Введение в информационные технологии

       Министерство культуры Российской Федерации
Российская государственная специализированная академия искусств

          И.Ю. Никодимов, М.Ю. Новиков




                ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ




       Учебное пособие для специализированных вузов

          Под общей редакцией Е.А. Пахомовой




Москва Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°» 2023

УДК 004(075.8)
ББК 32.973я73
     Н63


Общая редакция:
Е.А. Пахомова - доктор педагогических наук, профессор, ректор РГСАИ.

Рецензенты:
     А.В. Царегородцев - доктор технических наук, профессор, руководитель Департамента информационной безопасности Финансового университета при Правительстве Российской Федерации;
     В.Е. Самойлов - кандидат технических наук, заведующий кафедрой международной информационной безопасности МГЛУ, заведующий лабораторией сетей и систем передачи информации МГЛУ;
     Е.О. Казаков - проректор РГСАИ.



     Никодимов, И.Ю.
Н63     Введение в информационные технологии : учебное пособие
     для специализированных вузов / И.Ю. Никодимов, М.Ю. Новиков ; под общ. ред. Е.А. Пахомовой ; Российская государственная специализированная академия искусств. - Москва : Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2023. - 236 с.
         ISBN 978-5-394-05513-3.
         В учебном пособии рассматриваются понятия информации и информационных технологий (ИТ), основные компоненты ИТ, принципы работы компьютера, его состав и структура. Содержится описание современного программного обеспечения, в том числе операционных систем и прикладных программ. Дается общее представление о компьютерных сетях и сетевых технологиях, проблемах защиты информации. Прикладную ценность имеют разделы, посвященные сетевым сервисам в интернете, соцсетям и мессенджерам, инструментам продвижения, созданию и развитию сайта, другим технологиям, которые могут быть полезны в профессиональной деятельности лиц с ОВЗ в условиях современного информационного общества.
         Для студентов специализированных вузов, преподавателей и всех, кто интересуется вопросами компьютерной грамотности для лиц с ОВЗ.


ISBN 978-5-394-05513-3       © Никодимов И.Ю., Новиков М.Ю., 2023
© ООО «ИТК «Дашков и К°», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ



Глава 1. ИНФОРМАТИКА И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ..................................6
 1.1. Информация и информатика........................6
 1.2. Представление данных. Системы счисления.........9
Глава 2. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ.
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО..............................12
 2.1. История развития вычислительной техники........12
 2.2. Развитие вычислительной техники в СССР.........14
 2.3. Информационное общество........................23
Глава 3. ОБЩИЙ СОСТАВ И СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ.........................................25
 3.1. Типы запоминающих устройств.
     Хранение и обработка информации.................25
 3.2. Архитектура ПК.................................28
 3.3. Принцип работы компьютера......................36
 3.4. Классификация и состав ЭВМ.....................39
Глава 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ...............43
 4.1. Алгоритмы и способы их описания................43
 4.2. Программное обеспечение........................47
 4.3. Операционные системы...........................54
 4.4. Технология разработки программного обеспечения.57
 4.5. Системы программирования.......................62
 4.6. Тестирование и отладка программ................63
Глава 5. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. ТЕКСТОВЫЕ РЕДАКТОРЫ..................................65
 5.1. Текстовый редактор MS Office Word........65

3

Глава 6. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ.................................69
 6.1. Табличный процессор MS Office Excel...........69
Глава 7. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. РЕДАКТОР ПРЕЗЕНТАЦИЙ................................75
 7.1. Редактор презентаций MS PowerPoint............75
Глава 8. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ....................80
 8.1. Базы данных. Система управления базами данных (СУБД).........................80
 8.2. СУБД Access...................................82
 8.3. СУБД MySQL....................................84
Глава 9. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ.....................97
 9.1. Компьютерные сети.............................97
 9.2. Система электронного документооборота (СЭДО).101
Глава 10. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ..............107
 10.1. Защита информации...........................107
 10.2. Защита от компьютерных вирусов..............112
Глава 11. ВСЕМИРНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ..............117
 11.1. Введение в HTML.............................117
 11.2. Сеть Интернет...............................122
 11.3. Как создать свой сайт.......................125
 11.4. Инструменты дистанционного обучения. Moodle.137
Глава 12. СЕТЕВЫЕ СЕРВИСЫ В ИНТЕРНЕТЕ..............151
 12.1. Личные сетевые сервисы в интернете..........151
 12.2. Коллективные сетевые сервисы в Интернете....153

4

Глава 13. СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, ГОСУДАРСТВО И БИЗНЕС....................156
 13.1. Банковские карты и другие элементы считывания.156
 13.2. Информационные технологии в налогообложении...166
 13.3. Системы «умного» наблюдения...................168
 13.4. Трансгуманизм.................................175
Глава 14. ИНФОРМАТИКА В ИСКУССТВЕ....................181
 14.1. Информатика в музыке..........................181
 14.2. Информатика в дизайне.........................186
Глава 15. СОЦСЕТИ И МЕССЕНДЖЕРЫ......................189
15.1. Соцсети и мессенджеры как инструменты продвижения..........................................189
Глава 16. ПРОДВИЖЕНИЕ КОНТЕНТА В ВИРТУАЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ...........................193
 16.1. Развитие сайта................................193
Глава 17. ИНФОРМАТИКА ДЛЯ ЛИЦ С ОВЗ..................203
 17.1. Современные методики освоения компонентов хормейстерской деятельности педагога-музыканта на основе информационно-коммуникативного подхода в контексте активного обучения..............203
 17.2. Онлайн-сервисы в обучении студентов с инвалидностью и ОВЗ в сфере культуры и искусства..........214
БИБЛИОГРАФИЯ.........................................230

5

Глава 1. ИНФОРМАТИКА И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

1.1. Информация и информатика

     Информация - это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях, процессах независимо от формы их представления.
    Свойства информации:
    1) атрибутивные (без них информация не существует):
       а) непрерывность (возможность «сливаться» с ранее накопленной информацией);
       б) дискретность (информация характеризует отдельные данные и свойства объектов);
    2)  прагматические (характеризуют степень полезности):
       а) новизна;
       б) ценность;
       в) полнота;
       г) актуальность;
       д) доступность;
       е) достоверность
     3)     динамические (характеризуют изменение информации с течением времени):
       а) накопление информации;
       б) старение информации.
     Объём используемой человеком информации в мире постоянно растёт. В таблице 1 показана динамика роста человеческих знаний.


Таблица 1 - Увеличение человеческих знаний

Общая сумма человеческих знаний удваивалась:  
Каждые 50 лет          до 1800 года          
Каждые 10 лет          до 1950 года          
Каждые 5 лет           до 1970 года          
  Ежегодно             до 1990 года          

6

     Этому способствовали информационные революции (табл. 2), в ходе которых существенно менялись средства и способы хранения, распространения информации, её доступность.


Таблица 2 - Информационные революции

Информацион-        Причина          Когда произошла  
ная революция                                         
Первая        Появление языка и    10 тыс. лет до н.э.
              членораздельной речи                    
Вторая        Появление письмен-   3 тыс. лет до н.э. 
              ности                                   
Третья        Книгопечатание       VII век н.э.       
Четвёртая     Телефон, телеграф,   Конец XIX -        
              радио, фотография,   начало XX века     
              кинематограф, теле-                     
              видение                                 
Пятая         Появление ЭВМ        Середина XX века   

     Современное общество называется информационным, поскольку большинство работающих людей занято обработкой информации.
     При накоплении большого объёма информации и неспособности человека её 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 (то есть 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);
     2)     прерывистая (дискретная, цифровая) - характеризует процесс, который может изменяться лишь в определённые моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения.


7

Рисунок 1 - Представление информации различными типами сигналов

     Большинство современных компьютеров обрабатывают информацию в виде последовательности электрических сигналов только двух определенных уровней (например, высокого и низкого) - двоичных сигналов, то есть являются цифровыми.
     Аналогом такого сигнала в информатике является бит (binary digit - двоичный разряд), который может принимать только одно из двух возможных значений (например, 0 и 1, + и - 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 килобайт;
     1 гигабайт = 1024 мегабайт;
     1 терабайт = 1024 гигабайт и т.д.
     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 -information (информация) и automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (наука о компьютерной технике).

8

     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 - это 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:
     1) сбор данных;
     2) фильтрация;
     3) преобразование;
     4) транспортировка;
     5) архивация и т.д.

1.2. Представление данных. Системы счисления

     Наиболее распространенные - числовые данные могут быть представлены в различном виде. Вид этот определяется используемой системой счисления.
     Система счисления (СС) - совокупность приемов и правил представления чисел в виде конечного числа символов. СС имеет свой алфавит (упорядоченный набор цифр и букв) и совокупность операций образования чисел из этих символов.
     Системы счисления разделяют на непозиционные и позиционные.
     Непозиционная система счисления - это система, в которой цифры не меняют своего количественного эквивалента в зависимости от местоположения (позиции) в записи числа. К непозиционным системам счисления относится, например, система римских цифр, основанная на употреблении латинских букв:
     I - 1;               L - 50;               M - 1000.
     V - 5;               C - 100;
     X - 10;              D - 500;


9

     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, число 1998 записывается как MCMXCVIII.
     Непозиционные системы счисления обладают следующими недостатками:
     - сложность представления больших чисел (больше 10000);
     -      сложность выполнения арифметических операций над числами, записанными с помощью этих систем счисления.
     Позиционная система счисления - это система, в которой количественный эквивалент цифры зависит от ее положения в числе (чем «левее» цифра в записи числа, тем её значение больше). Основание позиционной системы счисления - это количество разных символов в ее алфавите. Например, в двоичной системе счисления используется две цифры (0 и 1), в восьмеричной - восемь (0, 1, ..., 6, 7), а в десятичной системе счисления используется десять цифр (0, 1, ..., 8, 9). Сравнение записи чисел в разных системах счисления представлено в таблице 3.


     Таблица 3 - Сравнение записи чисел в трёх 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 десятичная система счисления, а для представления чисел в большинстве современных ЭВМ используется двоичная система счисления.


10

     Правило перевода числа из десятичной системы в двоичную систему счисления: перевод целой части - делением на основание системы, в которую переводим (на 2), а дробной части - умножением на это основание. Операции выполняются в десятичной системе. Остатки от деления собираются в обратном порядке.
     Пример: перевести число 100 в двоичную систему счисления.
     Решение (рис. 2): представим перевод числа в виде столбца, каждая строка которого содержит частное и остаток от деления данного числа на основание двоичной системы счисления n = 2.


Рисунок 2 - Перевод числа из десятичной системы в двоичную

     В результате получим число 11001002 - результат перевода числа 10010 в двоичную систему счисления (индекс - основание системы счисления).
     Как было уже сказано, в вычислительной технике используется двоичная система счисления (данные представляются в виде закодированной последовательности двоичных сигналов). Это обеспечивает высокую надёжность и помехоустойчивость вычислительной системы, так как в ней реализованы устройства лишь с двумя устойчивыми состояниями (чем проще устройство, тем оно надежнее).
     При этом для описания логики функционирования аппаратных и программных средств используется алгебра логики (Булева алгебра). Она оперирует с логическими переменными, которые могут принимать тоже только два возможных значения (true - истина и false - ложь). Это очень удобно, так как обеспечивается универсальность (однотипность) процесса обработки информации на компьютере.


11

Глава 2. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЩЕСТВО

2.1. История развития вычислительной техники

    Этапы развития вычислительной техники представлены в таблице 4, а разделение её по поколениям (и по элементной базе) - в таблице 5.


Таблица 4 - Этапы развития вычислительной техники

          Этап                      Время           
Ручной (абак, счеты)      3 тыс. лет до н.э.        
Механический (арифмометр) Конец XVII века           
Электромеханический       Конец XIX века            
Электронный (ЭВМ)         С середины XX века по наше
                          время                     

Таблица 5 - Поколения ЭВМ

Поколение               Годы        Элементная база
Первое            1950-1955         Электронные    
                                    лампы          
Второе            1955-1965         Транзисторы    
Третье            1965-1980         Интегральные   
                                    микросхемы     
Четвертое - пятое С 1980 до настоя- Микропроцессоры
                  щего времени                     

     Разделение ЭВМ на поколения условно, так как они сменялись постепенно, и временные границы между поколениями размыты. Поколения разделяют в зависимости от основных элементов, используемых при изготовлении ЭВМ.
     Первое поколение ЭВМ строилось на электронных лампах. Эти ЭВМ, содержащие десятки тысяч ламп, были громоздкими, ненадёжными, требовали большой мощности (для нагрева катода).
     Второе поколение ЭВМ строилось на транзисторах - полупроводниковых устройствах. По сравнению с лампами транзисторы

12

имели малые размеры и потребляемую мощность. ЭВМ были более надёжными и занимали гораздо меньше места.
     Третье поколение ЭВМ строилось на полупроводниковых интегральных схемах (ИС). ИС представляет собой электрическую цепь, которая выполнена в виде единого полупроводникового кристалла и содержит большое количество элементов (диодов и транзисторов), что позволило уменьшить размеры, потребляемую мощность, стоимость и увеличить надежность системы.
     Четвертое поколение ЭВМ строится на больших интегральных схемах (БИС). БИС содержат миллионы транзисторов в одном кристалле и представляют собой целые функциональные узлы компьютера. Примером БИС является микропроцессор. БИС способствовали появлению персональных компьютеров.
     ЭВМ пятого поколения пока существуют лишь в теории. Они основываются на логическом программировании (компьютер должен сам в зависимости от поставленной задачи составить план действий и выполнить его). Их элементная база: сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с применением оптоэлектроники (использование эффектов взаимодействия оптического излучения с электронами в твердых телах для генерации, отображения, хранения, обработки и передачи информации) и криогенной электроники (применение явлений, происходящих в твердых телах при температурах менее 120 К в присутствии электромагнитных полей, для создания электронных устройств).

     Ш Некоторая любопытная информация:
     •      1946 г. - первая ЭВМ (США, ENIAC, содержала 18 000 ламп, весила 30 тонн, размер - 4 м х 30 мх 6м, ОП- 600 бит, 5000 операций в секунду, работала 10 лет);
     •      1950 г. - первая советская ЭВМ («МЭСМ», ОП- 1800 бит);
     •      1976 г. - первый персональный компьютер (ПК) компании APPLE (ОП - 48 кбайт, 1 МГц);
     •      1983 г. - первый персональный компьютер компании IBM (IBMPC/XT, ОП- 640 Кбайт, ЖД- 10 Мбайт, 10 МГц).

13