Информационные технологии. Ч.2
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Прикладные информационные технологии
Издательство:
Российский университет транспорта
Автор:
Герштейн Юрий Моисеевич
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 143
Дополнительно
В учебном пособии кратко представлены основные темы лекций в рамках курса «Информационные технологии» - семестр 2. Цель курса - дать знания основ информатики, включающие понятия информации и организации
информационных потоков в обществе, вопросы создания вычислительных устройств. Конспект лекций разделен на отдельные главы в соответствии с планом лекций курса «Информационные технологии» - семестр 2 и рассчитан на студентов бакалавриата кафедры «Инновационные технологии».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА
(МИИТ)»
Институт транспортной техники и систем управления
Кафедра «Инновационные технологии»
Ю.М. Герштейн
Информационные технологии
Часть II
Конспект лекций
Москва – 2018
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА
(МИИТ)»
Институт транспортной техники и систем управления
Кафедра «Инновационные технологии»
Ю.М. Герштейн
Информационные технологии
Часть II
Конспект лекций
для бакалавриата по направлению «Инноватика»
Москва – 2018
УДК 658
Г42
Герштейн Ю.М. Информационные технологии. Ч.2:
Конспект лекций. – М.: РУТ (МИИТ), 2018. – 143 с.: ил.
В учебном пособии кратко представлены основные
темы
лекций
в
рамках
курса
«Информационные
технологии» - семестр 2.
Цель курса - дать знания основ информатики,
включающие
понятия
информации
и
организации
информационных потоков в обществе, вопросы создания
вычислительных устройств.
Конспект лекций разделен на отдельные главы в
соответствии с планом лекций курса «Информационные
технологии» - семестр 2 и рассчитан на студентов
бакалавриата кафедры «Инновационные технологии».
Рецензенты:
Доцент
кафедры
«Управление
инновациями»
ФГБОУ ВО «Государственный университет управления»,
к.э.н., доцент В.Н.Гришин.
Доцент
кафедры
«Машиноведение,
проектирование,
стандартизация и сертификация»
ИТТСУ РУТ (МИИТ), к.т.н. В.В.Козлов
© РУТ (МИИТ), 2018
Содержание Лекция 1 Алгоритм и алгоритмическая система ............................. 8 1.1 Понятие алгоритма .......................................................... 8 1.2 Алгоритмические языки ............................................... 10 1.3 Алгоритма и его свойства ............................................. 11 1.4 Язык ................................................................................ 12 1.5 Словесный алгоритм ..................................................... 13 1.6 Алгоритм и алфавит ...................................................... 14 1.7 Кодирующее отображение ........................................... 16 1.8 Обратимость кодирования ............................................ 17 1.9 Нормальное кодирование ............................................. 18 1.10 Алфавитный оператор................................................. 19 1.11 Задание алгоритма ....................................................... 20 1.12 Свойства алгоритма .................................................... 21 1.13 Алгоритмическая система .......................................... 22 Лекция 2 Способы задания алгоритмов ......................................... 26 2.1 Рекурсивная функция .................................................... 26 2.2 Машины Тьюринга и Поста ......................................... 27 2.3 Нормальные алгорифмы Маркова ............................... 31 2.4 Операторные системы ................................................... 35 2.5 Операторные алгоритмы Ван Хао ............................... 36 2.6 Блок-схемный метод ..................................................... 38
Лекция 3 Компьютерная обработка информации ......................... 42 3.1 Данные ............................................................................ 42 3.2 ЭВМ – компьютер ......................................................... 43 3.3 АВМ ................................................................................ 43 3.4 ЦВМ ................................................................................ 46 3.5 ГВМ ................................................................................ 47 3.6 Hardware & Software...................................................... 47 3.7 Процесс .......................................................................... 48 3.8 Пользователь – компьютер ........................................... 50 3.9 Этапы решения задач .................................................... 53 3.10 Поколения ЭВМ .......................................................... 55 3.11 СуперЭВМ ................................................................... 59 Лекция 4 Средства обработки информации ................................... 60 4.1 Классификация .............................................................. 60 4.2 Программное обеспечение (ПО) .................................. 65 4.3 Системное ПО................................................................ 66 4.4 Классификация ОС ........................................................ 68 4.5 Microsoft Windows – история ....................................... 69 4.6 Mac OS ............................................................................ 70 4.7 Linux ............................................................................... 71 4.8 Сетевое ПО .................................................................... 72 4.9 Операционные оболочки .............................................. 72
4.10 Сервисное ПО .............................................................. 72 4.11 Инструментальное ПО ................................................ 73 4.12 Языки программирования .......................................... 73 4.13 Трансляция ................................................................... 74 4.14 Системы программирования ...................................... 75 4.15 Прикладное ПО ........................................................... 76 Лекция 5 Представление информации в ЭВМ ............................... 78 5.1 Преобразование аналоговой информации в цифровую ............................................................................................... 78 5.2 Дискретизация ............................................................... 78 5.3 Квантование ................................................................... 79 5.4 Погрешность квантования ............................................ 80 5.5 Кодирование .................................................................. 81 5.6 Пример АЦП .................................................................. 81 5.6 АЦП - ЦАП .................................................................... 82 ............................................................................................... 83 5.7 Принципы фон Неймана ............................................... 83 5.8 Схема вычислительной машины фон Неймона ..... 87 5.9 Архитектура ЭВМ ......................................................... 88 5.10 Структура ЭВМ ........................................................... 88 5.11 Процессор ..................................................................... 89 5.12 Команда процессора .................................................... 90 5.13 Архитектура ПК ....................................................... 91
Лекция 6 Современный компьютер ................................................ 93 6.1 История развития ЭВМ ................................................ 93 6.2 Структура ЭВМ ............................................................. 95 6.3 Архитектура ЭВМ ......................................................... 96 6.4 Интерфейс ...................................................................... 97 6.5 Структурная схема ЭВМ .............................................. 98 6.6 Устройства ввода информации .................................... 99 6.7 Устройства вывода информации ............................... 101 6.8 Комбинированные устройства ввода - вывода ......... 105 6.9 Индивидуальные устройства вывода информации .. 105 Лекция 7 Сетевые технологии ....................................................... 106 7.1 Локальная сеть ............................................................. 106 7.2 Схема Системы Передачи Информации (СПИ) ....... 108 7.3 Компьютерные сети .................................................... 109 7.3.1 Проводные сети ............................................................. 109 7.3.2 Топология сети ............................................................... 111 7.3.3 Беспроводные сети ........................................................ 112 7.3.4 Bluetooth ......................................................................... 112 7.3.5 WiFi ................................................................................. 113 7.3.6 Сети сотовой связи 3G .................................................. 114 7.3.7 4G .................................................................................... 114 7.3.8 5G .................................................................................... 115 7.4 Распределенные вычисления ..................................... 115
7.5 Глобальная сеть ........................................................... 118 7.6 Протокол TCP/IP ......................................................... 118 7.7 Адресация в Интернете ............................................... 122 7.8 Сервисы Интернета ..................................................... 124 Лекция 8 Компьютерная безопасность ......................................... 127 8.1 Угрозы безопасности информации ............................ 127 8.2 Последствия угроз безопасности ............................... 127 8.3 Непреднамеренные угрозы ......................................... 128 8.4 Преднамеренные угрозы ............................................. 131 8.5 Несанкционированный доступ к информации ......... 136 8.6 Вредительские программы: ........................................ 141 8.7 Защита информации .................................................... 142 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................. 143
Лекция 1 Алгоритм и алгоритмическая система 1.1 Понятие алгоритма Термин алгоритм (алгорифм) происходит от имени арабского ученого IX века аль-Хорезми, который разработал правила выполнения четырех арифметических действий в десятичной системе счисления. Алгоритм - конечную совокупность точно сформулированных правил, которые позволяют решать те или иные классы задач. Основные свойства: * Массовость: алгоритм позволяет решать не одну конкретную задачу, а некоторый класс задач данного типа. * Детерминированность: процесс применения правил к исходным данным (путь решения задачи) однозначно определен. * Результативность: на каждом шаге процесса применения правил известно, что считать результатом этого процесса, а сам процесс должен прекратиться за конечное число шагов.
Вплоть до 30-х годов прошлого столетия понятие алгоритма носило сугубо интуитивный характер и имело скорее методологическое, чем математическое значение. Теория алгоритмов возникла в связи с внутренними потребностями теоретической математики. Математическая логика, основания математики, алгебра, геометрия и анализ остаются и сегодня одной из основных областей приложения теории алгоритмов. Теория алгоритмов оказалась тесно связанной и с рядом областей лингвистики, экономики, физиологии мозга и психологии, философии, естествознания. Примером одной из задач этой области может служить описание алгоритмов, реализуемых человеком в процессе умственной деятельности. В середине 30-х – начале 40-х годов были разработаны понятия алгоритмов в эквивалентных формулировках: * на основе особого класса арифметических (рекурсивных) функций, (Д. Гильберт, К. Гедель, А. Черч, С. Клини) * на основе абстрактных автоматов (Э. Пост, А. Тью- ринг) * на основе особого соответствия между словами в том или ином абстрактном алфавите (А. Марков, Л. Калужнин) Толчком для развития теории алгоритмов явилось разработка ЭВМ в 40-х годах ХХ века.
В настоящее время положения теории алгоритмов являются теоретической основой таких составных частей современной информатики, как теории программирования, построения алгоритмических языков, анализа алгоритмов с целью выбора наиболее рационального для решения на ЭВМ, анализа алгоритмических языков и их синтаксического контроля при разработке трансляторов. 1.2 Алгоритмические языки В общем случае при составлении алгоритма конкретной задачи актуальное значение имеет такое представление алгоритма, которое позволяет наиболее быстро реализовать его механизированным путем, и в частности с помощью ЭВМ. При этом для решения задачи с помощью ЭВМ ее необходимо запрограммировать, т. е. представить алгоритм решения задачи в виде последовательности команд, которые может выполнять машина. Однако процесс записи алгоритма в виде последовательности машинных команд очень длительный и трудоемкий. Процесс программирования можно автоматизировать, если использовать для записи алгоритмов алгоритмические языки, представляющие собой набор символов и терминов, связанных синтаксической структурой.
Алгоритмы, записанные в алгоритмическом языке, автоматически самой ЭВМ с помощью специальной программы-транслятора могут быть переведены в машинные программы для конкретной ЭВМ. 1.3 Алгоритма и его свойства Алгоритм - конечный набор правил или команд (указаний), позволяющий исполнителю решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. Исполнитель - человек, группа людей, станок, компьютер и др. С учетом особенностей исполнителя составленный алгоритм может быть представлен различными способами: с помощью графического или словесного описания, в виде таблицы, последовательностью формул, записанных на алгоритмическом языке (языке программирования) и др.
1.4 Язык Язык - знаковая система (множество символов и правил) любой физической природы, выполняющая познавательную и коммуникативную (общение) функции в процессе человеческой деятельности. Язык может быть естественным и искусственным. Исполнителем может быть человек, группа людей, станок, компьютер и др. С учетом особенностей исполнителя составленный алгоритм может быть представлен различными способами: с помощью графического или словесного описания, в виде таблицы, последовательностью формул, записанных на алгоритмическом языке (языке программирования) и др.
Естественный язык — форма выражения мыслей и средство общения между людьми. Искусственный язык — вспомогательный, созданный на базе естественного языка людьми для каких-либо частных целей. 1.5 Словесный алгоритм Словесный алгоритм — описание последовательных этапов обработки данных на естественном языке. Пример 1 Вычислить S = ∑аi , где аi = а1,а2,..., аn 1. Полагаем S равным нолю и переходим к следующему указанию. 2. Полагаем i равным единице и переходим к следующему указанию. 3. Полагаем S равным S+ аi. и переходим к следующему указанию. 4. Проверяем, равно ли i числу n. Если i = n, то вычисления прекращаем. Если i < n, то увеличиваем i на единицу и переходим к 3-му указанию.
Пример 2
Найти минимальное числа Х в массиве из n чисел a1, а2
..., аn,.
1. Полагаем i = 1 и переходим к следующему указанию.
2. Полагаем X = аi и переходим к следующему
указанию.
3. Сравниваем i с n, если i < n, то переходим к
следующему указанию, если i = n, процесс поиска
останавливаем.
4. Увеличиваем
i
на
единицу
и
переходим
к
следующему указанию.
5. Сравниваем
аi
с
X.
Если аi > X, то переходим к указанию 3.
Если аi < X, переходим к указанию 2.
1.6 Алгоритм и алфавит
Алгоритм — конструктивно задаваемые соответствия
между словами в абстрактных алфавитах.
Абстрактный алфавит - любая конечная совокупность
объектов, называемых буквами или символами данного
алфавита. А = {а1, а2, а3, а4}
Алфавит, как любое множество, задается перечислением
его элементов, т. е. символов. Например, А = \а1,а2,а3,а4\, В
= {a,6,c,T,V}, С = {х,у}.