Информатика
Покупка
Тематика:
Общая информатика
Автор:
Исаев Андрей Львович
Год издания: 2016
Кол-во страниц: 58
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-4540-0
Артикул: 803674.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Представлены разделы информатики, охватывающие основные вопросы теории информации, функционирования аппаратного обеспечения, алгоритмизации, принципы работы различных программных продуктов, устройства вычислительных сетей и основы теории баз данных. Изложены основные приемы программирования, используемые студентами на практических занятиях, а также при самостоятельной работе.
Для студентов первого курса машиностроительных специальностей, изучающих дисциплину "Информатика" в 1-м семестре.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.03: Информатика
- ВО - Специалитет
- 00.05.03: Информатика
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана А.Л. Исаев Информатика Конспект лекций
УДК 004 ББК 32.97 И85 Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/199/book1547.html Факультет «Информатика и системы управления» Кафедра «Программное обеспечение ЭВМ и информационные технологии» Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия Исаев, А. Л. И85 Информатика. Конспект лекций : учебное пособие / А. Л. Исаев. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 54, [6] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4540-0 Представлены разделы информатики, охватывающие основные вопросы теории информации, функционирования аппаратного обеспечения, алгоритмизации, принципы работы различных программных продуктов, устройства вычислительных сетей и основы теории баз данных. Изложены основные приемы программирования, используемые студентами на практических занятиях, а также при самостоятельной работе. Для студентов первого курса машиностроительных специальностей, изучающих дисциплину «Информатика» в 1-м семестре. УДК 004 ББК 32.97 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-4540-0 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016
Предисловие В конспекте лекций представлен материал лекций, читаемых студентам машиностроительных специальностей на факультетах «Машиностроительные технологии», «Специальное машинострое- ние», «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н. Э. Баумана, изуча- ющим дисциплину «Информатика». Информатика является базовой учебной дисциплиной, охваты- вающей сведения о технических, программных и алгоритмических средствах организации современных информационных систем. Формирует у обучаемого определенный кругозор, объем знаний, уровень алгоритмического мышления, а также практические навы- ки работы с конкретными программными системами. Цель преподавания дисциплины состоит в освоении студента- ми современных информационных технологий, в формировании представления о задачах, реализуемых с их помощью, и методах их решения, в развитии алгоритмического мышления. Дисциплина реализует базовую подготовку по программированию, рассчитан- ную на студентов младших курсов. Студент, приступающий к изучению дисциплины, должен об- ладать: • культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, целей и выбору путей их достижения; • способностью применять основные методы и средства полу- чения, хранения, переработки информации. Иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией, в том числе в глобальных компьютерных сетях; • знанием английского языка, способностью воспринимать научно-техническую информацию из зарубежных первоисточников; • навыком учитывать современные тенденции развития вычис- лительной техники, информационных технологий; • умением применять современные программные средства вы- полнения и редактирования изображений;
• способностью строить математические модели технологиче- ских процессов и оборудования, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования. Задачами преподавания дисциплины является изучение: • современных технических и программных средств взаимо- действия с компьютером; • современных технологий сбора, представления, хранения, обработки и передачи информации с использованием компью- теров; • методов разработки алгоритмов и приложений; • особенностей технологий структурного и объектно-ориенти- рованного программирования; • языка программирования высокого уровня; • методов тестирования и отладки разрабатываемых прило- жений. Изучение дисциплины предполагает, что предварительно уже освоены в рамках школьного курса следующие дисциплины: • основы информатики; • математика; • иностранный язык (английский). В предлагаемом конспекте лекций рассмотрены разделы информатики, определяющие базовый уровень подготовки специ- алистов: основы информационной культуры, современные техни- ческие средства и программный инструментарий новых информа- ционных технологий (системное и прикладное программное обес- печение, инструментарий создания программных продуктов), принципы функционирования вычислительных сетей и основы теории баз данных. Изложены также базовые основы алгоритми- зации, необходимые студентам для освоения программирования. Приведены примеры типовых алгоритмов. Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей процессов обработки информации: создания, передачи, хранения и использования в различных сферах человеческой деятельности. Прикладные задачи связаны с разработкой методов, необходимых для реализации информационных процессов с использованием технических средств. После освоения дисциплины «Информатика», основу которой наряду с лекциями составляют и практические занятия, студент должен приобрести определенные знания, умения и навыки.
Студент должен знать: • методы представления информации в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ) и выполнения арифметических и логических операций над двоичными числами; • принципы работы технических и программных средств в информационных системах; • типовые алгоритмы решения задач; • язык программирования; • среду программирования. Студенту следует уметь: • разрабатывать алгоритмы и кодировать их на языке программирования; • проводить оценку функциональных возможностей компьютеров; • использовать современные информационные технологии и инструментальные средства для решения различных задач. Студенту необходимо иметь навыки: • самостоятельной работы с учебной и справочной литературой; • использования программных комплексов и прикладных программ вычисления на компьютере; • разработки алгоритмов и кодирования приложений для решения профессиональных задач; • тестирования и отладки приложений; • представления результатов в удобном для пользователя виде, создания диалоговых и графических приложений. Автор выражает благодарность студентам, принявшим участие в создании данного конспекта лекций: Аносову Артему, Арбузову Петру, Воронцову Владимиру, Ишмаеву Руслану, Пивоваровой Светлане, Юркову Евгению.
Л е к ц и я 1 Информация и информатика Информация — сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях, процессах независимо от формы их представления. Свойства информации: 1) атрибутивные (без них информация не существует); 2) прагматические (характеризуют степень полезности информации); 3) динамические (характеризуют изменение информации с течением времени). Различают две формы атрибутивности: • непрерывность (возможность «сливаться» с ранее накопленной информацией); • дискретность (информация характеризует отдельные данные и свойства объектов). Прагматический аспект связан с новизной, ценностью, полнотой, актуальностью, доступностью, достоверностью информации. К динамическому аспекту относится: • накопление информации; • старение информации. Объем используемой человеком информации в мире постоянно растет. Далее показана динамика роста человеческих знаний, а именно, как удваивалась их общая сумма. Количество лет Год Каждые 50 лет .................................................. до 1800 г. Каждые 10 лет .................................................. до 1950 г. Каждые 5 лет .................................................... до 1970 г. Ежегодно........................................................... до 1990 г. Этому способствовали информационные революции (табл. 1.1), в ходе которых существенно менялись средства и способы хранения, распространения информации, ее доступность.
Таблица 1.1 Информационные революции Информационная революция Причина Время Первая Появление языка и членораздельной речи 10 тыс. лет до н. э. Вторая Появление письменности 3 тыс. лет до н. э. Третья Книгопечатание VII в. н. э. Четвертая Телефон, телеграф, радио, фотография, кинематограф, телевидение Конец XIX — начало XX в. Пятая Появление ЭВМ Середина XX в. Современное общество называется информационным, поскольку большинство работающих людей занято обработкой информации. При накоплении большого объема информации и неспособности человека ее обработать возникает информационный кризис. Преодоление информационного кризиса обеспечивается информатизацией общества, которая представляет собой процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей человека. В этом процессе базовой технической составляющей является вычислительная техника, которая позволяет автоматизировать (т. е. ускорить и упростить) обработку информации. Формы представления информации (рис. 1.1): • непрерывная (аналоговая). Характеризует процесс, который не имеет перерывов и может изменяться в любой момент времени на любую величину (например, музыка); • прерывистая (дискретная, цифровая). Характеризует процесс, который может изменяться лишь в определенные моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения. Большинство современных компьютеров обрабатывает информацию в виде последовательности электрических сигналов только двух определенных уровней (например, высокого и низкого), двоичных сигналов, т. е. являются цифровыми средствами передачи информации.
Рис. 1.1. Представление информации различными типами сигналов: а — цифровой сигнал; б — аналоговый сигнал Аналогом цифрового сигнала в информатике является бит (bi- nary digit — двоичный разряд), который может принимать только одно из двух возможных значений (например, 0 и 1; +, – и т. д.). Бит — минимальная единица информации. Более крупная единица — байт (последовательная комбинация из 8 бит). Байт позволяет получать уже не две, а 256 возможных комбинаций. Другие более крупные единицы: 1 килобайт = 1024 байта; 1 мегабайт = 1024 килобайта; 1 гигабайт = 1024 мегабайта; 1 терабайт = 1024 гигабайта. Информатика — техническая наука, занимающаяся способами создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, принципами функционирования этих средств и методами управления ими. Термин «информатика» произошел от слияния двух французских слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (Наука о компьютерной технике). Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).
Данные — зарегистрированная (зафиксированная) определенным образом информация, представленная в некоторой форме (формализованном виде), что обеспечивает ее хранение, обработку и передачу. Регистрация информации возможна различными способами: изменением магнитных, оптических, химических свойств материалов. Основные операции с данными: сбор данных; фильтрация; преобразование; транспортировка; архивация и т. д. Представление данных. Системы счисления Наиболее распространенные числовые данные могут быть представлены в различном виде. Вид этот определяется используемой системой счисления. Система счисления — совокупность приемов и правил пред- ставления чисел в виде конечного числа символов. Система счис- ления имеет свой алфавит (упорядоченный набор цифр и букв) и совокупность операций образования чисел из этих символов. Си- стемы счисления разделяют на непозиционные и позиционные. Непозиционная система счисления — система, в которой цифры не меняют своего количественного эквивалента в зависи- мости от местоположения (позиции) в записи числа. К непозици- онным системам счисления относится, например, система римских цифр, основанная на употреблении латинских букв: I — 1; V — 5; X — 10; L — 50; C — 100; D — 500; M — 1000. Значение числа в этой системе определяется как сумма или разность цифр в числе (если меньшая цифра стоит перед большей, то она вычитается, а если после — прибавляется). Например, чис- ло 1998 записывается как MCMXCVIII. Непозиционные системы счисления обладают следующими недостатками: • сложность представления больших чисел (больше 10 000); • сложность выполнения арифметических операций над числа- ми, записанными с помощью этих систем счисления. Позиционная система счисления — система, в которой коли- чественный эквивалент цифры зависит от ее положения в числе (чем «левее» цифра в записи числа, тем ее значение больше). Ос- нование позиционной системы счисления это количество разных символов в ее алфавите; количество цифр и символов, применяю-
щихся для изображения чисел в этой системе. Например, в двоич- ной системе счисления используется две цифры: 0 и 1, в восьме- ричной — восемь: 0, 1, …7, в десятичной системе счисления ис- пользуется десять цифр: 0, 1, …, 9. Сравнение записи чисел в раз- ных системах счисления представлено в табл. 1.2. Таблица 1.2 Сравнение записи чисел в трех системах счисления Десятичная Восьмеричная Двоичная 0 0 0 1 1 1 2 2 10 3 3 11 4 4 100 5 5 101 6 6 110 7 7 111 8 10 1000 9 11 1001 10 12 1010 Наиболее используемой системой счисления является десятич- ная система счисления, а для представления чисел в большинстве современных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) исполь- зуется двоичная система счисления. Правило перевода числа из десятичной системы в двоичную систему счисления: перевод целой части совершают делением на основание системы, в которую переводим (в нашем случае делим на 2), а дробной части — умножением на это основание. Операции выполняются в десятичной системе. Остатки от деления собира- ются в обратном порядке. Пример: перевести число 100 в двоичную систему счисле- ния (рис. 1.2). Решение: представим перевод числа в виде столбца, каждая строка которого содержит частное и остаток от деления данно- го числа на основание двоичной системы счисления n = 2.
Доступ онлайн
В корзину