Размещено на http://www.allbest.ru/

В.А. Каймин

Информатика

Учебник

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по естественно-научным направлениям и специальностям

УДК 681.3.06(075.3)

ББК22.18я73

К 15

Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, профессор, академик Ю.А. Дубинский, д-р физ.-мат. наук, доцент В. Г. Сушко

Автор: Каймин. Виталий Адольфович, доктор вычислительных наук, профессор, действительный член Международной Академии Информатизации, вице-президент Всемирного Распределенного Университета

Каймин В.А. Информатика: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2000. - 232 с. - (Серия «Высшее образование»).

ISBN 5-16-000170-0

Учебнику присуждено первое место по разделу «Информатика» на конкурсе вузовских учебников Министерства образования Российской Федерации в 1999 году.

В пособии излагаются теоретические основы информатики, а также техника работы на персональных компьютерах и передачи информации в сети Интернет. Рассмотрены принципы работы систем искусственного интелекта и методы обработки данных на ЭВМ. Приведено большое число задач с примерами решения.

Может использоваться для подготовки к экзаменам по информатике в вузах и школах, а также в системах и учереждениях дистанционного и дополнительного образования.

Уважаемый читатель!

Перед Вами один из учебников нового поколения по дисциплине «Информатика» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по естественнонаучным направлениям и специальностям профессионального образования, написанный известными специалистами в области вычислительной техники и прошедший сложный и длительный путь конкурсного отбора.

Данный учебник является одним из двух победителей по дисциплине «Информатика» Всероссийского конкурса учебников нового поколения по общим фундаментальным естественнонаучным дисциплинам. Этот конкурс впервые в истории высшей школы в России в связи с реформированием структуры и содержания программ высшего образования был инициирован Госкомвузом России (в дальнейшем - Минобразованием России) и проведен в течение 1995-1998 годов на базе Российского университета дружбы народов. В конкурсе приняли участие свыше 350 авторских коллективов практически из всех регионов России, заявки представлялись по 11 номинациям, а в их оценке участвовало более ста высококвалифицированных экспертов. В результате двух туров конкурса было отобрано 30 авторских коллективов, чьи заявки, а затем и рукописи более всего соответствовали как новым учебным программам, так и государственным образовательным стандартам по каждой дисциплине.

Конкурсная комиссия выражает надежду, что данный учебник внесет свой полезный вклад в дело дальнейшего совершенствования российского высшего профессионального образования, и желает всем читателям-студентам и преподавателям - больших творческих успехов.

Заместитель министра образования России, академик Российской академии образования, председатель конкурсной комиссии профессор В.Д. Шадриков

Введение

Настоящий учебник посвящен изучению информатики - новой научной дисциплины и новой информационной индустрии, связанных с использованием персональных компьютеров и сети Интернет. Развитие бизнеса, образования, промышленности и общества в целом учеными, политиками, бизнесменами во многом связывается с широким использованием информационных ресурсов Интернет и нарастающими интеллектуальными возможностями вычислительных машин.

Учебник предназначается студентам вузов и представляет определенное отражение современного состояния информатики как науки и информационной индустрии, в том числе отражение современного состояния персональных компьютеров и возможностей сети Интернет как базы для развития современной информационной индустрии.

Наиболее распространенным видом современной вычислительной техники стали персональные компьютеры IBM PC. По этим причинам в учебнике изучаются основные возможности наиболее современных программных средств персональных компьютеров IBM PC - операционной системы Windows, редактора текстов Word, электронных таблиц Excel, базы данных Access, а также телекоммуникационной системы Internet Explourer.

Представление информатики как научной дисциплины связано с рассмотрением проблем организации вычислений и обработки информации с помощью ЭВМ и внутри ЭВМ, а также принципов организации и работы машинных интеллектуальных систем (систем искусственного интеллекта) на ЭВМ. Для изучения принципов работы систем искусственного интеллекта в учебнике используется язык Пролог - язык моделирования интеллектуальных процессов на ЭВМ.

Изучение принципов обработки информации и организации вычислений проводится на примерах решения экономических задач, при этом решение задач доводится до получения результатов на ЭВМ путем составления калькуляций, баз данных и программ с параллельным анализом и доказательством правильности получаемых результатов. С этой целью в учебнике излагаются систематические методы безошибочного (доказательного) программирования - нового научного подхода к составлению программ, гарантирующих получение правильных результатов с помощью ЭВМ.

Особенностью информатики как учебной дисциплины является практикум на ЭВМ, который может проводится в вузе, в школе или дома. Для прохождения такого практикума необходимо иметь персональный компьютер или доступ к нему, а также необходимые пакеты программ - редакторы текстов, базы данных, электронные таблицы и новейшие средства компьютерного обучения - электронные учебники.

Настоящий учебник построен так, что по нему можно изучать информатику даже дома с использованием персональной ЭВМ, и последующей сдачей зачетов и экзаменов с помощью Интернет. Такая возможность требует наличия на домашних ЭВМ перечисленных пакетов программ с операционными системами, редакторами текстов, системами программирования и электронными учебниками.

Особенностью электронных учебников по информатике, описанных в настоящем пособии, является то, что с их помощью можно успешно подготовиться к сдаче всех зачетов и экзаменов и сдать их на оценки «отлично» или «хорошо». Основная особенность курса информатики состоит в том, что все экзамены и зачеты по этому курсу, а также контроль знаний должен проводиться на персональных ЭВМ и может производиться дистанционно с помощью сети ЭВМ.

Электронные учебники по информатике были созданы специально для дистанционного обучения на ЭВМ с использованием сети Интернет и апробировались в вузах и школах России и Казахстана в течении ряда лет. Сегодня эти электронные учебники можно увидеть на ряде серверов сети Итернет, указанных в настоящем пособии, с помощью любого персонального компьютера, имеющего доступ к Интернет.

Использование этих электронных учебников в ходе апробации систематически приводило к одному и тому же результату - практически все студенты и школьники после работы с электронными учебниками успешно сдали все зачеты и экзамены на «хорошо» и «отлично» и создавали при этом стихи, рисунки, базы данных, электронные калькуляции и программы решения на ЭВМ различных задач с доказательствами правильности получаемых результатов.

Особое место в информатике как новой информационной индустрии играет Интернет, электронная почта и средства телекоммуникаций, изучение которых вошло в настоящий учебник по информатике. При этом освоение средств Интернет в настоящем учебнике проводится сразу после освоения техники работы и редактирования текстов на персональных ЭВМ.

Опережающее освоение техники работы в Интернет позволит студентам и старшеклассникам без задержки войти в сеть Интернет и обратиться в один из центров дистанционного обучения для получения консультаций и помощи в решении текущих и экзаменационных задач у лучших преподавателей.

Благодаря сети Интернат сотни тысяч молодых людей и девушек смогут учиться в лучших отечественных и зарубежных вузах, используя персональные компьютеры. Такого рода дистанционное обучение может проводиться без выезда из своего города, поселка или даже не выходя из своего дома.

Первые эксперименты дистанционного и очного обучения с использованием описанных здесь технологий показали, что качество обучения с применением электронных учебников не хуже, чем очные занятия в лучших зарубежных вузах, и на порядок лучше, чем при обычной модели обучения без использования каких бы то ни было учебников.

Однако использование Интернет, открывая новые возможности в предоставлении информации и информационных услуг, создает и новые проблемы. Основные из них - проблемы защиты информации в ЭВМ от искажения, уничтожения и неправомерного доступа.

Ярким примером служит проблема компьютерных вирусов, которые могут уничтожить всю информацию, хранящуюся в ЭВМ. Неправильные действия в сети Интернет, а также копирование программ и данных в сети Интернет может привести к самым неприятным последствиям. Здесь необходимо твердо усвоить и придерживаться ряда правил гигиены от компьютерных вирусов.

Согласно принятому законодательству информация признана объектом гражданских прав с определением норм и правил отнесения ее к массовой, персональной или конфиденциальной. А базы данных и программы для ЭВМ отнесены к объектам авторского права и на их распространение и использование распространяются соответствующие нормы правовой защиты.

Автор выражает свою признательность своим студентам, аспирантам и сотрудникам, принимавшим участие в разработках электронных учебников и учебных программ для персональных ЭВМ, а также принимавшим участие в оформлении, редактировании и макетировании учебников по информатике в течении 1985-1999 гг.

Академик В.А.Каимин

Глава 1. ИНФОРМАЦИЯ И ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ЭВМ

1.1 Введение в информатику

Информатика - это новая научная дисциплина и новая информационная индустрия, связанные с использованием персональных компьютеров и сетей ЭВМ. В новом тысячелетии предполагается, что основная информация, связанная с деятельностью людей будет храниться в памяти электронных вычислительных машин.

Информатика как научная дисциплина изучает законы, принципы и методы накопления, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ. В этом смысле информатика как наука является фундаментом для развития новой информационной индустрии, основанной на использовании сетей ЭВМ.

Фундамент информатики образуют вычислительные науки - науки об вычислительных процессах и организации вычислительных машин, вычислительных систем и сетей. Основным объектом вычислительных наук являются вычислительные машины - устройства для организации вычислений и обработки символьной информации.

Обработка, накопление и передача информации происходит не только внутри ЭВМ. Передачу и накопление информации мы видим при общении людей, в технических устройствах, в живых организмах и в жизни общества, что тоже входит в предмет изучения информатики как научной дисциплины.

Передача информации в общении людей - это передача сведений и суждений, данных и сообщений. Даже улыбка является передачей информации при общении людей друг с другом. Любая совместная деятельность людей - работа, учеба и даже игра - построены на обмене и передаче информации.

Для живых существ восприятие и передача информации в форме сигналов - основное отличие от неодушевленных предметов окружающего мира. Языковая форма передачи знаковой информации - основное отличие людей от других живых существ.

Слово информация происходит от латинского informatio, означающего сведения, разъяснения, пояснения. С содержательной точки зрения информация - это сведения о ком-то или о чем-то, а с формальной точки зрения - набор знаков и сигналов.

С юридической точки зрения информация - это сведения о людях, предметах, фактах, событиях и процессах, независимо от формы их представления. Данное определение зафиксировано в Законе «Об информации, информатизации и защите информации», утвержденном в 1995 году.

Особую роль для общества играет документированная информация. Документы - это информация, зафиксированная на материальном носителе - бумаге или машинном носителе, имеющем реквизиты, позволяющие его идентифицировать.

Возможность записи информации в письменном виде - в форме последовательности знаков - привела к образованию государств, возникновению бюрократии и появлению почтовых служб. Параллельно это привело - к появлению грамотных людей - людей, умеющих читать, писать и искать информацию для решения различных проблем.

Возникновение письменности позволило людям не только передавать информацию, но и накапливать ее в форме записок, писем и рукописей в архивах, а также в личных и публичных библиотеках. Квалифицированная переработка информации потребовала людей, имеющих надлежащее образование.

Для обучения грамотности были открыты гимназии, лицеи и школы, а для подготовки образованных людей - университеты и колледжи, где накоплением и передачей знаний стали заниматься ученые, учителя и профессора.

Для хранения знаний стали использоваться рукописные книги, а для хранения книг - библиотеки и книгохранилища. В них стал накапливаться интеллектуальный потенциал общества и государств. Неслучайно одной из основных задач варвары считали уничтожение книг и книгохранилищ.

Изобретение печатных станков в XV в. создало технологическую основу для массового издания и распространения печатных книг. Это послужило основой для всеобщего распространения грамотности и открытия массовых начальных школ, в которых все дети обучались грамотности - умениям читать, писать и считать.

Развитие промышленного производства в XVIII-XIX веках потребовало большого числа специалистов, для подготовки которых было открыто большое число университетов. Это дало мощный толчок для развития естественных наук - химии, физики, механики, математики и подготовки инженерных кадров.

Развитие печатных станков привело к появлению и распространению газет как средств массовой информации и информатизации общества, а также появлению и распространению журналов для распространения литературных произведений. В это же время появились первые законы, регулирующие авторские права.

Изобретение в XIX - начале XX века телеграфа, радио и телефона открыло новые возможности в передаче информации и информатизации общества. Эти технические средства дали возможность практически мгновенно передавать информацию на любые расстояния.

Следующим шагом технического прогресса стало появление и развитие электроники, телевидения и радиовещания к середине XX века. Изобретение телевидения позволило людям видеть на экранах телевизоров события, происходящие в самых различных точках планеты, а изобретение магнитофона - накапливать звуковую и видеоинформацию на магнитных носителях.

Точкой отсчета становления информатики как индустрии стало изобретение в середине XX века электронных вычислительных машин. Основной особенностью компьютеров стала возможность автоматической обработки информации. Переработка информации перестала быть исключительной способностью людей и живых существ.

Параллельно в середине XX века были заложены теоретические основы информатики как научной дисциплины. В этот период получили развитие математическая логика - фундамент теоретической информатики и теория алгоритмов - фундамент вычислительных наук.

Компьютеры первого поколения создавались именно как электронные вычислительные машины для автоматизации сложнейших вычислений оборонного и научного характера. Объем и сложность вычислений, выполнявшихся первыми компьютерами, были недоступны даже самым сильным математикам и вычислителям, но посильными для современных домашних компьютеров.

В этот период появились первые профессиональные программисты и первые теоретические работы по математической лингвистике, теории искусственного интеллекта и теоретическому программированию. Бурное развитие получили вычислительная и дискретная математика, образующие математическую базу информатики и вычислительных наук.

Компьютеры второго поколения создавались в качестве универсальных вычислительных машин, предназначенных для решения задач обработки и накопления информации с использованием устройств ввода и вывода. Компьютеры этого поколения стали использоваться для решения различных научных, экономических, оборонных и инженерных задач.

Для этих машин были созданы первые операционные системы, системы программирования и первые диалоговые системы. В этот период программирование зародилось как профессия и появились первые языки программирования и первые инструментальные программы - компиляторы и интерпретаторы для ЭВМ.

Третье поколение компьютеров - это первые серийные вычислительные машины для автоматизации обработки и накопления информации. Для этих ЭВМ был создан целый спектр устройств ввода, вывода и накопления информации. С помощью этих ЭВМ создавались первые экспериментальные вычислительные системы и сети.

Компьютеры третьего поколения стали широко использоваться в качестве технической базы для самых различных автоматизированных систем - бухгалтерских и банковских систем, банков данных, систем автоматизации проектирования и производства и т. п. В это время появились первые администраторы баз данных и информационные службы по эксплуатации автоматизированных систем.

Четвертое поколение - это компьютеры, создаваемые на базе серийных микропроцессоров. С этого поколения ЭВМ началось массовое производство и распространение персональных компьютеров, которые могут устанавливаться на любом рабочем столе - дома, на работе или в офисе.

Персональные ЭВМ широко используются для учебы, игры, написания писем, книг и отчетов, ведения бухгалтерской документации и экономических расчетов, проведения научных и маркетинговых исследований, сочинения стихов и музыки, ведения переписки с коллегами и друзьями.

Применение компьютеров в жизни общества затрагивает условия деятельности и жизни миллионов людей. Современные персональные компьютеры прежде всего открывают возможность выхода в сеть Интернет и оперативного поиска и получения различной информации в форме электронной почты, электронных журналов, газет и библиотек из самых различных стран и регионов, электронной коммерции - покупок и продаж по всему миру.

В серии ЭВМ четвертого поколения используются и более мощные компьютеры, получившие название серверов - вычислительных машин с большим объемом памяти, используемых для постоянного хранения больших объемов информации. Именно такие серверы и используются в качестве узлов связи в вычислительных системах и сети Интернет.

Академик В.М. Глушков еще в начале 80-х годов писал, что «к началу следующего столетия в развитых странах основная масса информации будет храниться в памяти ЭВМ, а человек XXI века, который не будет уметь пользоваться ЭВМ, будет подобен человеку XX века, не умевшему ни читать, ни писать».

Обучение компьютерной грамотности - умениям работать с персональными ЭВМ - является основной целью курса информатики в массовой школе. Современное понимание компьютерной грамотности предполагает не только умения читать, писать и считать с помощью персональных ЭВМ, но и умения искать и передавать информацию с помощью Интернет.

Целью вузовского курса информатики считается освоение профессионального использования персональных компьютеров и решения на ЭВМ профессиональных задач. Для развития этих умений необходима определенная культура и развитие логического мышления.

Эффективное использование ЭВМ предполагает наличие информационной культуры - умений искать, передавать и подготавливать информацию в форме текстов и рисунков с помощью персональных компьютеров и сети Интернет. Развитие этой культуры ведет к более глубокому развитию логического мышления.

Логическое мышление проявляется в умении решать различные интеллектуальные задачи и в том числе в решении сложных задач с помощью ЭВМ. Эти интеллектуальные способности выражаются в умениях рассуждать, доказывать, ставить задачи, а также подбирать и обосновывать способы их решения.

Сложность изучения информатики как индустрии связана с ее беспрецендентной динамичностью - технические средства информатики - компьютеры, программы и средства телекоммуникаций полностью модернизируются каждые пять-шесть лет, а соответствующие технические знания обновляются каждые два-три года. Одновременно модернизируются компьютерные сети, архивы, библиотеки и информационные системы.

Подготовка и издание новой учебной литературы требует, как правило, от трех до пяти лет. Поэтому учебная литература не поспевает за темпами обновления вычислительной техники. Угнаться за такими темпами обновления техники могут только электронные средства - электронная пресса, электронные справочники, электронные учебники и технологии, связанные с использованием персональных ЭВМ и сети Интернет.

В то же время информатика как научная дисциплина сохраняет свое ядро - общие принципы, законы и методы, организации вычислений и обработки информации с помощью ЭВМ. Эти принципы сохранят свою роль и значение для всех моделей и типов ЭВМ независимо от их элементной базы, быстродействия и объемов памяти.

Более того общие законы информатики как общие законы интеллектуальной деятельности сохраняют свою силу при изучении принципов обработки, накопления и передачи информации не только в ЭВМ, но и в живых организмах и человеческом обществе.

Вопросы

1. Что такое информация?

2. Что такое информатика?

3. Где будет храниться информация в XXI веке?

4. Что такое компьютерная грамотность?

5. Что такое информационная культура?

6. Что такое логическое мышление?

7. В чем сложность изучения информатики?

1.2 Персональные компьютеры

Компьютеры - это универсальные электронные вычислительные машины (ЭВМ), используемые для накопления, обработки и передачи информации. Самое широкое распространение получили персональные компьютеры, предназначенные для индивидуальной работы.

Персональные компьютеры - это малогабаритные вычислительные машины, которые могут быть установлены на любом рабочем месте. Наиболее известны и распространены персональные компьютеры IBM PC и Macintosh.

Минимальный состав персональных компьютеров:

1) системный блок;

2) дисплей;

3) клавиатура.

Дисплей - это устройство отображения информации на электронном экране. Дисплеи в персональных компьютерах могут быть цветными и черно-белыми. Информация на дисплеях обычно отображается как в телевизоре - на экране электронно-лучевой трубки.

Общий вид персонального компьютера

Клавиатура содержит клавиши, как правило, латинского и русского алфавитов. Кроме того, на клавиатуре имеются цифры и другие специальные знаки. Нажимая на эти клавиши, можно вводить в компьютер самую разную информацию - числа, слова, фразы, а также команды управления компьютером.

Мышка - устройство, которое подсоединяется к персональному компьютеру электрическим шнуром и которое можно перемещать по столу.

Системный блок содержит процессор и оперативную память. Возможности компьютеров зависят от типа и быстродействия процессора, а также от объемов оперативной и долговременной памяти. Во всех современных персональных компьютерах в системный блок входят также накопители на магнитных дисках.

Процессор - это устройство управления компьютером. Быстродействие компьютеров определяется числом операций, выполняемых процессором за одну секунду. Основной функцией процессоров является автоматическое управление работой ЭВМ с помощью программ, размещаемых в оперативной памяти.

В компьютерах первого поколения быстродействие процессоров составляло несколько тысяч операций в секунду; второго поколения - несколько десятков тысяч, а в машинах третьего поколения - несколько сотен тысяч операций в секунду.

Быстродействие персональных компьютеров четвертого поколения - несколько миллионов операций в секунду. В компьютерах следующих поколений быстродействие будет составлять десятки и даже сотни миллионов операций в секунду.

В персональных компьютерах IBM PC используются процессоры фирмы Intel. В компьютерах младших моделей процессоры Intel - 86, 286, 386 и 486, а в старших моделях процессоры серии Pentium - Pentium, Pentium II, Pentium III и т. д. В персональных компьютерах Macintosh применяются процессоры фирмы Motorola.

Программа - это последовательность команд и данных, которые могут интерпретироваться ЭВМ. Программы определяют конкретные функции и роли ЭВМ от игрового автомата и редактора текстов до рабочего места президента крупной фирмы или страны.

Минимальной единицей информации считается бит. Бит - это величина, принимающая значение 0 или 1. Любая другая информация может быть закодирована последовательностью из нулей и единиц. Именно в таком виде вся информация представляется в памяти ЭВМ.

Единицей памяти в современных ЭВМ считается байт. Байты - это 8-разрядные двоичные числа вида - 00000000, 00000001, ..., 11111111. Один байт записывается в виде 8 двоичных знаков информации - нулей и единиц:

1 байт = 8 бит.

Для измерения памяти большого объема используются следующие единицы:

1 Кбайт = 1024 байт (1 килобайт);

1 Мбайт = 1024 Кбайт (1 мегабайт);

1 Гбайт = 1024 Мбайт (1 гигабайт).

Машины первого поколения имели оперативную память порядка нескольких килобайт, компьютеры второго поколения - десятки килобайт, а машины третьего поколения - сотни килобайт.

Оперативная память в персональных компьютерах типа IBM PC и Macintosh составляет несколько мегабайт. В больших современных ЭВМ объем оперативной памяти достигает порядка десятков мегабайт, а в компьютерах новых поколений - сотни и тысячи мегабайт.

Для долговременного хранения информации и программ в персональных компьютерах используются магнитные диски - гибкие и жесткие. Информация в оперативной памяти удаляется после выключения компьютера. Информация на магнитных дисках может храниться после выключения ЭВМ до следующих сеансов работы.

Жесткие диски - это устройства хранения информации, программ и данных в ЭВМ. В персональных компьютерах жесткие диски находятся внутри системного блока и служат для постоянного хранения программ, данных, архивов и т.п.

Объем памяти на жестких дисках в современных компьютерах имеет диапазон от нескольких мегабайт до нескольких гигабайт. В компьютерах новых поколений объем памяти на жестких магнитных дисках будет составлять десятки и сотни гигабайт.

Гибкие диски - это сменные носители информации, на которых программы и данные можно хранить отдельно от ЭВМ. Гибкие диски используются для личного хранения и переноса программ и данных от одного компьютера к другому. Объем памяти на наиболее широко распространенных гибких магнитных дисках составляет от 360 Кбайт до 1,4 Мбайт.

К современным персональным компьютерам может быть подсоединен целый ряд дополнительных устройств. Наиболее часто к ним подключаются принтеры, модемы и компакт-дисководы. Компакт-дисковод - это устройство для считывания компакт-дисков.

Компакт-диск - это оптические диски с голографической записью информации. Особенность компакт-дисков - большой объем записанной на них информации, равной объему порядка 500 гибких дисков.

Компакт-диски - это средство для постоянного хранения информации, которая записывается один раз и может многократно считываться на ЭВМ. Компакт-диски - наиболее удобное средство для переноса больших объемов информации. Объем памяти на компакт-дисках составляет до 780 Мбайт.

Принтер - это печатающее устройство, подсоединяемое к компьютерам. Наибольшее распространение получили три типа принтеров, различающихся скоростью и качеством печати: матричные, струйные и лазерные. Самые простые и дешевые среди них - матричные, самые быстрые и качественные - лазерные, а струйные - самые качественные среди дешевых принтеров.

Модем - это устройство передачи информации по линиям телефонной связи. С помощью модемов персональные компьютеры могут подключаться через телефонную сеть к другим компьютерам, а также входить в различные телекоммуникационные компьютерные сети.

Скорость передачи информации по линиям связи оценивается в бодах и килободах. Скорость в один бод - это передача одного бита в секунду:

1 бод = 1 бит/секунда.

1 Кбод = 1024 бод.

Вопросы

1. Какие устройства входят в состав персональных компьютеров?

2. Что такое процессор?

3. Каково быстродействие современных процессоров?

4. В каких единицах измеряется объем памяти компьютеров?

5. Каков объем оперативной памяти современных компьютеров?

6. Каковы объемы памяти на гибких дисках?

7. Каковы объемы памяти на жестких дисках?

8. Каковы объемы памяти на компакт-дисках?

1.3 Работа на персональных ЭВМ

Работа на ЭВМ обычно проходит в форме диалога человека с компьютером. Человек просматривает информацию на экране компьютера, указывает на нее мышкой, нажимает клавиши, набирает команды, вводит слова, числа, фразы и т. п. В ответ компьютер выводит свою информацию: сообщения, меню, заставки, диаграммы, рисунки, результаты вычислений и обработки данных.

Работа ЭВМ основана на использовании программ. Программы для ЭВМ - это форма представления данных и команд, предназначенных для получения определенных результатов или способа функционирования ЭВМ.

Совокупность программ для данного типа ЭВМ определяет все многообразие их применений. На персональных компьютерах наиболее часто применяются игры, редакторы текстов, базы данных, информационные системы, электронные таблицы, системы программирования и т. п.

Главной среди программ на ЭВМ является операционная система, которая постоянно хранится в долговременной памяти компьютера. Работа ЭВМ начинается с загрузки операционной системы, а все остальные программы запускаются с помощью операционной системы.

Операционная система - это главная программа, управляющая работой компьютера в целом. На персональных компьютерах типа IBM PC используются в основном операционные системы MS DOS и Windows. В персональных компьютерах Macintosh применяется операционная система OS/7.

Операционная система MS DOS - это самая простая операционная система для компьютеров IBM PC. Она используется на всех младших моделях IBM PC и может применяться на всех старших моделях компьютеров этого же типа.

Операционная система Windows - наиболее современная и удобная операционная система для старших моделей персональных компьютеров IBM PC. Эта система может использоваться только на компьютерах старших моделей с оперативной памятью более 2 Мбайт и памятью на жестких дисках не менее 80 Мбайт.

На персональных компьютерах IBM PC используются несколько версий операционной системы Windows; созданных всемирно известной фирмой Microsoft: Windows 3.1, Windows-95, Windows-98, Windows-2000, отличающихся своими функциями и возможностями.

Основными объектами во всех операционных системах на ЭВМ являются файлы, программы и каталоги. Все программы в ЭВМ представляются отдельными файлами или наборами файлов, хранящихся в определенном каталоге.

Файлы - это последовательность записей на машинных носителях - магнитных или оптических дисках, магнитных или перфолентах и т.п. Все данные и программы на ЭВМ записываются в виде файлов или наборов файлов. Все файлы в памяти ЭВМ имеют уникальные имена.

Совокупности файлов в памяти ЭВМ объединяются в форме каталогов и подкаталогов. Каждый каталог имеет свое уникальное имя. Имя подкаталога образуется из его собственного имени и имени каталога, в котором он находится. Имена каталогов (оглавлений) записываются большими (прописными) буквами, а имена файлов - малыми (строчными) буквами.

В операционных системах MS DOS и Windows имена файлов образуются из латинских букв и цифр с добавлением трехбуквенных окончаний после точки. Для записи окончаний в этих операционных системах приняты правила:

.ехе - программа, готовая к выполнению;

.com - программа, готовая к выполнению;

.bat - командный файл операционной системы;

.txt - текстовый файл;

.doc - текстовый файл.

Работа с любыми операционными системами - это в основном работа над каталогами файлов и программ, размещенных на магнитных и оптических дисках. Эта работа состоит в просмотре каталогов и подкаталогов, копировании файлов и запуске тех или иных программ.

В любой современной операционной системе работа с ЭВМ происходит в основном с помощью менеджеров программ и файлов. Эта программа позволяет человеку в диалоге с компьютером просматривать каталоги программ и файлов во внешней памяти:

С: А:

Name	Name	Name	Name	Name	Name
…	begin.bat	file2.dat	TUTOR	MUSIC
DOS	prog1.exe		TEACHER	GRAF
NC	prog2.exe		CALC	DOC
KAYMIN	text1.txt		EDIT
BOOK	text2.txt		BASE
PAСET	file1.dat		PROLOG
text1.txt	4096	26.12.96	6720 bytes in 1 files selected

В приведенном примере указаны два каталога: каталог на жестком диске С, на котором размещена операционная система DOS, и каталог на гибком диске А с пакетом программ, включающим электронный учебник TEACHER, клавиатурный тренажер TUTOR и другие учебные программы из пакета программ для лабораторных работ по информатике.

Запуск программ на персональных ЭВМ обычно проводится перемещением курсора на экране с помощью клавиш-стрелок или мышки на имя программы в каталоге, подлежащей выполнению, а затем - нажатием клавиши ввода Enter на клавиатуре либо нажатием клавиши на мышке.

Для установки новых программ на ЭВМ они должны быть предварительно записаны на оптическом или гибких дисках, либо получены по электронной почте через Интернет. Для этого диск с новыми программами должен быть установлен в соответствующий дисковод.

Для перезаписи программ и файлов необходимо выявить каталог, где они записаны; далее указать или создать каталог, куда они должны быть переписаны и только после этого указать команду «запись» и нажать клавишу Enter либо клавишу на мышке.

В любом случае до записи новых программ на жесткие диски вашей ЭВМ необходимо проверить отсутствие вирусов на этих дисках или в файлах, полученных по Интернет. При обнаружении вирусов немедленно пролечите эти файлы и диски с помощью антивирусных программ.

Компьютерные вирусы - это специальные саморазмножающиеся программы. Эти программы могут испортить или уничтожить программы и файлы, хранящиеся в памяти компьютера. Заражение компьютерными вирусами происходит исключительно при копировании файлов с помощью дискет или при их передаче по сети Интернет.

Наиболее опасные вирусы могут испортить или уничтожить всю информацию в ЭВМ и сделать неработоспособным компьютер и даже сеть ЭВМ. Для предотвращения от таких последствий используются специальные меры и программы.

Для защиты от вирусов используются специальные антивирусные программы, которые необходимо устанавливать и периодически обновлять на ЭВМ. Работа антивирусных программ заключается в диагностике и удалении компьютерных вирусов в файлах и программах на ЭВМ.

Для надежной работы Ваших компьютеров и предотвращения потерь информации на дисках придерживайтесь следующих правил «компьютерной гигиены»:

1) при вводе чужих дисков в свою машину первым делом проверьте их на вирусы;

2) после работы на чужой машине сразу же проверьте свои диски на вирусы.

Для защиты от компьютерных вирусов при работе в сети Интернет придерживайтесь следующих правил:

3) не открывайте файлы, полученные по почте, без проверки их на вирусы;

4) не запускайте программы, полученные по Интернет, без их проверки на вирусы.

Для борьбы с компьютерной заразой постоянно обновляйте свои антивирусные программы. Учтите, что «супер-программисты», создающие компьютерные вирусы, постоянно ищут средства и способы для преодоления защиты от вирусов и проникновения в чужие компьютеры.

Кроме защиты от вирусов на любых ЭВМ может быть предусмотрена также защита от несанкционированного доступа к ЭВМ и хранящимся в них данным. Простейшим средством для этого является введение паролей для доступа к ЭВМ или определенным сегментам ее памяти.

Вопросы

1. Что такое - программы для ЭВМ?

2. Каковы основные типы программ?

3. Что такое операционная система?

4. Какие операционные системы используются на IBM PC?

5. Что такое файл на ЭВМ?

5. Как записываются имена файлов и каталогов на ЭВМ?

6. Как проводится перезапись программ на компьютере?

7. Что такое компьютерные вирусы?

8. Как предохраняться от компьютерных вирусов?

9. Для чего используются пароли на ЭВМ?

Задание

1. Проработайте на компьютере с клавиатурным тренажером следующие наборы слов:

а) русские слова; в) английские слова;

б) числа и формулы; г) слова языка Бейсик.

2. Узнайте, как на Вашем компьютере запускаются антивирусные программы.

3. Проверьте память своего компьютера на наличие вирусов.

4. Проверьте свои диски на наличие компьютерных вирусов.

5. Узнайте - сколько свободной памяти на Ваших дисках.

1.4 Редактирование текстов на ЭВМ

Подготовка и редактирование текстов - это одно из наиболее частых применений персональных компьютеров. Простота и удобство редактирования текстов на ЭВМ привели к тому, что для подобных работ практически перестали использоваться пишущие машинки.

Редакторы текстов на ЭВМ - это специальные программы, позволяющие вводить, искать, редактировать и сохранять различные тексты на ЭВМ вплоть до научных отчетов и литературных произведений, а также личных и служебных архивов.

Редакторы текстов на ЭВМ - это наиболее удобное средство для подготовки различного рода документов и создания архивов документов на ЭВМ. Ведение такого рода архивов составляет основу работы большого числа людей - бизнесменов, юристов, писателей, ученых, журналистов, инженеров, секретарей, референтов и многих других специалистов.

Документом считается информация, зафиксированная на материальном носителе, имеющем реквизиты, позволяющие его идентифицировать. К числу реквизитов документа относится фамилия автора (исполнителя) и дата его создания (подписания), а также входящая или исходящая регистрация при размещении его в архивах.

На персональных компьютерах IBM PC наибольшее распространение получили редакторы текстов Word и Лексикон. Word - это лучший редактор текстов для операционной системы Windows. Лексикон - это один из лучших отечественных редакторов текстов для компьютеров с операционной системой MS DOS.

В ЭВМ с накопителями на жестких магнитных дисках могут храниться и редактироваться целые книги. Одна страница текста, имеющая 30 строк по 60 знаков в строке, требует для хранения 1800 байт 1,76 Кбайт памяти.

Книга из 100 страниц указанного размера занимает около 176 Кбайт на магнитных дисках. Соответственно, на дисках объемом 200 Мбайт может храниться более 100 таких книг. Набор текстов на клавиатуре компьютера проводится так же, как и на пишущих машинках. Но при этом тексты выводятся не на бумагу, а на экран дисплея, на котором и производятся все исправления. Если текст большой, то на экране будет видна только его часть, а весь текст будет храниться в памяти ЭВМ.

Экран ЭВМ:

Я помню чудное мгновенье:

Передо мной явилась ты,

Как мимолетное виденье,

Как гений чистой

Значок для указания на экране места исправления символа или слова называется курсором. Перемещение курсора по экрану проводится с помощью мышки или клавиш стрелок. Для исправления букв, слов или фраз курсор подводят к их началу.

Исправления в тексте на персональных компьютерах можно вносить неоднократно. Вставка или замена символов и слов проводится набором их на клавиатуре. Удаление символов и слов выполняется нажатием клавиши Del или Bs. Для переключения режима вставка/замена нажимается клавиша Ins. Удаление строк и вставка новых строк проводятся выделением их на экране с последующим нажатием клавиши Del.

Используя выделение фрагментов текстов на экране компьютера, их можно переносить из одного места текста в другое. Можно выделять их курсивом, подчеркиванием, изменением толщины или вида шрифта.

В многооконных редакторах фрагменты можно переносить из одного текста в другой. Для этого на экране одновременно открывается два или более текстов сразу в нескольких окнах.

Поиск текстов на магнитных дисках также проводится через основное меню указанием на слово «файл» (file), а затем на режим «открытие» (open). Результатом будет появление оглавления с именами файлов и других каталогов, на которые можно указывать с помощью мышки или клавиш-стрелок. Нажатие клавиши Enter приведет к появлению текста на экране ЭВМ.

Запись текстов на диски в редакторах проводят обращением к основному меню, указав на слово «файл» (file). Далее в появившемся на экране подменю нужно указать вид операции - «запись»(write), а затем имя файла, под которым текст записывается на магнитные диски, после чего нажимается клавиша ввода Enter.

Во многих редакторах можно создавать сложные тексты, вставляя различные таблицы, диаграммы, рисунки и даже фотографии. С помощью этих средств можно создавать письма, документы и отчеты, сохраняя их на магнитных дисках и печатая в необходимом количестве экземпляров.

Возможности современных текстовых редакторов на персональных ЭВМ таковы, что с их помощью можно выполнять не только редакционную подготовку документов, писем и отчетов, но и издательскую подготовку газет, журналов и книг практически в домашних условиях.

Создание книг на ЭВМ приводит к появлению электронных книг и журналов как новых видов литературных произведений. Копирование и распространение электронных книг, газет и журналов должно подчиняться законам авторского права, так же как и создание и распространение бумажных книг, журналов и газет.

Авторские права на произведения состоят в следующем:

1) право на имя - в произведении должно присутствовать имя автора;

2) право на изменения - только автор может вносить изменения в произведение;

3) имущественные права - автор является собствеником созданного произведения.

Автором считается лицо, творческим трудом которого создано произведение. Автор имеет права требовать указания своей фамилии на всех экземплярах (копиях) своего произведения. В соответствии с законом об авторских правах только автор может вносить изменения при модификации произведения.

Защита прав собственности на произведение фиксируется знаком © (copyright - права на копирование) с указанием фамилии или псевдонима автора. Включение в произведение копирайта (знака ©) означает, что никто не имеет права копировать произведения без заключения письменного договора с его автором (авторами).

Согласно международному праву на электронные книги, учебники, базы данных и программы для ЭВМ распространяются те же авторские права, как и на обычные литературные произведения.

Использование программ, баз данных, электронных книг и учебников в коммерческих целях возможно только при заключении договоров с владельцами авторских прав. Нарушители авторских прав обязаны возмещать ущерб издателям и авторам произведений.

Вопросы

1. Что такое редактор текстов?

2. Что такое - документ?

3. Каковы основные операции редактирования текстов?

4. Сколько страниц текста может быть записано:

а) на кассете магнитной ленты с объемом памяти 100 Кбайт;

б) на гибком диске с объемом памяти 1 Мбайт?

5. Как тексты записываются на магнитные диски?

6. Как узнать, какие тексты хранятся в памяти компьютера?

7. Что такое авторские права на произведение?

8. В чем состоят имущественные права авторов?

9. Как называются нарушители авторских прав?

Задания

1. Введите с помощью редактора текстов любимое четверостишие, выведите его на бумагу и запишите на магнитные диски.

2. Подготовьте текст поздравления с Новым годом для родителей, близких и друзей. Выведите на печать два-три поздравления для разных адресатов.

3. Перепишите четверостишие и поздравления на ваши диск и попробуйте прочитать их с помощью диспетчера файлов или программы Norton Commander.

4. Подготовьте на ЭВМ договор на издание сборника ваших рассказов с указанием Ваших авторских прав.

1.5 Контроль знаний на ЭВМ

Контроль и проверка знаний при дистанционном, заочном и очном обучении может производиться с помощью персональных ЭВМ. В этих целях создаются и используются специальные компьютерные программы, получившие название электронных учебников.

Электронные учебники - это компьютерные программы, содержащие учебные тексты и тесты. Тесты - это контрольные вопросы. Тесты в электронных учебниках отличаются тем, что ответы на них проверяются ЭВМ непосредственно в диалоге с учащимися.

Основные возможности электронных учебников состоят в следующем. Электронные учебники могут использоваться:

1) для проверки знаний на занятиях с использованием ЭВМ;

2) в качестве экзаменатора на зачетах и экзаменах;

3) в качестве тренажеров на самостоятельных занятиях с ЭВМ.

Примером может служить электронный учебник по информатике, являющийся приложением к настоящему бумажному учебнику. Этот электронный учебник используется для контроля знаний студентов и школьников по информатике на зачетах и текущих занятиях, а также при подготовке и сдаче экзаменов.

Особенностью данного электронного учебника является его связь с бумажным учебником. Все тексты электронного учебника взяты из настоящего учебника и все ответы на тесты электронного учебника можно найти в данном учебном пособии.

Электронным учебником по информатике можно пользоваться на компьютерах IBM PC с операционными системами MS DOS и Windows. В среде MS DOS запуск электронного учебника осуществляется из каталога TEACHER, в котором находится программа, с помощью команды

menu

Если запуск прошел успешно, то на экране появится заставка с названием программы, а затем - окно регистрации, в котором необходимо указать свою фамилию, имя и группу.

После регистрации на экране появляется основное меню электронного учебника. Работа с электронным учебником проходит в режиме диалога с ЭВМ в трех основных режимах:

1) чтение разделов учебника;

2) обучение с использованием тестов;

3) контроль знаний учащихся.

В режиме «чтение» на экране можно читать разделы электронного учебника, организованные в главы и разделы точно так же, как и в бумажном учебнике.

Информатика - это научная дисциплина, изучающая законы и методы накопления, обработки и передачи информации с помощью ЭВМ. Накопление, передача и обработка информации происходит не только внутри ЭВМ, но и при общении людей, в технических устройствах, в живых организмах и в жизни общества.

В режиме чтения тексты можно перелистывать с помощью клавиш стрелок и клавиш пролистывания страниц вверх-вниз. Смена темы проводится через основное меню, расположенное на верхней строке экрана.

Контрольные вопросы можно получить в режимах контроля и обучения. Разница между ними заключается в том, что в режиме контроля на экране появляется только сам контрольный вопрос, а в режиме обучения на экране можно читать и перелистывать текст соответствующего раздела.

Ответы на контрольные вопросы вводятся с клавиатуры в места соответствующих пропусков. Слова могут вводиться в любом порядке и при необходимости тут же исправляться. Оценка ответа будет выведена ЭВМ на экран сразу после нажатия клавиш Ctrl и Enter.

Ответ считается правильным, если получится фраза, выражающая истинное утверждение. Эталонные правильные ответы можно найти в соответствующем разделе бумажного или электронного учебника.

ЭВМ выводит на экран оценку «молодец», если ответ полностью совпадет с соответствующей фразой в учебнике. Оценка «хорошо», «нехорошо» и «плохо» будет выводиться ЭВМ в зависимости от числа совпадений и количества введенных слов.

Оценка «хорошо» ставится, если не менее 50% слов совпадают с эталоном из учебника. В случаях, когда более половины слов отличается от эталонных ответов, выводится оценка «нехорошо». Оценка «плохо» выводится, если не введено ни одного слова.

В режиме обучения правильный ответ к контрольному вопросу можно найти с помощью подсказки, нажав клавишу F6. В результате на экране появится раздел учебника с эталонным ответом, который можно найти перелистывая текст раздела. Возврат к контрольному вопросу произойдет после повторного нажатия клавиши F6.

Все контрольные вопросы составлены исключительно по материалам учебника и в нем всегда можно найти все ответы на все контрольные вопросы. Поэтому в режиме обучения, используя доступ к текстам учебника, при внимательной работе можно получать исключительно отличные и положительные оценки.

Режим обучения особенно удобен при самостоятельной подготовке к зачетам и экзаменам. Именно при работе в этом режиме могут быть проработаны все контрольные вопросы по заданному разделу учебника и по всему учебнику в целом.

Педагогический эффект от работы с рассматриваемыми тестами заключается в том, что заполнение тестов требует нахождения, запоминания, проговаривания и ввода слов-ответов с клавиатуры. При этом при анализе ответа необходимо осмысление подбираемых фраз на предмет их истинности.

Работа с электронными учебниками позволяет не только мгновенно сообщать оценки каждого теста учащемуся, но и работать в удобном темпе, используя тексты учебника и получая подсказки от ЭВМ. При этом с компьютером можно заниматься столько - сколько нужно для получения положительных или отличных оценок.

Работу по контролю знаний на традиционных занятиях в школах и вузах стараются выполнять учителя и преподаватели. Однако при групповом обучении они не могут опросить в течении занятия всех учащихся и поэтому они не могут дать гарантий в результатах обучения всем своим ученикам.

Определенным выходом для традиционных форм обучения могло бы служить использование бумажных тестов, которые позволяют проверять знания всех учащихся по любому из текущих занятий. Однако проверка этих бумажных материалов весьма трудоемка для преподавателей и они минимизируют или игнорируют эту работу.

Компьютерный контроль знаний позволяет освободить преподавателей и учителей от весьма трудоемкой и рутинной работы по проверке всех результатов тестирования. Эту работу на себя вполне могут взять персональные компьютеры, снабженные соответствующими электронными учебниками. Однако наиболее эффективно обучение с использованием электронных учебников происходит при контроле и руководстве преподавателей, которые организуют систематический контроль знаний и решение задач по всему курсу. Проверка знаний в представляемом электронном учебнике происходит в режиме «контроль». В этом режиме на экран выводятся только тесты по выбранной теме без каких либо подсказок.

Оценка ответа выводится на экран ЭВМ сразу же после его ввода с клавиатуры.

При этом все ответы записываются в протокол на магнитных дисках, который можно увидеть на экране по завершении серии тестов по выбранной теме. По завершении серии тестов на экран выводятся итоги прохождения проработанной темы в следующей форме:

-----------------------------------<ИТОГИ>------------------------------------

> Количество тестов =15

> Отлично =11

> Хорошо = 3

> Нехорошо = 1

> Плохо = 0

>!> Совпало ответов = 87 % <!<

>!> 0тсутствуют ответы = 0 % <!<

-----------------------------------------------------------------------------------

Окончательных оценок компьютер не ставит. Задача компьютера состоит в сборе статистики ответов и ведении протокола ответов в режиме «контроль». Оценка ответов выводится учащимся на экран сразу после проработки серии тестов по текущей теме.

...