МОУ Топлинская СОШ

Составитель Сумцова Ольга Владимировна учитель информатики МОУ Тополинская СОШ Алтайский край, Угловский район с.Топольное

Учебник создан на основе учебного комплекта под редакцией Н.В.Макаровой: Информатика учебник 7-9, информатика практикум по информационным технологиям 7-9, информатика задачник по моделированию 7-9.

Информатика и ИКТ учебник для 7 класса под редакцией Н.Д.Угринович.

Справочной системы операционной системы Alt Linux Школьный мастер

А также материалов сети интернет.

В учебнике отражены краткие теоретические материалы по основным темам базового курса информатики.

§25. Моделирование 90

§26. Алгоритмы и программы 92

§27. База данных 99

106

§1. Понятие информации

Информация - это сведения об окружающем нас мире.

Термин «информация» в переводе с латинского означает: «разъяснение, изложение, набор сведений».

Информатика - наука занимающаяся изучением всевозможных способов передачи, хранения и обработки информации.

Компьютер – универсальный прибор для обработки информации.

Числовая информация

Количественные характеристики объектов окружающего мира- возраст, вес, рост человека, численность населения, запасы полезных ископаемых, площади лесов.

12-число записанное арабскими цифрами, XII- число записанное римскими цифрами

Текстовая информация

Все, что написано и напечатано на любом их существующих языков

Графическая информация

Рисунки, картины, чертежи, схемы, карты, фотографии

Звуковая информация

Все, что мы слышим – человеческая речь, музыка, пение птиц, шелест листвы, сигналы машин

Видеоинформация

Последовательности изображений- фильмы, мультфильмы

Глазами люди воспринимают зрительную (визуальную) информацию.

Органы обоняния позволяют человеку ощущать запах.

Органы слуха доставляют информацию в виде звуков (аудиальную).

3

Органы вкуса несут человеку информацию о вкусе еды.

Органы осязания позволяют получить другую информацию, например о температуре предмета, о состоянии поверхности. Такая информация называется тактильной.

Виды информации, которые человек получает с помощью органов чувств, называют органолептической.

Свойства информации

ПОЛЕЗНАЯ ПОНЯТНАЯ

ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ

АКТУАЛЬНАЯ ДОСТОВЕРНАЯ ПОЛНАЯ

Представление информации

ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Устная словесная

Знаковая письменная, состоящая из различных знаков

Символьная в виде текста, чисел, специальных символов

Табличная

Устная словесная

Кодирование информации

Код – набор символов (условных обозначений) для представления информации.

Кодирование – процесс представления информации в виде кода.

4

Содержание.

§1. Понятие об информации 3

§2. Информационная деятельность человека 5

§3. Объект 8

§4. Модель 10

§5. Компьютер как средство обработки

информации 12

§6. Системная среда 20

§7. Роль и структура окон 24

§8. Рабочий стол 26

§9. Клавиатура 27

§10. Файл и файловая структура 31

§11. История развития текстового документа 33

§12. Графический редактор растрового типа 37

§13. Основные понятия формальной логики 40

§14. Компьютерные вирусы 46

§15. Архивация файлов 48

§16. Электронные таблицы 50

§17. История ЭВМ 57

§18. Компьютерные сети 64

§19. Графический редактор GIMP 70

§20. Кодирование информации 78

§21. Двоичная арифметика 82

§22. Двоичное кодирование текстовой

информации 84

§23. Двоичное кодирование изображения

и звука 86

§24. Содержательный и алфавитный подход

к измерению информации 87

105

104

Бит – наименьшая единица измерения объема информации

1 Байт = 8 бит

Число 1024 = 2¹⁰ является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

§2. Информационная деятельность человека

Сбор информации Обработка информации

Передача информации Хранение информации

Поиск информации Защита информации

5

Входная информация – информация, которую получает человек или устройство.

Выходная информация – информация, которая получается после обработки человеком или устройством.

Источник Канал связи Получатель

Кодирующее устройство Декодирующее устройство

Источник Канал связи Получатель

Кодирующее устройство необходимо для преобразования информации в форму, удобную для передачи.

Декодирующее устройство преобразует информацию в форму, понятную получателю.

Поиск информации — это извлечение хранимой информации.

• непосредственное наблюдение;

• общение со специалистами по интересующему вас вопросу;

• чтение соответствующей литературы;

• просмотр теле-, видеопрограмм;

• прослушивание радиопередач и аудиокассет;

• работа в библиотеках, архивах;

• запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;

• другие методы.

6

Форма используется также для просмотра данных.

Сортировка – упорядочение информации по какому-либо признаку.

Сортировка позволяет переставлять записи в нужном порядке.

Группировка – распределение записей с одинаковым значением какого-либо поля.

Группировка данных неразрывно связана с сортировкой. При составлении отчетов имеется возможность организовывать отсортированные записи в группы.

Фильтрация – отбор записей, удовлетворяющих некоторому условию.

Фильтр – условие отбора данных.

Запрос – объект базы данных, который позволяет проводить основные операции по отборке данных – сортировку, фильтрацию, объединение данных из разных источников, преобразование данных и сохранение результатов с некоторым именем, чтобы в дальнейшем применять эти результаты по мере необходимости.

Вычисляемые поля. В качестве значений в такие поля вводят формулы. В формулах могут содержаться: числа, имена полей, функции. Любое вычисляемое поле должно начинаться со знака равенства.

Отчет – объект, который формируется для отображения данных при выводе на печать.

Для создания отчета используются данные из таблиц и запросов.

Отчет служит инструментом вывода данных.

Действия по созданию отчета можно разбить на несколько этапов: задание общих параметров оформления, включение полей, сортировка, группировка, установка фильтра.

103

Определить формат представления данных в каждом поле, то есть тип данных и необходимые ограничения.

Структура базы данных – набор поименованных полей, описывающих свойства объектов одного класса.

В базе данных работа ведется с полями и записями, а не с отдельными ячейками, как в табличном процессоре. Структуру базы данных можно неоднократно редактировать, то есть удалять поля, добавлять новые, изменять их параметры. Но следует помнить, что необдуманные операции над заполненной базой данных порой могут привести к невосполнимым потерям информации.

К основным инструментам системы управления базой данных можно отнести:

• Инструменты для работы с записями и полями

• Инструменты управления отображением базы данных

• Инструменты обработки данных

• Инструменты вывода данных

Среда СУБД имеет возможность представлять данные не только в табличной форме, но и в форме карточки.

Ввод данных непосредственно в таблицу не очень удобен, т.к. длина некоторых полей довольно велика, и все столбцы одновременно не видны на экране. Другой недостаток заключается в том, что в таблице видны данные сразу по всем записям, а это не всегда желательно, особенно в тех случаях, когда надо соблюсти конфиденциальность.

Форма – это аналог бланка, в котором есть постоянная часть, указывающая, какие данные надо вводить, и заготовлены поля для ввода данных (переменная часть). Форма – это очень удобный способ заполнения новых записей похожий на заполнение карточки.

102

Кодирование информации

Азбука Морзе

Кодирование русского алфавита

7

§3. Объект

Объект – некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая человеком как единое целое.

Каждый предмет имеет форму и состоит их того или иного вещества (материала). Это материальные объекты.

Можно привести примеры объектов, которые не имеют определенной формы: снег, песок, вода, молоко и т.д.

Человек сталкивается с различными природными явлениями, такими как молния, радуга, гололед, затмение. Они также являются объектами наблюдения и изучения.

Объектом является также и то, что создается в результате умственной деятельности человека: стихотворение, музыкальное произведение.

Объекты могут быть природными (живыми и неживыми) и созданными человеком (материальные и нематериальные).

Многообразие объектов.

Материальные Нематериальные Явления

Объекты живой Объекты, созданные

природы человеком

Объекты неживой природы

Имя – это основная характеристика, которая позволяет отличить один объект от другого. Имена бывают общие или собственные.

Имя общее, указывающее на группу объектов.

Имя собственное, указывающее на конкретный объект.

8

что и в электронной таблице. Дополнительно используется формат счетчик (первичный ключ). Обычно поля такого формата заполняются автоматически.

Тип оформления. Определяет внешнее представление данных в поле указанного формата.

Запись – совокупность логически связанных полей, характеризующих свойства описываемого объекта или класса объектов.

Значения записи отражают свойства конкретного объекта.

Совокупность экземпляров записи одной структуры называют таблицей.

Таблица является документом базы данных и характеризуется следующими параметрами: именем, структурой записи, количеством записей.

Имя. Как и любой компьютерный объект, таблица имеет собственное имя. Под этим именем она хранится в памяти компьютера.

Структура записи. Этот параметр определяется количеством полей, которые соответствуют параметрам объекта. Каждое поле имеет свой формат и тип данных.

Количество записей. Данный параметр указывает на то, сколько экземпляров записей содержит в себе таблица. Прежде чем строить базу данных, необходимо определить, какие же параметры исследуемого объекта являются наиболее важными. Затем создается структура базы данных.

Создать структуру базы данных означает следующее:

• Определить характеризующие свойства объекта параметры, которые будут служить полями базы данных.

• Каждому полю присвоить уникальное имя.

101

магнитной карте, киноленте и т.д.

Это не набор каких-то разрозненных данных. Они обязательно должны быть связаны между собой так, чтобы человек мог составить представление о каком-либо объекте, явлении, процессе.

Сведения, находящиеся в одной базе данных, должны быть связаны между собой по смыслу логически. Это достигается путем группировки (объединения) всех имеющихся сведений по определенным параметрам. Такой процесс получил название структурирования данных.

База данных – совокупность структурированных данных определенного назначения.

Структурирование данных – объединение данных по определенным параметрам.

СУБД (система управления базой данных) – комплекс программ, предназначенный для организации работы с компьютерными базами данных.

Любая база данных, создаваемая на компьютере, состоит из простейших объектов, называемых полем и записью.

Совокупность полей и записей составляет более крупный объект – таблицу.

Поле – простейший объект базы данных, предназначенный для хранения параметра, описываемого объекта или процесса.

Поле характеризуется следующими параметрами: имя поля, формат данных, тип оформления.

Имя поля. Именовать поля принято в соответствии с предполагаемым назначением.

Формат данных. Этот параметр поля служит для задания типа данных и характеризуется тем же набором значений,

100

Параметр – признак или величина, характеризующая какое-либо свойство объекта и принимающая различные значения.

Параметры, описывающие количественные характеристики (вес, возраст, размер) называют величиной.

Параметры, описывающие качественные характеристики объекта (цвет, форма, вкус, материал), называются признаками.

Свойства объекта

Конкретные значения - Неконкретные субъективные

параметры (эмоциональные значения)

качественные количественные

(не числовое) (числовое)

значение значение

признаки величина

Каждый объект существует в определенных условиях, в которых проявляются его свойства и функциональные характеристики. Совокупность этих условий составляет среду.

Среда существования объекта влияет на сам объект. Он приспосабливается к окружающей обстановке, иногда, изменяя какие-либо свои свойства, выполняя новые действия.

Объект может изменить свое состояние, если попадает в другую среду.

9

Самый яркий пример круговорот воды в природе.

§4. Модель

Модель - это объект, который рассматривается вместо другого объекта с какой-то целью.

Модель – аналог (заместитель)оригинала, отражающий некоторые его характеристики.

Необходимость создания моделей:

• Для сохранения жизни и здоровья человека

• Уменьшение затрат материальных средств

• Для понимания сущности изучаемого объекта

• Для того, чтобы научиться управлять объектом

• Прогнозирование последствий

• Для отдыха

• Для решения прикладных задач

Разнообразие моделей определяется разнообразием целей, поставленных при их создании.

Моделирование - процесс создания и использования моделей.

Моделью может быть не только материальный объект, передающий свойства и действия реального объекта, но и математическая формула, чертеж, таблица, текст и т.д.

Информационная модель – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследования свойства этого объекта.

Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом.

Модель называется образно-знаковой, если эта модель является описанием моделируемого объекта в виде образов и знаков.

10

Программа – упорядоченная последовательность команд (инструкций), необходимых компьютеру для решения поставленной задачи.

Программирование (кодирование) – процесс составления программы для компьютера.

Первым алгоритмическим языком для создания компьютерных программ был АЛГОЛ. Очень скоро появились и другие языки: Фортран, ПЛ, Бейсик, Паскаль.

Процедура – вспомогательная программа, которая вызывается из другой программы.

Команда – предложение на языке программирования для указания действия объекту.

Правило записи команды – на первом месте пишется название, а затем указываются параметры.

Параметры команды – слово, число или выражение, уточняющее действие команды.

Программа имеет заголовок, в котором указано ее имя.

Программа содержит тело, в котором на языке программирования описан алгоритм.

Программа имеет конец, который является признаком завершения текста программы.

§27. База данных.

Базы данных, хотя они и не назывались так раньше, существовали и до появления компьютеров в библиотеках, архивах, фондах, справочных бюро и других подобных организациях в виде книг, справочников, брошюр, газет, журналов и т.д.

Под базой данных следует понимать совокупность специально организованных сведений, которые хранятся на каком-либо материальном носителе, например, бумаге,

99

Неполная форма ветвления

начало

Ввод исходных данных

Условие

да

нет

Оператор

Вывод результатов

конец

Блок-схема циклического алгоритма

начало

Ввод исходных данных

Условие

да

нет

Оператор 1

Вывод результатов

конец

Оператор 2

Оператор 3

98

Мысленная модель - это мысленный образ моделируемого объекта в памяти человека.

Документальная модель - это описание или изображение моделируемого объекта на бумаге, картоне или другом плоском носителе.

Компьютерная модель - это описание или изображение моделируемого объекта в памяти компьютера.

Информационная модель объекта представляет собой описание этого объекта, содержащее его название, а также названия и значения параметров, перечень действий, название среды его обитания.

Изменение в окружающем мире мы наблюдаем через последовательную смену состояний объекта. При этом говорят, что происходит некоторый процесс.

Процесс – последовательная смена состояния объекта.

11

§5. «Компьютер как средство обработки информации».

Этапы работы с информацией

ввод → преобразование → вывод

↓↑

Хранение

Слово «процессор» произошло от английского слова process (процесс; делать; обрабатывать)

Базовая конфигурация ПК - минимальный комплект аппаратный средств, достаточный для начала работы с компьютером: системный блок; монитор; клавиатура;

Системный блок – основной блок компьютерной системы.

В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к системному блоку снаружи, считаются внешними.

Процессор - устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера.

Назначение микропроцессора:

• Выполнять команды программы, находящейся в оперативной памяти.

• Координировать работу всех устройств компьютера

• В состав процессора обязательно входят:

• Устройство управления (УУ) - координирует работу всех устройств компьютера;

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - выполняет команды программы, находящейся в оперативной памяти;

• Регистры памяти - ячейки, в которые по очереди помещаются команды программы, по которой работает процессор и вся необходимая информация для их

12

Блок схема линейного алгоритма

начало

Ввод исходных данных

действие

. . .

действие

Вывод результата

конец

серия

Полная команда ветвления

Оператор 2

начало

Ввод исходных данных

Условие

да

нет

Оператор 1

Вывод результатов

конец

97

Перечень повторяющихся действий называется телом

цикла.

Различают два вида циклов: цикл «Пока» и цикл «Для каждого»

Структура цикла «Пока»:

Начало

Действие

Пока (условие), повторять:

Действие

……. Тело цикла

Действие

Конец цикла

Действие

Конец

Структура цикла «Для каждого»

Начало

Действие

Для каждого N от X до Y

Действие

……. Тело цикла

Действие

Конец цикла по

Действие

Конец

96

выполнения;

Шина данных служит для обмена информацией между устройствами компьютера, например, между оперативной памятью и контроллерами устройств.

Адресная шина используется процессором при чтении данных из оперативной памяти. По ней процессор сообщает оперативной памяти  адрес ячейки, из которой нужно считать данные. Информация по адресной шине передается только в одном направлении – от процессора к памяти.

Совокупность всех машинных команд, которые могут быть “поняты” и выполнены процессором, называется системой команд процессора.

Основные фирмы - производители процессоров - корпорация INTEL, Motorola, AMD

Регистр - это ячейка процессора, в которой хранится машинное слово. Машинное слово представляет собой некоторое число или команду, записанную в двоичном коде. Существует много разнообразных процессоров и у каждого свои регистры. Регистры различают по размеру и назначению. Бывают регистры 8-, 16-, 32-, 64-разрядные. Это значит, что в регистр помещается соответственно 8, 16, 32, 64 бита двоичной информации. Размер регистра определяет одну из характеристик процессора - разрядность.

Разрядность - число одновременно обрабатываемых битов.

Тактовая частота (быстродействие) - скорость передачи информации между устройствами компьютера, количество выполняемых команд в секунду (измеряется в герцах).

13

Память компьютера – совокупность устройств, для хранения информации. Она должна обеспечивать выполнение операций сохранения (записи) данных и ее восстановление (чтение).

Чтение (считывание) – процесс получения информации из памяти.

Запись (сохранение) – процесс помещения инфор-мации в память.

Доступ к памяти – процесс обращения к устройству памяти для чтения или записи информации.

Время доступа к памяти – время, необходимое для чтения из памяти или записи в память минимальной порции информации.

Объем (емкость) памяти – максимальное количество информации, которое можно в ней сохранить.

Единицами измерения объема памяти могут быть единицы измерения информации, т.е. бит, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт.

Ячейка памяти – элемент памяти, предназначенный для хранения минимальной порции информации.

Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес.

При обмене информацией с памятью процессор обращается к ячейкам памяти по их адресам.

Адресом ячейки является номер ячейки в памяти.

Постоянная память – устройство для долговременного хранения программ и данных.

Для обозначения постоянной памяти используются следующие аббревиатуры:

• ПЗУ – постоянно запоминающее устройство

ROM – Read Ouly Memory (память только для чтения).

14

Алгоритм называется разветвляющимся, если порядок выполнения шагов алгоритма изменяется в зависимости от заданных условий.

Условие может принимать значение «истина», когда оно выполнено, или «ложь», когда оно не выполнено. От значения условия зависит наше дальнейшее поведение.

Условие – выражение, находящееся между словом «если» и словом «то» и принимающее значение «истина» или «ложь».

Структура условного предложения:

Если (условие), то (действие), иначе (действие).

Условие всегда должно соответствовать такому вопросу, на который можно ответить только «да» или «нет».

В зависимости от значения условия выполняется либо действие указанное после слова «то», либо действие указанное после слова «иначе».

Структура полной формы ветвления:

Если (условие), то:

Оператор 1

Иначе:

Оператор 2

Конец ветвления

Структура неполной формы ветвления:

Если (условие), то:

Действие

Конец ветвления

Циклический алгоритм – описание действий, которые должны повторяться указанное число раз или пока не выполнено заданное условие.

95

путей, по которым может реализовываться алгоритм.

• Цикличность алгоритма – заключается в том, что фактическое количество операций, которые должны быть выполнены, превышает количество операций, содержащихся в записи алгоритма.

Способы записи алгоритмов

Словесно-формульный (естественный язык) – используется на начальных этапах изучения алгоритмов и предназначен для исполнения алгоритма человеком. Форма записи команд – произвольная.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

• строго не формализуемы;

• страдают многословностью записей;

• допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический – это способ представления алгоритма с помощью геометрических фигур (блок – схема).

Алгоритмизация – процесс разработки алгоритма (плана действий) для решения задачи.

Линейные алгоритмы.

Алгоритм называется линейным, если все его действия выполняются последовательно друг за другом от начала до конца.

Блок-схемой называется наглядное графическое изображение алгоритма, когда отдельные его действия (этапы) изображаются при помощи различных геометрических фигур (блоков) и связи между этапами указываются при помощи стрелок, соединяющих эти фигуры.

94

• Информация, записанная в ROM, доступна только для чтения. Ее невозможно изменить, она сохраняется при выключении питания компьютера, т.к. микросхемы ROM являются энергонезависимыми.

При запуске компьютера работает программа автотестирования (POST).

Для управления работой базовых устройств – клавиатуры, монитора – нужны программы, которые также нет необходимости менять. Эту программу записанную в постоянную память, называют BIOS (система управления базовыми устройствами ввода-вывода)

В компьютере должна быть программа, осуществляющая запуск операционной системы Windows.

Оперативная память – устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.

Для обозначения оперативной памяти используются следующие аббревиатуры:

• ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

• RAM – Random Access Memory (память с произвольным доступом)

Такой вид внутренней памяти выполняемый в виде микросхем, является энергозависимым, т.е. работает только при включенном питании компьютера. При выключении питания информация в оперативной памяти стирается.

Для увеличения производительности компьютера используется промежуточная память, которая получила название кэш-память.

Название «КЭШ» происходит от английского cache тайник, склад.

15

«Секретность» кэша заключается в том, что он невидим для пользователя и данные, хранящиеся там, недоступны для прикладного программного обеспечения.

Основная идея работы кэш-памяти заключается в том, что извлеченные из ОЗУ данные или команды копируются в кэш.

Одновременно в специальном каталоге запоминаются адреса ячеек оперативной памяти, где хранилась эта информация. Если эти данные потребуются повторно, то уже не надо будет терять время на обращение в ОЗУ – их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее.

Для долговременного хранения информации используется внешняя память.

Носитель информации – материальный объект, способный хранить информацию.

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и т. д.).

Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки.

Форматирование диска – процесс магнитной разметки диска на дорожки и сектора.

Гибкие магнитные диски (floppy disk) помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой.

16

4) результативность

5) конечность

Дискретность (от лат. discretus разделенный, прерывистый). Это свойство указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.

Детерминированность (от лат. Determinate – определенность, точность). Это свойство указывает, что

любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.

Массовость. Это свойство показывает, что один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными.

Результативность. Это свойство требует, чтобы в алгоритме не было ошибок.

Конечность. Это свойство определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.

Критерии качества алгоритма

• Связанность – определяется количеством промежуточных результатов, подлежащих запоминанию.

• Объем алгоритма – количество операций (шагов), которые необходимо выполнить для достижения конечного результата.

• Длительность решения – определяется как количеством, так и сложностью шагов.

• Разветвленность алгоритма – характеризует логическую сложность и определяется количеством

93

объекты этого класса от других.

Каждый следующий нижестоящий уровень выделяется из вышестоящей группы объектов на основании совпадения одного или нескольких признаков. На нижнем уровне располагаются конкретные экземпляры выделенных подклассов.

§26. Алгоритмы и программы.

Алгоритм – это точное и понятное предписание испол-нителю совершить последовательность действий над заданными объектами, приводящее исполнителя после конечного числа шагов к достижению указанной цели или решению поставленной задачи.

Исполнитель алгоритма – человек или устройство (в част-ности, процессор ЭВМ), умеющий выполнять определённый набор действий.

Исполнитель является средством реализации алгоритма.

Исполнителя характеризуют:

• Среда – это обстановка, в которой работает исполнитель.

• Система команд исполнителя – набор понятных исполнителю команд.

После вызова команды исполнитель совершает элемен-тарное действие

Отказы

Возникают при вызове команды в недопустимом для данной команды состоянии среды.

Свойства алгоритма:

1) дискретность (прерывность)

2) определённость (детерминированность)

3) массовость

92

Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт.

Жесткие магнитные диски представляют собой один или несколько дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью.

Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации.

На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах.

Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.

Файлом называется информация, хранящаяся на внешнем носителе и имеющее собственное имя. Аппаратные средства (собственно само устройство ввода и управляющее устройство – контроллер) для преобразования информации из формы понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Работа любого аппаратного средства требует программного управления. Для устройств ввода (устройств вывода) управляющие программы называются ДРАЙВЕРАМИ.

17

Мыши бывают: механические, оптические, беспроводные.

Манипуляторы: трекбол, джойстик, руль, сенсорный экран, световое перо, дигитайзер.

Сканеры бывают: черно-белые (до 64 оттенков серого), цветные (256 – 16 млн. цветов, ручные, портативно-страничные, планшетно-офисные , сетевые (скоростные), широкоформатные

Клавиатуры бывают: механические, полумеханические, мембранные

Устройства вывода – аппаратные средства для преобразования компьютерного (машинного) представления информации в форму понятную человеку.

Монитор – устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.

Видеокарта, или видеоадаптер, устанавливается на системной плате в системном блоке компьютера и поставляется с набором программ-драйверов.

Монитор, видеоадаптер и набор программ-драйверов образуют видеосистему персонального компьютера.

Классификация принтеров по технологии печати: матричные, струйные, лазерные.

Внутри системного блока располагаются следующие уст-ройства: микропроцессор; внутренняя память компьютера; дисководы – устройства внешней памяти; системная шина; электронные схемы, обеспечивающие связь различных ком-понентов компьютера; электромеханическая часть компью-тера, включающая блок питания, системы вентиляции, индикации и защиты.

18

информация в учебниках.

Словесные модели могут описывать ситуации, события, процессы, происходящие в жизни.

Создавая словесные модели, нельзя забывать о пользе и наглядности графической информации. Поэтому в книгах, учебниках словесные модели дополняются рисунками, схемами и другими видами графики.

Структурой называют взаимное расположение составных частей чего-либо.

Структура данных – это совокупность элементов информации, находящихся в определенной, заранее заданной взаимосвязи, а также способ описания такой взаимосвязи. Или, иначе говоря, структура – это совокупность упорядоченных данных.

Можно выделить несколько видов наиболее простых информационных структур:

• Таблицы

• Схемы

• Блок-схемы

Классификация используется для того, чтобы распреде-лять объекты на группы по сходным признакам и наиболее часто представляется в виде схемы.

Внешне схема классификации напоминает перевер-нутое дерево, за что и получила название иерархической (древовидной).

В иерархической схеме каждый объект имеет только одного порядка (входит в один класс верхнего уровня) и может иметь несколько потомков (классов нижнего уровня).

Самый верхний уровень (корень дерева) не имеет предка и задает основные признаки, позволяющие отличить

91

§25. Моделирование

Моделирование – это исследование объектов путем

построения и изучения их моделей.

Попробуем назвать причины создания моделей.

1. Оригинала может не существовать в действитель-ности.

2. Модель, являющаяся упрощенным представлением объекта, позволяет изучать некоторые интересующие исследователя свойства.

3. Модель позволяет исследовать не один конкретный объект, а целый класс объектов, обладающих набором исследуемых свойств.

4. Оригинал может быть недоступен исследователю по каким-либо причинам.

Основные этапы моделирования:

1. Постановка задачи.

2. Цели моделирования

3. Формализация задачи

4. Разработка модели (информационная, математическая, графическая и т.д.)

5. Компьютерная модель

6. Компьютерный эксперимент

7. Анализ результатов моделирования.

Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды.

Одним из видов знаковых моделей являются словесные модели – это описание мысленной модели на естествен-ном языке.

Важно понять следующее: то, что описано словами, уже является моделью, потому что словесное описание – это более или менее точное отражение оригинала.

Наиболее знакомый вам пример словесных моделей – это

90

Технической (аппаратной) основой персонального компьютера является системная, или материнская, плата.

Системная плата является главной платой в системном блоке компьютера. На ней расположены важнейшие микросхемы – процессор и память.

Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.

Магистраль (системная шина) включает в себя: шину данных; шину адреса; шину управления.

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы показывают, какую операцию – считывание или запись информации нужно производить, синхронизируют обмен данными и т.д.

Связь компьютера с различными устройствами ввода и вывода осуществляется через порты. Для некоторых устройств, предусмотрено внешнее подключение к портам через разъемы, которые обычно тоже называют портами. Эти разъемы расположены на тыльной стороне системного блока.

Дисководы гибких, жестких и лазерных дисков устанавливаются и подключаются внутри системного блока.

Порты бывают последовательные и параллельные.

К параллельному порту подключаются принтер, сканер.

Последовательные порты используются для подключения к системному блоку мыши, модемов и многих других устройств.

19

Принцип открытой архитектуры – правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.

§6. Системная среда

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Операционная система (operating system — ОС) – базовый комплекс программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файловой системой, ввод и вывод данных с помощью периферийных устройств, а также выполнение прикладных программ. устройств, а также выполнение прикладных программ.

Ядро операционной системы - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам доступ к этим ресурсам.

Это часть операционной системы:

- постоянно находящаяся в оперативной памяти;

- управляющая всей операционной системой;

- содержащая: драйверы устройств, подпрограммы управления памятью, планировщик заданий;

- реализующая системные вызовы и т.п.

Файловая система - часть операционной системы, обеспечивающая запись и чтение файлов на дисковых носителях.

Минимальным адресуемым элементом носителя информации (диска) является кластер - единица хранения 20

Полное количество символов алфавита принято называть мощностью алфавита.

При алфавитном подходе к измерению информации количество информации зависит не от содержания, а от размера текста и мощности алфавита.

Количество информации, передаваемое за единицу времени, есть скорость передачи информации или скорость информационного потока.

Очевидно, эта скорость выражается в таких единицах, как бит в секунду (бит/с), байт в секунду (байт/с), килобайт в секунду (Кбайт/с) и т.д.

89

такое сообщение содержит информацию.

Отсюда следует вывод, что сообщение информативно (т.е. содержит ненулевую информацию), если оно пополняет знания человека.

Для того чтобы сообщение было информативно оно должно еще быть понятно.

Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными.

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации.

Неопределенность знаний о некотором событии — это количество возможных результатов события.

Формула вычисления кол-ва информации

Если обозначить возможное количество событий, или, другими словами, неопределенность знаний N, а буквой I количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий, то можно записать формулу: 2^I = N

Познакомимся с способом измерения информации, который не связывает количество информации с содержанием сообщения, и называется он алфавитным подходом.

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.

Все множество используемых в языке символов будем традиционно называть алфавитом.

88

данных на гибких и жестких дисках. Это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

Кластер содержит несколько рядом стоящих секторов.

Каталог – файл, содержащий список файлов в этом каталоге. Каталог — это контейнер для файлов.

В состав операционной системы входит специальная программа – командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.

В состав операционной системы входят драйверы устройств – специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.

Интерфейс – совокупность средств и правил, которые обеспечивают взаимодействие устройств, программ и человека.

Графический интерфейс – пользовательский интерфейс, в котором для взаимодействия человека и компьютера применяются графические средства.

Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д.

Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система. Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так

21

и работе ее отдельных модулей.

Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка, называется системным.

После включения питания процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-On Selft Test). Производится тестирование работоспособности процессора и других аппаратных средств. В процессе тестирования выдаются краткие диагностические сообщения. После этого специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы (программа Master Boot).

Происходит поочередное обращение к имеющимся дискам. Когда обнаруживается системный диск и Master Boot оказывается на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление компьютером. Программа ищет файлы операционной системы загружает их в оперативную память. Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение Non system disk и компьютер «зависает», т.е. загрузка операционной системы прекращается и компьютер остается неработоспособным.

Для запуска операционной системы необходимо включить питание компьютера, кнопку запуска, затем из предложенных операционных систем выбрать операционную систему Alt Linux, ввести имя пользователя (skola) и пароль (shkola).

Рабочий стол – экран монитора после загрузки операционной системы.

22

Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.

На практике же, для сохранения информации о цвете каждой точки цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита) - по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей.

Таким образом, каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 2⁸=256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из 16 777 216 цветов.

Такой набор цветов принято называть True Color (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени.

§24. Содержательный и алфавитный подход к измерению информации

Для человека информация — это знания человека. Рассмотрим вопрос с этой точки зрения.

Получение новой информации приводит к расширению знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что

87

§23. Двоичное кодирование изображений и звука.

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.

Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue).

86

Объекты рабочего стола:

• Домашняя папка

• Корзина

• Панель задач с кнопкой пуск.

• Различные индикаторы, расположенные на панели задач.

Основные приемы работы с мышью:

• Указать

• Выделить

• Переместить

• Открыть

Виды меню:

А) по форме доступа:

• Открытое (все возможности представлены на экране)

• Скрытое – раскрывающееся (на экране есть только заголовок меню)

• Контекстное (на экране нет даже заголовка – открывается щелчком правой кнопки мыши)

Б) по уровню доступа:

• Главное – основное (представлены основные режимы работы и заголовки скрытых – вложенных меню)

• Вложенное (представляют дополнительные возможности)

В) по форме представления:

• Текстовое (возможности описаны короткими фразами)

• Графическое (возможности представлены картинками)

23

• Смешанное (текст + картинка)

Действия с меню:

• Раскрыть

• Выбрать пункт меню

• Включить контекстное меню.

В контекстном меню набор команд меняется в зависимости от объекта (контекста) на котором оно вызывается.

Буфер обмена – это специально выделенная область памяти, в которую можно на время поместить объект, а затем извлечь его от туда.

Команда копировать – помещает в буфер обмена копию объекта. Оригинал при этом остается на месте.

Команда вырезать – помещает в буфер обмена непосредственно сам объект в первоначальном месте он исчезает.

Команда вставить – извлекает объект из буфера обмена и помещает его туда, где в данный момент находится курсор мыши.

§7. Роль и структура окон

Окно — обрамленная часть экрана, в которой отобража-ется приложение, документ или сообщение.

Окно является активным (текущим, если с ним в данный момент работает пользователь. В противном случае окно будет пассивным.

Над объектом «окно» можно выполнять ряд действий: открыть, закрыть, свернуть,.. переместить, изменить размер.

Рассмотрим стандартный набор элементов, которые могут встретиться в любом окне.

24

алфавита.

В настоящее время существует 5 разных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Mac, ISO).

В настоящее время получил широкое распространение новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ два байта. С его помощью можно закодировать 65536 (2¹⁶= 65536 ) различных символов.

Обратите внимание!

Цифры кодируются по стандарту ASCII в двух случаях – при вводе-выводе и когда они встречаются в тексте. Если цифры участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразо-вание в другой двоичных код

85

Способы кодирования и декодирования информации в

компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

1 символ – 1 байт (8 бит)

Для кодирования одного символа требуется один байт информации.

Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, получаем, что с помощью 1 байта можно закодировать 256 различных символов.

§22. Двоичное кодирование текстовой информации

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставиться в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255).

Важно, что присвоение символу конкретного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей.

Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера (коды), называется таблицей кодировки.

Для разных типов ЭВМ используются различные кодировки. С распространением IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки ASCII (American Standart Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для информационного обмена.

Стандартной в этой таблице является только первая половина, т.е. символы с номерами от 0 (00000000) до 127 (0111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы.

Остальные 128 кодов используются в разных вариантах. В русских кодировках размещаются символы русского

84

Граница окна — линия, которая его обрамляет. С помощью мыши можно изменять размеры окна.

1. Строка заголовка — строка в которой выводится имя приложения или документа.

2. В правом верхнем углу расположены кнопки управления окном: кнопка Свернуть; кнопка Развернуть на полный экран или кнопка Восстановить до прежних размеров (если окно занимает весь экран); кнопка Закрыть.

3. Кнопка в левом верхнем углу окна вызывает системное меню, которое содержит стандартный набор команд управления окном: восстановить, переместить, свернуть, развернуть, изменить размер, закрыть.

4. В рабочем поле окна размещаются другие окна или результат работы пользователя.

5. Строка основного меню содержит имена меню. Работа в большинстве программ основана на выборе команд в этом меню.

6. Панель инструментов представляет собой набор командных кнопок для быстрого выбора команд мышью.

7. Строка состояния отображает информацию о режимах работы приложения или о состоянии объектов окна.

8. Полосы прокрутки по вертикали и горизонтали используются для просмотра содержимого окна.

Среди многообразия окон выделим три основных вида в зависимости от назначения окна: окно диалога, окно приложения и окно документа.

Окно диалога сообщает пользователю определенную информацию и предлагает ввести параметры, уточняющие выбранное действие.

25

Окно приложения является интерфейсом конкретной программы.

Окно документа предназначено для отображения документа, открытого в приложении. Оно находится внутри окна приложения.

§8. Рабочий стол

В любой системной среде пользовательский интерфейс реализован с помощью графического объекта Рабочий стол. Он представляет собой изображение на экране монитора, которое появляется после загрузки операционной системы.

В системной среде Alt Linux обязательными объектами рабочего стола являются: домашняя папка и корзина.

Домашняя папка позволяет пользователю получать доступ ко всем папкам и файлам, к различным устройствам компьютера.

Корзина предназначена для временного хранения удаленных папок и файлов подобно корзине для бумаг. Пока корзину не очистили, еще есть возможность вернуть то, что было удалено по ошибке.

Вдоль нижней кромки экрана тянется строка — это Панель задач, которая тоже является объектом Рабочего стола. С ее помощью можно управлять программной средой и следить за ее состоянием. Название любой запущенной задачи появляется в этой строке.

Справа на панели задач расположены системные часы. Рядом с часами. Здесь же находится индикатор клавиатуры.

Слева на Панели задач находится кнопка Меню запуска приложений и правее кнопки управления рабочими столами, а также диспетчер файлов.

26

Соответствие десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной систем счисления