Курс лекции по "Информатика"

ЛЕКЦИЯ  № 1.                                                                                                                                              Тема: «Информация и ее роль в современном обществе».

ИНФОРМАТИКА- НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ОБРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.

ИНФОРМАЦИЯ- НАБОР СИМВОЛОВ, ГРАФИЧЕСКИХ ОБРАЗОВ ИЛИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, НЕСУЩИХ ОПРЕДЕЛЕННУЮ СМЫСЛОВУЮ НАГРУЗКУ.

Например, этот или любой другой текст, имеющий  определенный смысл, состоит из набора символов- букв, знаков препинания, цифр, которые объединяются в слова, те в свою очередь - в предложения и далее- в абзацы. Человек, чтобы сообщить что-либо собеседнику произносит определенные фразы- то есть издает звуковые сигналы. Изображение на знаке дорожного движения доводит до водителя автомобиля определенную информацию, например об имеющейся впереди опасности.

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер (англ. computer- -вычислитель)-устройство для автоматизированной обработки информации. Принципиальное отличие использования ЭВМ от всех других способов обработки информации заключается в способности выполнения определенных операций без непосредственного участия человека, но по заранее составленной им программе. Информация в современном мире приравнивается по своему значению для развития общества или страны к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. Еще в 1971 году президент Академии наук США Ф.Хандлер говорил: "Наша экономика основана не на естественных ресурсах, а на умах и применении научного знания."

В развитых странах  большинство работающих заняты не в  сфере производства, а в той  или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: "Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к зкономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги.."

Краткая история развития вычислительной техники.

Вся история  развития человеческого общества связана  с накоплением и обменом информацией (наскальная живопись, письменность, библиотеки, почта, телефон, радио, счеты и механические арифмометры и др.). Коренной перелом  в области технологии обработки информации начался после второй мировой войны. В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500-700 тысяч долларов.

     Появление более мощных и дешевых ЭВМ  второго поколения стало возможным  благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя.

В ЭВМ третьего поколения (с середины 60-х годов  ХХ века) стали использоваться интегральные микросхемы (чипы)- устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как  единое целое, без сварных или  паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к сниижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).

История ЭВМ  четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная  америкнская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.

Современные ЭВМ - это эвм четвертого поколения, в  которых используются большие интегральные схемы.

90-ые годы  ХХ-го века ознаменовались бурным  развитием компьютерных сетей,  охватывающих весь мир. Именно к началу 90-ых количество подключенных к ним компьютеров достигло такого большого значения, что объем ресурсов доступных пользователям сетей привел к переходу ЭВМ в новое качество. Компьютеры стали инструментом для принципиально нового способа общения людей через сети, обеспечивающего практически неограниченный доступ к информации, находящейся на огромном множестве ЭВМ во всем мире - "глобальной информационной среде обитания".  

Основные  функциональные части  ЭВМ.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭВМ БЫЛИ ПРЕДЛОЖЕНЫ ДЖОНОМ ФОН НЕЙМАНОМ - выдающимся американским математиком венгерского происхождения в 1945 году. В соответствии с ними в любой ЭВМ должны иметься четыре основных функциональных части. Взаимодействие между ними можно упрощенно изобразить в виде схемы:

На схеме двойные  стрелки соответствуют движению данных (информация в ЭВМ называется данными). Человек вводит данные в  компьютер через устройства ввода-вывода, эти данные могут храниться в устройствах хранения информации и обрабатываться в устройствах обработки информации. Полученные результаты также могут запоминаться в устройствах хранения информации и выдаваться человеку с помощью устройств ввода-вывода. Управляющие устройства управляют всем этим процессом, что изображено на схеме одинарными стрелками.

Так, в общих  чертах, работают все ЭВМ, начиная  с простейших калькуляторов и  кончая суперкомпьютерами 

ЛЕКЦИЯ  № 2.                                                                                                                                              Тема:«Устройства хранения информации».

Различают устройства хранения информации, реализованные  в виде электронных схем, и накопители информации, при помощи которых данные записываются на какой-либо носитель, например магнитный или оптический (ранее использовались даже бумажные носители- перфокарты и перфоленты). Устройства, представляющие собой электронные схемы, отличаются небольшим временем доступа к данным, но не позволяют хранить большие объемы информации. Накопители информации наоборот дают возможность хранить большие объемы информации, но время ее записи и считывания там велико. Поэтому эффективная работа на компьютере возможна только при совместном использовании накопителей информации и устройств хранения, реализованных в виде электронных схем.

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИСПОЛНЯЕМЫХ В ДАННЫЙ МОМЕНТ ПРОГРАММ И НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЭТОГО ДАННЫХ. Иными словами, в ОЗУ хранится информация, с которой ведется работа в данный момент времени.

ПОСТОЯННОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПРЕДНАЗНАЧЕНО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕИЗМЕНЯЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ. В компьютере постоянно должна храниться информация, которая нужна при каждом его включении. Например, в ПЗУ записываются команды, которые компьютер должен выполнить сразу после включения питания для начала работы. СОДЕРЖИМОЕ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ ПРОПАДАЕТ ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ ПИТАНИЯ, СОДЕРЖИМОЕ ПЗУ ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ ПИТАНИЯ СОХРАНЯЕТСЯ. Поэтому ПЗУ иногда называют энергонезависимой памятью.

ГИБКИЕ МАГНИТНЫЕ  ДИСКИ (ДИСКЕТЫ) ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ, КАК  ПРАВИЛО, ДЛЯ ПЕРЕНОСКИ ИНФОРМАЦИИ С ОДНОЙ ЭВМ НА ДРУГУЮ. ЖЕСТКИЕ  МАГНИТНЫЕ ДИСКИ - ЭТО, КАК ПРАВИЛО, НЕСЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ БОЛЬШИХ ОБЪЕМОВ ИНФОРМАЦИИ. МАГНИТНЫЕ ЛЕНТЫ, ОПТИЧЕСКИЕ И МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ И ДЛЯ ТОГО И ДЛЯ ДРУГОГО.

Принцип записи информации на магнитные ленты и  диски аналогичен принципу записи звука в магнитофоне. В магнитооптических дисках информация также хранится на магнитном носителе, но чтение и запись осуществляются лучом лазера, что значительно повышает сохранность информации. Информация на лазерных дисках представляет собой участки в различной степени отражающие лазерный луч.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ  РАБОТЫ С ДИСКЕТАМИ НАЗЫВАЕТСЯ ДИСКОВОДОМ, ДЛЯ РАБОТЫ С ЛАЗЕРНЫМИ ДИСКАМИ - CD-ROM (произносится "си-ди-ром").

Упорядочивание  информации на диске.

Для того, чтобы  найти на диске нужную информацию, все данные находящиеся на нем нужно привести в систему аналогично тому, как например в архивах, библиотеках, офисах приводят в систему хранящиеся там документы и книги- по шкафам, полкам, ящикам, папкам.

Правила упорядочивания информации могут отличаться друг от друга в зависимости от типов программ, управляющих работой компьютеров (операционных систем), хотя общие понятия для всех операционных систем одинаковы. Ниже описаны правила, принятые в операционной системе MS-DOS (произносится "эм-эс-дос").

ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК- ЭТО ЛИБО ВЕСЬ ДИСК, ЛИБО ЧАСТЬ ДИСКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО  ОБЪЕМА ИНФОРМАЦИИ. ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК ОБОЗНАЧАЕТСЯ БОЛЬШОЙ ЛАТИНСКОЙ БУКВОЙ С ДВОЕТОЧИЕМ, НАПРИМЕР, А: , В: , С: , Z: .

В компьютере может  иметься доступ к нескольким жестким дискам, дисководам для дискет, CD-ROMам. Каждый из них может представлять собой отдельный логический диск, но некоторые жесткие диски могут быть разделены на части, каждая из которых является отдельным логическим диском. Иногда и часть оперативной памяти может рассматриваться как логический диск (электронный диск), но при выключении питания содержимое такого электронного диска пропадает.

Компьютер работает с каждым логическим диском как с  отдельным устройством, хотя на самом  деле он может представлять собой лишь часть реального (физического) диска и даже часть оперативной памяти:

Гибкие магнитные  диски принято обозначать как  диски А: и В: . КАТАЛОГ(ДИРЕКТОРИЯ,англ.directory)- ЧАСТЬ ЛОГИЧЕСКОГО ДИСКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕМА ИНФОРМАЦИИ. ИМЯ КАТАЛОГА (в слове "каталог" ударение делается на последнем слоге) СОДЕРЖИТ ДО 8 СИМВОЛОВ. ЕГО ПРИНЯТО ЗАПИСЫВАТЬ БОЛЬШИМИ ЛАТИНСКИМИ БУКВАМИ, НАПРИМЕР: STUDENT , IVANOV , TEXT и т.д.

В именах каталогов  нельзя использовать пробелы, точки, запятые, но можно использовать цифры и  символы $,#,-,_,&,@,!,%,(,),{,},",^,~.

КАТАЛОГ МОЖЕТ  ВКЛЮЧАТЬ В СЕБЯ НЕСКОЛЬКО ДРУГИХ КАТАЛОГОВ (ПОДКАТАЛОГОВ) И ВХОДИТЬ В СОСТАВ ОДНОГО ДРУГОГО КАТАЛОГА (НАДКАТАЛОГА). ЛОГИЧЕСКИЙ ДИСК ТАКЖЕ ЯВЛЯЕТСЯ КАТАЛОГОМ САМОГО ВЫСОКОГО УРОВНЯ- КОРНЕВЫМ КАТАЛОГОМ. ТАКИМ ОБРАЗОМ НА ДИСКЕ ОБРАЗУЕТСЯ СИСТЕМА КАТАЛОГОВ, ИМЕЮЩАЯ ДРЕВОВИДНУЮ СТРУКТУРУ, НАПРИМЕР:

Пусть в какой-то организации (офисе фирмы, конструкторском  бюро и т.п.) три сотрудника по фамилиям Иванов, Петров и Сидоров используют для работы один компьютер и, чтобы упорядочить информацию с которой работает каждый из них, на диске С: выделены три каталога IVANOV, PETROV и SIDOROV (см. рисунок). Предположим, что Иванов использует компьютер в двух целях- готовит деловые (или какие-то другие) документы и играет (конечно, в свободное время) в компьютерные игры. Поэтому он выделил в своем каталоге IVANOV два подкаталога TEXTS (для текстов) и GAMES (для игр). В каталоге GAMES, в свою очередь, выделены два других подкаталога- CHESS (для шахмат) и GAMES (для остальных игр). Петров выделил в своем каталоге четыре подкаталога, а Сидоров решил подкаталогов не создавать (наверное он не часто пользуется компьютером).

Так могла образоваться изображенная на рисунке система  каталогов, называемая деревом каталогов.

Обратите внимание, что на диске могут быть каталоги с одинаковыми именами, но они должны находиться в разных надкаталогах. Например на рисунке, каталог GAMES находится в надкаталоге IVANOV, но сам является надкаталогом для другого каталога с тем же именем GAMES .

КАТАЛОГ, РАБОТА С КОТОРЫМ ВЕДЕТСЯ В ДАННЫЙ МОМЕНТ ВРЕМЕНИ НАЗЫВАЕТСЯ ТЕКУЩИМ. Каталоги похожи на папки, в которые  вкладываются листы бумаги с какой-то информацией. Кстати, в операционной системе WINDOWS'95 (произносится "виндоус 95") каталоги так и называются - папками (folders). А вот роль листов бумаги, вкладываемых в папки, играют файлы.

ФАЙЛ- ИМЕЮЩАЯ  СВОЕ ИМЯ, НАХОДЯЩАЯСЯ В ОДНОМ  ИЗ КАТАЛОГОВ ЛЮБОГО УРОВНЯ, ОБЛАСТЬ  ДИСКА, СОДЕРЖАЩАЯ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ОБЪЕМ  ОДНОТИПНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

ИМЯ ФАЙЛА СОСТОИТ  ИЗ СОБСТВЕННО ИМЕНИ, СОДЕРЖАЩЕГО ОТ 1 ДО 8 СИМВОЛОВ, И НЕОБЯЗАТЕЛЬНОГО РАСШИРЕНИЯ, СОСТОЯЩЕГО ИЗ ТОЧКИ И СЛЕДУЮЩИХ ЗА НЕЙ ОДНОГО, ДВУХ ИЛИ ТРЕХ СИМВОЛОВ. ИМЯ ФАЙЛА ПРИНЯТО ЗАПИСЫВАТЬ МАЛЕНЬКИМИ ЛАТИНСКИМИ БУКВАМИ: student.txt , document.txt , program.c , game1.exe , readme .

В именах файлов и расширениях можно использовать те же символы, что и в именах каталогов.

РАСШИРЕНИЕ ИМЕНИ  ФАЙЛА, КАК ПРАВИЛО, УКАЗЫВАЕТ НА ТО, К КАКОМУ ТИПУ ОТНОСИТСЯ ЕГО СОДЕРЖИМОЕ, например:

.txt- файл содержит  текст; 

.c- в файле  содержится текст программы на  языке СИ;

.pas- в файле  содержится текст программы на  языке ПАСКАЛЬ; 

.hlp- в файле  содержится справочная информация (от англ. help-помощь).