Лекции по информатике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

ГПОУ ТО «крапивенский лесхоз-техникум»






Лекции по дисциплине
«информатика и икт»
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

35.02.01 Лесное и лесопарковое хозяйство
23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных строительных дорожных машин и оборудования (в автодорожной отросли)








Разработал преподаватель Блажевич Л.С.








с. Селиваново, 2016


Содержание
HYPER13 TOC \o "1-3" \h \z \u HYPER14HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295056" HYPER141. Понятие информации и измерение информации HYPER13 PAGEREF _Toc454295056 \h HYPER144HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295057" HYPER141.1. Термин информатика HYPER13 PAGEREF _Toc454295057 \h HYPER144HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295058" HYPER141.2. Термин информация HYPER13 PAGEREF _Toc454295058 \h HYPER145HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295059" HYPER141.4. Передача информации HYPER13 PAGEREF _Toc454295059 \h HYPER147HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295060" HYPER141.5. Измерение количества информации HYPER13 PAGEREF _Toc454295060 \h HYPER148HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295061" HYPER141.7. Свойства информации HYPER13 PAGEREF _Toc454295061 \h HYPER1411HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295062" HYPER141.9. Информационные ресурсы и информационные технологии HYPER13 PAGEREF _Toc454295062 \h HYPER1412HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295063" HYPER142. Архитектура компьютера HYPER13 PAGEREF _Toc454295063 \h HYPER1413HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295064" HYPER142.1. Термин компьютер HYPER13 PAGEREF _Toc454295064 \h HYPER1413HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295065" HYPER142.2. Структура компьютера HYPER13 PAGEREF _Toc454295065 \h HYPER1414HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295066" HYPER142.3. Принципы Джона фон Неймана HYPER13 PAGEREF _Toc454295066 \h HYPER1415HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295067" HYPER142.4. Архитектура и структура компьютера HYPER13 PAGEREF _Toc454295067 \h HYPER1417HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295068" HYPER142.5. Центральный процессор HYPER13 PAGEREF _Toc454295068 \h HYPER1418HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295069" HYPER142.6. Устройство памяти HYPER13 PAGEREF _Toc454295069 \h HYPER1419HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295070" HYPER142.7. Состав внутренней памяти HYPER13 PAGEREF _Toc454295070 \h HYPER1419HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295071" HYPER142.8. Устройство компьютера HYPER13 PAGEREF _Toc454295071 \h HYPER1421HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295072" HYPER142.9. Системная плата HYPER13 PAGEREF _Toc454295072 \h HYPER1424HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295073" HYPER143.1. Компьютерная сеть HYPER13 PAGEREF _Toc454295073 \h HYPER1424HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295074" HYPER143.2. Соединение устройств сети HYPER13 PAGEREF _Toc454295074 \h HYPER1426HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295075" HYPER143.3. Классификация компьютерных сетей HYPER13 PAGEREF _Toc454295075 \h HYPER1427HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295076" HYPER143.4. Соединение локальных сетей HYPER13 PAGEREF _Toc454295076 \h HYPER1428HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295077" HYPER143.5. Сеть Интернет HYPER13 PAGEREF _Toc454295077 \h HYPER1428HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295078" HYPER14Как связываются между собой сети в Интернет? HYPER13 PAGEREF _Toc454295078 \h HYPER1429HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295079" HYPER144. Классификация компьютеров HYPER13 PAGEREF _Toc454295079 \h HYPER1430HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295080" HYPER144.1. Классификация компьютеров HYPER13 PAGEREF _Toc454295080 \h HYPER1430HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295081" HYPER145. Системы счисления HYPER13 PAGEREF _Toc454295081 \h HYPER1436HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295082" HYPER145.1. Системы счисления HYPER13 PAGEREF _Toc454295082 \h HYPER1436HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295083" HYPER145.1.Перевод целого числа из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления HYPER13 PAGEREF _Toc454295083 \h HYPER1437HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295084" HYPER145.2. Пеpевод пpавильной десятичной дpоби в любую другую позиционную систему счисления HYPER13 PAGEREF _Toc454295084 \h HYPER1437HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295085" HYPER145.3. Пеpевод числа из двоичной (восьмеpичной, шестнадцатеpичной) системы в десятичную. HYPER13 PAGEREF _Toc454295085 \h HYPER1438HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295086" HYPER145.4. Арифметические операции в позиционных системах счисления HYPER13 PAGEREF _Toc454295086 \h HYPER1439HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295087" HYPER146.1. Программное обеспечение компьютера HYPER13 PAGEREF _Toc454295087 \h HYPER1446HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295088" HYPER146.2. Классификация программного обеспечения HYPER13 PAGEREF _Toc454295088 \h HYPER1447HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295089" HYPER146.3. Прикладные программы HYPER13 PAGEREF _Toc454295089 \h HYPER1448HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295090" HYPER146.4. Системные программы HYPER13 PAGEREF _Toc454295090 \h HYPER1448HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295091" HYPER147. Операционная система HYPER13 PAGEREF _Toc454295091 \h HYPER1449HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295092" HYPER147.1.Операционная система HYPER13 PAGEREF _Toc454295092 \h HYPER1449HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295093" HYPER147.2. Файловая система ОС HYPER13 PAGEREF _Toc454295093 \h HYPER1451HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295094" HYPER147.3. Структура операционной системы MS DOS HYPER13 PAGEREF _Toc454295094 \h HYPER1452HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295095" HYPER147.4. Программы-оболочки HYPER13 PAGEREF _Toc454295095 \h HYPER1454HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295096" HYPER148. Инструментальные программые средства HYPER13 PAGEREF _Toc454295096 \h HYPER1455HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295097" HYPER148.1. Инструментальные программые средства HYPER13 PAGEREF _Toc454295097 \h HYPER1455HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295098" HYPER148.2. Текстовый процессор HYPER13 PAGEREF _Toc454295098 \h HYPER1455HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295099" HYPER148.3. Графический редактор HYPER13 PAGEREF _Toc454295099 \h HYPER1456HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295100" HYPER148.4. Табличный процессор HYPER13 PAGEREF _Toc454295100 \h HYPER1456HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295101" HYPER148.5. Системы управления базами данных (СУБД) HYPER13 PAGEREF _Toc454295101 \h HYPER1457HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295102" HYPER149. Алгоритмы и блок-схемы HYPER13 PAGEREF _Toc454295102 \h HYPER1459HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295103" HYPER149.1. Алгоритм HYPER13 PAGEREF _Toc454295103 \h HYPER1459HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295104" HYPER149.2. Исполнитель алгоритма HYPER13 PAGEREF _Toc454295104 \h HYPER1459HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295105" HYPER149.3. Свойства алгоpитмов HYPER13 PAGEREF _Toc454295105 \h HYPER1460HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295106" HYPER149.4. Формы записи алгоритмов HYPER13 PAGEREF _Toc454295106 \h HYPER1461HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295107" HYPER149.5. Псевдокод HYPER13 PAGEREF _Toc454295107 \h HYPER1463HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc454295108" HYPER14Список используемой литературы HYPER13 PAGEREF _Toc454295108 \h HYPER1465HYPER15HYPER15
HYPER15


1. Понятие информации и измерение информации
1.1. Термин информатика
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".
Широко распространён также англоязычный вариант этого термина "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".
Инфоpматика это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.
Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.
Инфоpматика комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её приоритетные направления:
pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;
теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;
математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;
методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;
биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;
социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;
методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.
Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части технические средства, программные и алгоритмические.
Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия".
Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.
Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain интеллект).
Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.
Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании.
1.2. Термин информация
Термин  "информация"  происходит от латинского слова  "informatio",  что означает  сведения,  разъяснения,  изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.   "Информировать" в этом смысле означает   "сообщить нечто, неизвестное раньше";
в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Приведем еще несколько определений:
Информация это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
Информация это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
Информация это мера сложности структур (Моль);
Информация это отраженное разнообразие (Урсул);
Информация это содержание процесса отражения (Тузов);
Информация это вероятность выбора (Яглом).
Современное научное представление об информации очень точно сформулировал   Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:
Информация это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.
Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.
Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.


Информация может существовать в виде:
текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
световых или звуковых сигналов;
радиоволн;
электрических и нервных импульсов;
магнитных записей;
жестов и мимики;
запахов и вкусовых ощущений;
хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.
Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.
1.4. Передача информации
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.  
 
канал связи
 

                     ИСТОЧНИК
-----------
·
ПРИЁМНИК                     

Примеры:
Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника специалиста-метеоролога посредством канала связи телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
1.5. Измерение количества информации
Какое количество информации содержится, к примеру, в тексте романа "Война и мир", во фресках Рафаэля или в генетическом коде человека? Ответа на эти вопросы наука не даёт и, по всей вероятности, даст не скоро. А возможно ли объективно измерить количество информации? Важнейшим результатом теории информации является следующий вывод:
В определенных, весьма широких условиях можно пренебречь качественными особенностями информации, выразить её количество числом, а также сравнить количество информации, содержащейся в различных группах данных.

В настоящее время получили распространение подходы к определению понятия "количество информации", основанные на том, что информацию, содержащуюся в сообщении, можно нестрого трактовать в смысле её новизны или, иначе, уменьшения неопределённости наших знаний об объекте.   Эти подходы используют математические понятия вероятности и логарифма.   Если вы еще не знакомы с этими понятиями, то можете пока   пропустить этот материал.      
        Подходы к определению количества информации.   Формулы Хартли и Шеннона.
Американский инженер Р. Хартли в 1928 г. процесс получения информации рассматривал как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества из N равновероятных сообщений, а количество информации I, содержащееся в выбранном сообщении, определял как двоичный логарифм N.
            Формула Хартли:
  I = log2N

Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log2100
· 6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации.
Приведем другие примеры равновероятных сообщений:
при бросании монеты: "выпала решка", "выпал орел";
на странице книги: "количество букв чётное", "количество букв нечётное".
Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина". Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.
Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.
                      Формула Шеннона: I = ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), где pi вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений.

Легко заметить, что если вероятности p1, ..., pN равны, то каждая из них равна 1 / N, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
Помимо двух рассмотренных подходов к определению количества информации, существуют и другие. Важно помнить, что любые теоретические результаты применимы лишь к определённому кругу случаев, очерченному первоначальными допущениями.

 
В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять  один  бит    (англ. bit binary digit двоичная цифра).
Бит в теории информации количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений   (типа "орел""решка", "чет""нечет" и т.п.). В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.

Бит слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица  байт,  равная  восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
Широко используются также ещё 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.
Информацию можно:
создавать;
передавать;
воспринимать;
иcпользовать;
запоминать;
принимать;
копировать;
формализовать;
распространять;
преобразовывать;
комбинировать;
обрабатывать;
делить на части;
упрощать;
собирать;
хранить;
искать;
измерять;
разрушать;
и др.


Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.
1.7. Свойства информации
Свойства информации:
достоверность;
полнота;
ценность;
своевременность;
понятность;
доступность;
краткость;
и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.
Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.
Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.
Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.
Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.
Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.
Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.
Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.
Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.
1.9. 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 представляетсамую 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.




2. Архитектура компьютера
2.1. Термин компьютер
Компьютер (англ. computer вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существует два основных класса компьютеров:
цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;
аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.
Поскольку в настоящее время подавляющее большинство компьютеров являются цифровыми, далее будем рассматривать только этот класс компьютеров и слово "компьютер" употреблять в значении "цифровой компьютер".
Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.
Команда это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы.
Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера.
Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Компьютеры работают с очень высокой скоростью, составляющей миллионы сотни миллионов операций в секунду.
2.2. Структура компьютера
Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:
память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
устройство ввода;
устройство вывода.
Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.
Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме. Жирными стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками пути и направления передачи управляющих сигналов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Функции памяти:
приём информации из других устройств;
запоминание информации;
выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера.
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).

Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.
В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). Логическая схема триггера описана в разделе 5.7.
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:
сумматор регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные для хранения кодов адресов операндов.
2.3. Принципы Джона фон Неймана
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.
1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.
А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды "стоп".
Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. они могут работать без "счетчика команд", указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.
2.4. Архитектура и структура компьютера
При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.
Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.


Структура компьютера это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения.

· Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд программа (рис. 2.1). Это однопроцессорный компьютер.   К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной, подробно рассмотренная в разделе 2.18 (рис. 2.26). Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.
Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры устройства управления периферийными устройствами.
Контроллер устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.


· Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рис. 2.3.

· Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.
Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

· Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рис. 2.4.
 
В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.
2.5. Центральный процессор
Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:
арифметико-логическое устройство;
шины данных и шины адресов;
регистры;
счетчики команд;
кэш очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);
математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.
2.6. Устройство памяти
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.
Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице:
Байт 0
Байт 1
Байт 2
Байт 3
Байт 4
Байт 5
Байт 6
Байт 7

ПОЛУСЛОВО
ПОЛУСЛОВО
ПОЛУСЛОВО
ПОЛУСЛОВО

СЛОВО
СЛОВО

ДВОЙНОЕ СЛОВО

Широко используются и более крупные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.
Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации.  Различают два основных вида памяти [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
2.7. Состав внутренней памяти
В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
1.  Оперативная память
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory память с произвольным доступом) это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
2.  Кэш-память
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
3.  Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory память только для чтения) энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.


Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны важный модуль любой операционной системы.
BIOS (Basic Input/Output System базовая система ввода-вывода) совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера  и  загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ CMOS RAM.
CMOS RAM это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.


Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up устанавливать, читается "сетап").
Для хранения графической информации используется видеопамять.
Видеопамять (VRAM) разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.


2.8. Устройство компьютера
Рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы персонального компьютера. Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры.
Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:
Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.
Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.


Для того, чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс (англ. interface от inter между, и face лицо).
Интерфейс это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Если интерфейс является общепринятым, например, утверждённым на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.
Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого типа адресной, управляющей или шиной данных.
Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.
Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы).
Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые" устройства принтер и сканер. Через игровой порт подсоединяется джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.
Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MotherBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot щель, паз).
Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент:
монитора;
клавиатуры;
манипуляторов.
В системном блоке размещаются:
блок питания;
накопитель на жёстких магнитных дисках;
накопитель на гибких магнитных дисках;
системная плата;
платы расширения;
накопитель CD-ROM;
и др.
Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower башня) компоновку.
2.9. Системная плата
Системная плата является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера:
центральный процессор;
постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кэш-память;
интерфейсные схемы шин;
гнёзда расширения;
обязательные системные средства ввода-вывода и др.
Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые называются чипсетами (ChipSets). Часто на системных платах устанавливают и контроллеры дисковых накопителей, видеоадаптер, контроллеры портов и др. В гнёзда расширения системной платы устанавливаются платы таких периферийных устройств, как модем, сетевая плата, видеоплата и т.п.
3. Компьютерные сети
3.1. Компьютерная сеть
Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net сеть и work работа) совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.
Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

СПРАВКА. Топология как математическое понятие: Топология (от греч. topos место и ... логия), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых , ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т. к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо двумя. (Советский энциклопедический словарь. "Советская энциклопедия", 1979).

Наиболее распространенные виды топологий сетей:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.
Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети её архитектура.
Архитектура сети это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры:
Ethernet (англ. ether эфир) широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.
Arcnet (Attached Resource Computer Network компьютерная сеть соединённых ресурсов) широковещательная сеть. Физическая топология дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.
Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов маркера из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи 100 Мбит/сек. Топология двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети 1000. Очень высокая стоимость оборудования.
АТМ (Asynchronous Transfer Mode) перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.
3.2. Соединение устройств сети
Специальное оборудование для соединения устройств сети: 
Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).  
Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.  
Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.
Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.  
Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.  
Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.
3.3. Классификация компьютерных сетей
По степени географического распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.
Локальная сеть (ЛВС или LAN Local Area NetWork) сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

 
Глобальная сеть (ГВС или WAN World Area NetWork) сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.


Городская сеть (MAN Metropolitan Area NetWork) сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.


3.4. Соединение локальных сетей
Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям:

· Мост (англ. Bridge) связывает две локальные сети. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений.
Здесь мосты создали расширенную сеть, которая обеспечивает своим пользователям доступ к прежде недоступным ресурсам. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.

· Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.
Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов.

· Мостовой маршрутизатор (англ. Brouter) это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

· Шлюз (англ. GateWay), в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. C помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к мэйнфреймам универсальным мощным компьютерам.
3.5. Сеть Интернет
Интернет гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Её назначение обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удалённого доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире.

Благодаря сети стал доступен (бесплатно или за умеренную плату) огромный объём информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и по радио, через горы и моря, по дну океана и через спутник.
Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является её владельцем. Управляет сетью "Совет по архитектуре Интернет", формируемый из приглашённых добровольцев.
Сеть была создана в 1984 году, и сейчас ею пользуются примерно сорок миллионов человек. Интернет всё время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих. Постоянно появляются новые серверы, а существующие обновляют свой "репертуар". Стремительно растут информационные потоки.
Как можно связаться с Интернет?
Самый распространенный и недорогой способ посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объёму услуг и цене:
почтовое позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
сеансное в режиме on-line ("на прямом проводе") работа в диалоговом режиме все возможности сети на время сеанса;
прямое (личное), самое дорогостоящее все возможности в любое время.
При работе в сеансном режиме доступ к Интернет обычно покупается у провайдеров (англ. provide предоставлять, обеспечивать) фирм, предоставляющих доступ к некоторой части Интернет и поставляющих её пользователям разнообразные услуги.
Как связываются между собой сети в Интернет?
Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов. Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP (читается "ти-си-пи / ай-пи"). На самом деле протокол TCP/IP это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:
протокол TCP (Transmission Control Protocol) протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
протокол IP (Internet Protocol) протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.
Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Каким образом пакет находит своего получателя ?
Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.
IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети 145.37; адрес подсети 5; адрес компьютера в подсети 150.
Доменный адрес (англ. domain область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса:   barsuk.les.nora.ru. Здесь домен   barsuk   имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен   les   имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен   nora   имя более крупной группы, присвоившей имя домену   les  , и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес.
4. Классификация компьютеров
4.1. Классификация компьютеров
Существуют различные классификации компьютерной техники:
по этапам развития (по поколениям);
по архитектуре;
по производительности;
по условиям эксплуатации;
по количеству процессоров;
по потребительским свойствам и т.д.
Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.
Деление компьютерной техники на поколения весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.
К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.
Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.
Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.
Но это только техническая сторона. Очень важна и другая способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности математического обеспечения.
Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени.
Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.
Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета.        
Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.
Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М20.
Второе поколение компьютерной техники машины, сконструированные примерно в 195565 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

Быстродействие до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти до нескольких десятков тысяч слов.
Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.
Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.
Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.
Операционная система важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания.

Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера.
Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.
Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.
Машины третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда "поколение" начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.
   
Машины третьего поколения это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Примеры машин третьего поколения семейства IBM360, IBM370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.
Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
Четвёртое поколение это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.
Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.
В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.
C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1 64 Мбайт.
Для них характерны:
применение персональных компьютеров;
телекоммуникационная обработка данных;
компьютерные сети;
широкое применение систем управления базами данных;
элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.
микрокомпьютеры, в том числе персональные компьютеры;
миникомпьютеры;
мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
суперкомпьютеры.
Микрокомпьютеры это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.
Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.
Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства эффективность. Быстродействие порядка 1 10 миллионов опеpаций в сек.
Разновидность микрокомпьютера микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Персональные компьютеры (ПК) это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.

В класс персональных компьютеров входят различные машины от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.
Пеpсональный компьютеp должен удовлетворять следующим требованиям:
стоимост от нескольких сотен до 5 10 тыс. долларов;
наличие внешних ЗУ на магнитных дисках;
объём оперативной памяти не менее 32 Мбайт;
наличие операционной системы;
способность работать с программами на языках высокого уровня;
ориентация на пользователя-непрофессионала (в простых моделях).
Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в одной стойке, т.е. занимающие объём порядка половины кубометра. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.
Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 300 рабочих мест.
Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе.
Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает 342 Терабайт.
Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объём оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей.
Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.
Суперкомпьютеры это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп миллион операций с плавающей точкой в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end).
Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений.
В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это называется мультипроцессорной обработкой). Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.
Что такое конвейеpная обработка? Приведем сравнение на каждом рабочем месте конвейера выполняется один шаг производственного процесса, а на всех рабочих местах в одно и то же время обрабатываются различные изделия на всевозможных стадиях. По такому принципу устроено арифметико-логическое устройство суперкомпьютера.
Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном выдаёт сразу векторые команды.
Векторная аппаратура очень дорога, в частности, потому, что требуется много сверхбыстродействующей памяти под векторные регистры.
Наиболее распространённые суперкомпьютеры массово-параллельные компьютерные системы. Они имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованую систему памяти.
В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200. Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 Мгц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 1012 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски ёмкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для неё целых 300 тонн) и потребляет мощность 850 кВт.
Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.
Элементная база микросхемы сверхвысокой степени интеграции.
5. Системы счисления
5.1. Системы счисления
Система счисления это совокупность приемов и правил, по которым числа записываются и читаются.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.
В непозиционных системах счисления вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.
В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая 7 единиц, а третья 7 десятых долей единицы.
Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись выражения
700 + 50 + 7 + 0,7 = 7 . 102 + 5 . 101 + 7 . 100 + 7 . 10-1 = 757,7.
Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.
Основание позиционной системы счисления количество различных цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления.

За основание системы можно принять любое натуральное число два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием  q  означает сокращенную запись выражения
an-1 qn-1 + an-2 qn-2 + ... + a1 q1 + a0 q0 + a-1 q-1 + ... + a-m q-m,
где  ai  цифры системы счисления;   n и m число целых и дробных разрядов, соответственно. Например:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  
5.1.Перевод целого числа из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления
Для перевода целого десятичного числа  N  в систему счисления с основанием  q  необходимо  N  разделить с остатком ("нацело") на  q , записанное в той же десятичной системе. Затем неполное частное, полученное от такого деления, нужно снова разделить с остатком на  q , и т.д., пока последнее полученное неполное частное не станет равным нулю. Представлением числа N  в новой системе счисления будет последовательность остатков деления, изображенных одной q-ичной цифрой и записанных в порядке, обратном порядку их получения.

Пример: Переведем число 75 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ответ: 7510 = 1 001 0112   =  1138  =  4B16.
5.2. Пеpевод пpавильной десятичной дpоби в любую другую позиционную систему счисления
Для перевода правильной десятичной дpоби  F  в систему счисления с основанием  q  необходимо  F  умножить на  q , записанное в той же десятичной системе, затем дробную часть полученного произведения снова умножить на  q, и т. д., до тех пор, пока дpобная часть очередного пpоизведения не станет pавной нулю, либо не будет достигнута требуемая точность изображения числа F   в q-ичной системе. Представлением дробной части числа F   в новой системе счисления будет последовательность целых частей полученных произведений, записанных в порядке их получения и изображенных одной q-ичной цифрой. Если требуемая точность перевода числа F  составляет k  знаков после запятой, то предельная абсолютная погрешность при этом равняется q -(k+1) / 2.

Пример. Переведем число 0,36 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Для чисел, имеющих как целую, так и дробную части, перевод из десятичной системы счисления в другую осуществляется отдельно для целой и дробной частей по правилам, указанным выше.


 5.3. Пеpевод числа из двоичной (восьмеpичной, шестнадцатеpичной) системы в десятичную.
Перевод в десятичную систему числа x, записанного в q-ичной cистеме счисления (q = 2, 8 или 16) в виде xq = (anan-1   ...  a0  ,  a-1  a-2   ...   a-m)q   сводится к вычислению значения многочлена   
x10 = an  qn +  an-1  qn-1   +   ...   +  a0   q0   +   a-1   q -1   +   a-2   q-2   +     ...     +   a-m   q-m    
средствами десятичной арифметики. 

Примеpы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
 5.4. Арифметические операции в позиционных системах счисления
Рассмотрим основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Правила выполнения этих операций в десятичной системе хорошо известны это сложение, вычитание, умножение столбиком   и  деление углом. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только таблицами сложения и умножения надо пользоваться особыми для каждой системы.
С л о ж е н и е
Таблицы сложения легко составить, используя Правило Счета.  



Сложение в двоичной системе
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]



Сложение в восьмеричной системе
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

                 Сложение в шестнадцатиричной системе
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] При сложении цифры суммируются по разрядам, и если при этом возникает избыток, то он переносится влево.     Пример 1. Сложим числа 15 и 6 в различных системах счисления.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]       [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Шестнадцатеричная: F16+616
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ответ: 15+6 = 2110 = 101012 = 258 = 1516.  Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду: 101012 = 24 + 22 + 20 = 16+4+1=21,  258 = 2 . 81 + 5 . 80 = 16 + 5 = 21,  1516 = 1 . 161 + 5 . 160 = 16+5 = 21. 

  Пример 2. Сложим числа 15, 7 и 3.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Шестнадцатеричная: F16+716+316
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ответ: 5+7+3 = 2510 = 110012 = 318 = 1916.  Проверка: 110012 = 24 + 23 + 20 = 16+8+1=25, 318 = 3 . 81 + 1 . 80 = 24 + 1 = 25,  1916 = 1 . 161 + 9 . 160 = 16+9 = 25. 

  Пример 3. Сложим числа 141,5 и 59,75.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]   Ответ: 141,5 + 59,75 = 201,2510 = 11001001,012 = 311,28 = C9,416 Проверка. Преобразуем полученные суммы к десятичному виду: 11001001,012 = 27 + 26 + 23 + 20 + 2-2 = 201,25 311,28 = 3 . 82 + 1
81 + 1 . 80 + 2 . 8-1 = 201,25 C9,416 = 12 . 161 + 9 . 160 + 4 . 16-1 = 201,25
В ы ч и т а н и е
Пример 4. Вычтем единицу из чисел 102, 108 и 1016       [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]       [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]     Пример 5. Вычтем единицу из чисел 1002, 1008 и 10016.       [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]       [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]     Пример 6. Вычтем число 59,75 из числа 201,25.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]   Ответ: 201,2510 - 59,7510 = 141,510 = 10001101,12 = 215,48 = 8D,816. Проверка. Преобразуем полученные разности к десятичному виду: 10001101,12 = 27 + 23 + 22 + 20 + 2-1 = 141,5; 215,48 = 2 . 82 + 1 . 81 + 5 . 80 + 4 . 8-1 = 141,5; 8D,816 = 8 . 161 + D . 160 + 8 . 16-1 = 141,5.
У м н о ж е н и е
Выполняя умножение многозначных чисел в различных позиционных системах счисления, можно использовать обычный алгоритм перемножения чисел в столбик, но при этом результаты перемножения и сложения однозначных чисел необходимо заимствовать из соответствующих рассматриваемой системе таблиц умножения и сложения.
Умножение в двоичной системе
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Умножение в восьмеричной системе
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Ввиду чрезвычайной простоты таблицы умножения в двоичной системе, умножение сводится лишь к сдвигам множимого и сложениям.     Пример 7. Перемножим числа 5 и 6.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Ответ: 5 . 6 = 3010 = 111102 = 368. Проверка. Преобразуем полученные произведения к десятичному виду: 111102 = 24 + 23 + 22 + 21 = 30; 368 = 3
81 + 6
80 = 30.     Пример 8. Перемножим числа 115 и 51.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Ответ: 115 . 51 = 586510 = 10110111010012 = 133518. Проверка. Преобразуем полученные произведения к десятичному виду: 10110111010012 = 212 + 210 + 29 + 27 + 26 + 25 + 23 + 20 = 5865; 133518 = 1 . 84 + 3 . 83 + 3 . 82 + 5 . 81 + 1 . 80 = 5865.
Д е л е н и е
Деление в любой позиционной системе счисления производится по тем же правилам, как и деление углом в десятичной системе. В двоичной системе деление выполняется особенно просто, ведь очередная цифра частного может быть только нулем или единицей.     Пример 9. Разделим число 30 на число 6.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Ответ: 30 : 6 = 510 = 1012 = 58.     Пример 10. Разделим число 5865 на число 115.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Восьмеричная: 133518 :1638
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Ответ: 5865 : 115 = 5110 = 1100112 = 638. Проверка. Преобразуем полученные частные к десятичному виду: 1100112 = 25 + 24 + 21 + 20 = 51; 638 = 6 . 81 + 3 . 80 = 51.     Пример 11. Разделим число 35 на число 14.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Восьмеричная: 438 : 168
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Ответ: 35 : 14 = 2,510 = 10,12 = 2,48. Проверка. Преобразуем полученные частные к десятичному виду: 10,12 = 21 + 2 -1 = 2,5; 2,48 = 2 . 80 + 4 . 8-1 = 2,5.
  6. Программное обеспечение компьютера

6.1. Программное обеспечение компьютера
Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
методы тестирования программ;
методы доказательства правильности программ;
анализ качества работы программ;
документирование программ;
разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.
Программное обеспечение неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкректного компьютера определяется созданным для него ПО.
Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ от игровых до научных.
6.2. Классификация программного обеспечения
В первом приближении все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории:
прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;
системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например:
управление ресурсами компьютера;
создание копий используемой информации;
проверка работоспособности устройств компьютера;
выдача справочной информации о компьютере и др.;
инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  
При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения.
Если раньше можно было по пальцам перечислить основные категории ПО операционные системы, трансляторы, пакеты прикладных программ, то сейчас ситуация коренным образом изменилась.
Развитие ПО пошло как вглубь (появились новые подходы к построению операционных систем, языков программирования и т.д.), так и вширь (прикладные программы перестали быть прикладными и приобрели самостоятельную ценность).
Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека.
Кроме того, появились нетрадиционные программы, классифицировать которые по устоявшимся критериям очень трудно, а то и просто невозможно, как,  например, программа электронный собеседник.
На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определённо сложились следующие группы программного обеспечения:
операционные системы и оболочки;
системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.);
инструментальные системы;
интегрированные пакеты программ;
динамические электронные таблицы;
системы машинной графики;
системы управления базами данных (СУБД);
прикладное программное обеспечение.
Структура программного обеспечения показана на рис. 6.2. Разумеется, эту классификацию нельзя считать исчерпывающей, но она более или менее наглядно отражает направления совершенствования и развития программного обеспечения.
6.3. Прикладные программы
Прикладная программа это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.
Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п.
В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.
Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.
6.4. Системные программы
Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера центральным процессором, памятью, вводом-выводом.
Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.
Cреди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования.
Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения утилиты (лат. utilitas польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит:
программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
программы-упаковщики (архиваторы), которы
7. Операционная система
7.1.Операционная система
Операционная система это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

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:
однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
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;
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;
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.
7.2. Файловая система ОС
Файл (англ. file папка) это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.   Файловая система это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.
 

Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях магнитных дисках или CD-ROM. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока 512 байт.
Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге оглавлении файлов.
Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры.
Что происходит, когда пользователь подает операционной системе команду "открыть файл ...", в которой указано имя файла и имя каталога, в котором размещён этот файл?
Для выполнения этой команды драйвер файловой системы обращется к своему справочнику, выясняет, какие блоки диска соответствуют указанному файлу, а затем передает запрос на считывание этих блоков драйверу диска.
При выполнении команды "сохранить файл" драйвер файловой системы ищет на диске незанятые блоки, отмечает их, как распределённые для вновь созданного файла, и передаёт драйверу диска запрос на запись в эти блоки данных пользователя.


Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.


Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.

К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.
Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др.
Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.
7.3. Структура операционной системы MS DOS
Операционная система MS DOS (Microsoft Disk Operating System) самая распространенная ОС на 16-разрядных персональных компьютерах. Она состоит из следующих основных модулей (рис. 6.4):
базовая система ввода/вывода (BIOS);
блок начальной загрузки (Boot Record);
модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS);
модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS);
командный процессор (COMMAND.COM);
утилиты MS DOS.
Каждый из указанных модулей выполняет определенную часть функций, возложенных на ОС. Места постоянного размещения этих модулей различны. Так, базовая система ввода/вывода находится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), а не на дисках, как все остальные модули.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]   Рис. 6.4. Состав операционной системы MS-DOS
Базовая система ввода/вывода (BIOS) выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением ввода-вывода. В функции BIOS входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки DOS.
Блок начальной загрузки (или просто загрузчик) это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей DOS модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний.
Модуль расширения базовой системы ввода/вывода дает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств.
Модуль обработки прерываний реализует основные высокоуровневые услуги DOS, поэтому его и называют основным.
Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем.
Утилиты DOS это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера, например, разметку дискет, проверку дисков.


7.4. Программы-оболочки
Оболочки это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа "меню". Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.

Самая популярная у пользователей IBM-совместимого ПК оболочка пакет программ Norton Commander. Он обеспечивает:
создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;
отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека;
создание, обновление и распаковку архивов (групп сжатых файлов);
просмотр текстовых файлов;
редактирование текстовых файлов;
выполнение из её среды практически всех команд DOS;
запуск программ;
выдачу информации о ресурсах компьютера;
создание и удаление каталогов;
поддержку межкомпьютерной связи;
поддержку электронной почты через модем.
В начале 90-х годов во всем мире огромную популярность приобрела графическая оболочка MS-Windows 3.х, преимущество которой состоит в том, что она облегчает использование компьютера, и её графический интерфейс вместо набора сложных команд с клавиатуры позволяет выбирать их мышью из меню практически мгновенно. Операционная среда Windows, работающая совместно с операционной системой DOS, реализует все свойства, необходимые для производительной работы пользователя, в том числе многозадачный режим.
Оболочка Norton Navigator это набор мощных программ для управления файлами, расширяющий возможности Windows. Позволяет экономить время практически на всех операциях: поиск файлов, копирование и перемещение файлов, открытие каталогов.



8. Инструментальные программые средства
8.1. Инструментальные программые средства
Инструментальные программные средства это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:
редакторы;
средства компоновки программ;
отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;
графические пакеты программ и т.п.
Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.
8.2. Текстовый процессор
Текстовый процессор это программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных, а также других вспоиогательных функций.

Этими данными могут быть программа или какой-либо документ или же книга. Редактируемый текст выводится на экран, и пользователь может в диалоговом режиме вносить в него свои изменения.
Текстовые процессоры могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно:
редактирование строк текста;
возможность использования различных шрифтов символов;
копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой;
контекстный поиск и замена частей текста;
задание произвольных межстрочных промежутков;
автоматический перенос слов на новую строку;
автоматическая нумерацию страниц;
обработка и нумерация сносок;
выравнивание краев абзаца;
создание таблиц и построение диаграмм;
проверка правописания слов и подбор синонимов;
построение оглавлений и предметных указателей;
распечатка подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т.п.
Возможности текстовых процессоров различны от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы).
Наиболее известный текстовый процессор Microsoft Word.
Полнофункциональные издательские системы Microsoft Publisher, Corel Ventura и Adobe PageMaker. Издательские системы незаменимы для компьютерной верстки и графики. Значительно облегчают работу с многостраничными документами, имеют возможности автоматической разбивки текста на страницы, расстановки номеров страниц, создания заголовков и т.д. Создание макетов любых изданий от рекламных листков до многостраничных книг и журналов становится очень простым, даже для новичков.
8.3. Графический редактор
Графический редактор это программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране дисплея графических изображений. Предоставляет возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т.д.


Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также выводить картинки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора.
Некоторые редакторы позволяют получать изображения трёхмерных объектов, их сечений, разворотов, каркасных моделей и т.п.
Пользуется известностью Corel DRAW! мощный графический редактор с функциями создания публикаций, снабжённый инструментами для редактирования графики и трёхмерного моделирования.
8.4. Табличный процессор
Табличный процессор это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц.
Электронная таблица это компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых располагаются клетки, в которых содержится числовая информация, формулы или текст.

Значение в числовой клетке таблицы может быть либо записано, либо рассчитано по соответствующей формуле; в формуле могут присутствовать обращения к другим клеткам.
Каждый раз при изменении значения в клетке таблицы в результате записи в нее нового значения с клавиатуры пересчитываются также значения во всех тех клетках, в которых стоят величины, зависящие от данной клетки.
Графам и строкам можно присваивать наименования. Экран монитора трактуется как окно, через которое можно рассматривать таблицу целиком или по частям.
Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных.
Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями.
Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию.
Самые популярные табличные процессоры Microsoft Excel (Эксель) и Lotus.
В Microsoft Excel автоматизированы многие рутинные операции, специальные шаблоны помогают создавать отчёты, импортировать данные и многое другое.
Lotus профессиональный процессор электронных таблиц. Широкие графические возможности и удобный интерфейс пакета позволяют быстро ориентироваться в нём. С его помощью можно создать любой финансовый документ, отчёт для бухгалтерии, составить бюджет, а затем разместить все эти документы в базах данных.
8.5. Системы управления базами данных (СУБД)
База данных это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации.

В базе данных предприятия, например, может храниться:
вся информация о штатном расписании, о рабочих и служащих предприятия;
сведения о материальных ценностях;
данные о поступлении сырья и комплектующих;
сведения о запасах на складах;
данные о выпуске готовой продукции;
приказы и распоряжения дирекции и т.п.
Даже небольшие изменения какой-либо информации могут приводить к значительным изменениям в разных других местах.
Пример. Издание приказа о повышении в должности одного работника приводит к изменениям не только в личном деле работника, но и к изменениям в списках подразделения, в котором он работает, в ведомостях на зарплату, в графике отпусков и т.п.
Базы данных используются под управлением систем управления базами данных (СУБД).
Система управления базами данных (СУБД) это система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей.


Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определённым критериям и т.п.
Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.
Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями.
СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.
Популярные СУБД FoxPro, Access for Windows, Paradox.
Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:
хранение большого объема информации;
быстрый поиск требуемой информации;
добавление, удаление и изменение хранимой информации;
вывод ее в удобном для человека виде.



9. Алгоритмы и блок-схемы
9.1. Алгоритм
Человек ежедневно встречается с необходимостью следовать тем или иным правилам, выполнять различные инструкции и указания. Например, переходя через дорогу на перекрестке без светофора надо сначала посмотреть направо. Если машин нет, то перейти полдороги, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, затем перейти полдороги. После этого посмотреть налево и, если машин нет, то перейти дорогу до конца, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, а затем перейти дорогу до конца.
В математике для решения типовых задач мы используем определенные правила, описывающие последовательности действий. Например, правила сложения дробных чисел, решения квадратных уравнений и т. д. Обычно любые инструкции и правила представляют собой последовательность действий, которые необходимо выполнить в определенном порядке. Для решения задачи надо знать, что дано, что следует получить и какие действия и в каком порядке следует для этого выполнить. Предписание, определяющее порядок выполнения действий над данными с целью получения искомых результатов, и есть алгоритм.
Алгоpитм заранее заданное понятное и точное пpедписание возможному исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Это не определение в математическом смысле слова, а, скорее, описание интуитивного понятия алгоритма, раскрывающее его сущность.
Название "алгоритм" произошло от латинской формы имени величайшего среднеазиатского математика Мухаммеда ибн Муса ал-Хорезми (Alhorithmi), жившего в 783850 гг. В своей книге "Об индийском счете" он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними "столбиком", знакомые теперь каждому школьнику. В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.
Понятие алгоритма является не только одним из главных понятий математики, но одним из главных понятий современной науки. Более того, с наступлением эры информатики алгоритмы становятся одним из важнейших факторов цивилизации.
9.2. Исполнитель алгоритма
Исполнитель алгоритма это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:
сpеда;
элементаpные действия;
cистема команд;
отказы.
Сpеда (или обстановка) это "место обитания" исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника сpеда это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетное состояние среды.
Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды. Напpимеp, команда Pобота "ввеpх" может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат смещение Pобота на одну клетку ввеpх.
После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие.
Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.
Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоpитма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов "почему" и "зачем".

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.
9.3. Свойства алгоpитмов
Основные свойства алгоритмов следующие:
1.   Понятность для исполнителя исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.
2.   Дискpетность (прерывность, раздельность) алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).
3.   Опpеделенность каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.
4.   Pезультативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоpитм либо должен пpиводить к pешению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.
5.   Массовость означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.
9.4. Формы записи алгоритмов
На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:
словесная (запись на естественном языке);
графическая (изображения из графических символов);
псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел (алгоритм Эвклида).
Алгоритм может быть следующим:
задать два числа;
если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;
определить большее из чисел;
заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;
повторить алгоритм с шага 2.
Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.
Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:
строго не формализуемы;
страдают многословностью записей;
допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.
Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.
При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. В таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.  
Название символа
  Обозначение и пример заполнения  
Пояснение

Процесс
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Вычислительное действие или последовательность действий

Решение
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Проверка условий

Модификация
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Начало цикла

  Предопределенный процесс  
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
  Вычисления по подпрограмме,   стандартной подпрограмме

Ввод-вывод
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ввод-вывод в общем виде

Пуск-останов
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму

Документ
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Вывод результатов на печать

Блок "процесс" применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.
Блок "решение" используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.
Блок "модификация" используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.
Блок "предопределенный процесс" используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.
9.5. Псевдокод
Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой строны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.
В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.
Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.
Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.
Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. "Основы информатики и вычислительной техники", 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто "алгоритмический язык".
Основные служебные слова
алг (алгоритм)
сим (символьный)
дано
для
да

арг (аргумент)
лит (литерный)
надо
от
нет

рез (результат)
лог (логический)
если
до
при

нач (начало)
таб(таблица)
то
знач          
выбор

кон (конец)
нц (начало цикла)
иначе
и
ввод

цел (целый)
кц (конец цикла)
все
или
вывод

вещ (вещественный)
длин (длина)
пока          
не
утв

 
Общий вид алгоритма:
алг название алгоритма (аргументы и результаты)
дано условия применимости алгоритма
надо цель выполнения алгоритма
нач описание промежуточных величин
| последовательность команд (тело алгоритма)
кон

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами  нач  и  кон  телом алгоритма.
В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб, дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.






Список используемой литературы
Гребенюк Е.И. Технические средства информатизации. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Гурский Ю., Жвалевский А., Завгородний В. Компьютерная графика. – СПб.: Питер, 2011.
Залогова Л.А. Компьютерная графика. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011.
Макаров В.В. Подарки своими руками в CorelDRAW и Photoshop. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010.
Мезенцев К.Н. Автоматизированные информационные системы. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Михеева Е.В. Информатика: учебник для студентов учреждений СПО – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Могилев А.В. Информатика. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Немцова Т.Н., Назарова Ю.В. Практикум по информатике: учеб. пособие. / Под ред. Л.Г. Гагариной. Ч I.-M.: «ФОРУМ», ИНФРА-М, 2010.
Немцова Т.Н., Назарова Ю.В. Практикум по информатике: учеб. пособие. / Под ред. Л.Г. Гагариной. Ч II.-M.: «ФОРУМ», ИНФРА-М, 2010.
Новожилов Е.О. Компьютерные сети. – М.: Издательский центр «Академия», 2011.
Резникова Ф.А. Быстро и легко осваиваем работу на компьютере. – М.: Лучшие книги, 2010.
Семакин И.Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011.
Сергеева И.И., Музалевская A.A., Тарасова Н.В. Информатика: учебник. – М.: «ФОРУМ», ИНФРА-М, 2008.
Симонович С.В. Общая информатика. – СПб.: Питер, 2013.
Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10 класса. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011.
Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 11 класса. – М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2011.
Фуфаев Э.В. Базы данных. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.









HYPER13PAGE HYPER15


HYPER13 PAGE \* MERGEFORMAT HYPER143HYPER15




Устройство <=> Контролер или адаптер <=> Порт <=> ШинаКольцевая сетьДревовидная сетьЗвездообразная сеть

Приложенные файлы

  • doc konspect lec
    Размер файла: 606 kB Загрузок: 2