работающие посредством обычного разговорного языка, оснащенные огромными базами данных. Предполагается также использовать элементы искусственного интеллекта и распознавание зрительных и звуковых образов.

Вопросы:

1. Как развивается ЭВМ?

2. Какие этапы развития вам известны?

3. Первое поколение ЭВМ?

4. Второе поколение ЭВМ?

5. Третье поколение ЭВМ?

6. Четвертое поколение ЭВМ?

7. Пятое поколение ЭВМ?

Глоссарий.

Электронно-вычислительная машина	Электронды есептеуіш машина	Electronic computing machine
Материнская плата	Аналық плата	Maternal charge
Внешние запоминающие устройства	Сыртқы сақтау құралдары	External rememberring device
Арифметико-логическое устройство	Арифметикалық және логикалық құрал	Arithmetical and logical device
Запись информации	Ақпаратты жазу	Recording of information
Программа	Бағдарлама	Program
Накопители информации	Ақпарат тасымалдауыштар	Information carrier

Задание на СРС и СРСП

1. Ответить на вопросы.

Основная литература [2]

Дополнительная литература [2-6]

Лекция № 5. Операционные системы

Операционная система (ОС) – это организованная совокупность программ, управляющая работой ПК. ОС – это часть программного обеспечения, обеспечивающая функционирование ПК как некоторого средства ввода, хранения, обработки и документирования информации. ОС могут классифицироваться по следующим признакам:

- однопользовательские и многопользовательские

- однозадачные и многозадачные

- диалог на языках команд, меню , графических представлений

- число разрядов адресной шины (16, 32 или 64)

- объем оперативной памяти, класс микропроцессора

Наиболее известные типы: MS DOS, Mac OS. CDOS, MSX, Unix, OS/2, Windows.

Операционная система MS DOS – однопользовательская, однозадачная, 16-разрядная ОС, общающаяся с пользователем на языке команд.. Структура MS DOS содержит основные компоненты:

• Загрузочную подсистему

• Файловую подсистему

• Процессор командного языка

• Подсистема управления внешними устройствами

Каждый файл MS DOS имеет свое значение, состоящее из имени и расширения. Например, file.txt. Имена файлов и их атрибуты хранятся в каталогах или директориях. Пользователь общается с ОС языком команд. Команды бывают внутренние и внешние. Все команды MS DOS вводятся в строке после приглашения к работе, которое имеет вид: С:\>

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод-вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними устройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;

4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• программы управления вводом/выводом;

• программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

• обращаться к каталогу;

• выполнять разметку внешних носителей;

• запускать программы;

• ... другие действия.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.

Контрольные вопросы:

1. Назовите модули MS DOS.

2. Что такое корневой каталог диска ?

3. Какие виды ОС ты знаешь?

4. Перечисли признаки ОС?

5. Назначение программы-оболочки Norton Commander?

6. Что обозначают функциональные клавиши <F1> – <F10> в NC?

7. Как осуществляется запуск NC из MS DOS?

8. Что такое командный язык?

Глоссарий

Файл- file - Файл	Это поименованная последовательность слов (команд или данных), стандартная структура которой обеспечивает ее размещение в памяти машины
Внутренние команды – The Internal commands - Ішкі командалар	Это команды, которые выполнет командный процессор command.com. находящийся в корневом каталоге диска
Командный процессор – Command processor - Командалық процессор	Осуществляет взаимодействие пользователя с ПК, является файлом ОС и имеет имя command.com
Вспомогательные программы (утилиты) MS DOS – Auxiliary programs (utilities)- Көмекші программалар	Это программы, которые используются для выполнения дополнительных возможностей
Командный язык – Command language - Команда тілі	Взаимодействия пользователя в ОС

Задание на СРС и СРСП

1. Назначение и основные виды ОС.

Основная литература [1]

Дополнительная литература [2-6]