Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Понятие информатики и информации

Цель: Уяснить основные понятия информатики; изучить роль информации и информационных технологий в современном обществе.

Информация -- это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Информация является динамическим объектом, образующимся в ходе информационного процесса.

Информатика -- это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

- Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники

- Программное обеспечение

- Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения (интерфейс)

- Средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами (пользовательский интерфейс).

Информационные технологии - это машинизированные способы обработки информации, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС) с целью создания продукта или услуги.

Функциональное назначение информационных технологий - переработка информации с помощью ЭВМ и выработка новых знаний, соотнесенная с целями пользователей, то есть информационные технологии - это средство превращения знаний в информационный ресурс общества.

Информационное общество имеет следующие основные признаки:

1 Большинство работающих в информационном обществе (около 80%) занято в информационной сфере, Т.е. сфере производства информации и информационных услуг.

2 Обеспечены техническая, технологическая и правовая возможности доступа любому члену общества практически в любой точке территории и в приемлемое время к нужной ему информации (за исключением военных и государственных секретов, точно оговоренных в соответствующих законодательных актах).

3 Информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.

Информатизация - необходимое условие научно-технического, социального, экономического и политического прогресса в обществе. Неизбежность информатизации обусловлена следующими причинами:

- беспрецедентным усложнением социально-экономических процессов в результате увеличения масштабов и темпов общественного производства, углубления разделения труда и его специализации в научно-технической революции;

- повышением степени самоуправления предприятий, территорий, регионов.

Для информационного общества характерно обеспечение требуемой степени информированности всех его членов, возрастание объема и уровня информационных услуг, предоставляемых пользователю. Информационное общество в теоретическом аспекте характеризуется высокоразвитой информационной сферой, которая включает деятельность человека по созданию, переработке, хранению, передачи и накоплению информации.

Информация обладает следующими свойствами: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность, актуальность.

Объективность и субъективность информации. Это понятие является относительным. Более объективной принято считать ту информацию, в которой методы вносят меньший субъективный элемент.

Полнота информации. Характеризует качество и определяет достаточность данных для принятия решений.

Достоверность. Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются полезными -- всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов. Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации достаточно высока.

Адекватность -- это степень соответствию реальному объективному состоянию дела.

Доступность -- мера возможности получить информацию.

Актуальность -- это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам.

По признаку «область возникновения» информация делится на:

- элементарную - отражает процессы и явления неодушевленной природы;

- биологическую - отражает процессы растительного и животного мира;

- социальную - отражает процессы человеческого общества.

По способу передачи и восприятия различают информацию:

- визуальную - передается видимыми образами и символами;

- аудиальную - передается звуками;

- тактильную - передается ощущениями;

- органо - лептическую - передается запахами и вкусом;

- машинную - выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

По уровню сложности информация делится на:

- сигнал;

- сообщение, документ;

- информационный массив;

- информационный ресурс.

По уровням доступа и организации информации:

- данные в регистровой памяти;

- данные в оперативной памяти;

- файлы данных на внешних носителях;

- базы данных.

По способам кодирования и представления:

- цифровая;

- символьная;

- графическая.

По организации данных:

- табличная;

- текстовая;

- графическая.

В информатике рассматривают две формы представления информации:

- аналоговую (непрерывную) - температура тела; мелодия, извлекаемая на скрипке, когда смычок не отрывается от струн и не останавливается; движение автомобиля;

- дискретную (прерывистую, цифровую) - времена года, точка и тире в азбуке Морзе.

Данные -- это зарегистрированные сигналы. Данные преобразуются, транспортируются и потребляются с помощью методов. В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Основные операции с данными:

Сбор данных -- накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

Формализация данных -- приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

Фильтрация данных -- отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений

Сортировка данных -- упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования;

Архивация данных -- организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме;

Защита данных -- комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

Транспортировка данных -- прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных -- сервер, потребитель -- клиент;

Преобразование данных -- перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Данные различаются типами, что связано с различиями в физической природе сигналов, при регистрации которых образовались данные. В качестве средства хранения и транспортировки данных используют носители данных.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, требуется унифицировать их форму представления -- для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. В вычислительной технике существует система двоичного кодирования, которая основана на представлении данных последовательностью двух знаков: 0 и 1, которые называются битами. То есть наименьшая единица системы представления данных двоичного кодирования.

Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая, табличная.

Линейные структуры данных (списки) -- это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

Табличные структуры (матрицы) -- это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется путем доступа, ведущим от вершины структуры к данному элементу.

Наименьшей единицей измерения данных является байт.

Используются также более крупные производные единицы информации:

Килобайт (Кбайт) = 1024 байт

Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт

Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт

Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт

Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт

Экзобайт = 10¹⁸ байт

Код - совокупность знаков, символов и правил представления информации.

В частности, можно различать двоичный и троичный код. Алфавит первого ограничен двумя символами (0, 1), а второго - тремя символами (-1, 0, +1). Рассмотрим перечень наиболее известных кодов, некоторые из них использовались первоначально для связи, кодирования данных, а затем для представления информации в ЭВМ:

- код Бодо - 5-разрядный код, бывший в прошлом европейским стандартом для телеграфной связи;

- ASCII - стандартный 7-битовый код для передачи данных, поддерживает 128 символов, включающих заглавные и строчные символы латиницы, цифры, специальные значки и управляющие символы. Этот код, к которому были добавлены некоторые национальные символы (10 бинарных комбинаций), был принят Международной организацией по стандартизации (ISO) как стандарт ISO- 7;

- EBCDIC - 8-разрядный код, предложенный фирмой IBM для машин серий IВM/360-375 (внутреннее представление данных в памяти), а затем распространившийся и на системы других производителей;

- ASCII-8 - 8-разрядный код, принятый для внутреннего и внешнего представления данных в вычислительных системах. Включает стандартную часть (128 символов) и национальную (128 символов). Соответственно в зависимости от национальной части, кодовые таблицы различаются;

- код Холлерита, предложенный для ПК (1913 г.), затем использовавшийся для кодирования информации перед вводом в ЭВМ с перфокарт.

Одним из «последних слов» в процессе развития систем символьного кодирования является универсальный код UNICODE - стандарт 16-разрядноrо кодирования символов.

Наиболее естественный способ представления числа в компьютерной системе заключается в использовании строки битов, называемой двоичным числом - числом в двоичной системе счисления.

Система счисления - это способ именования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В непозиционной системе цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе. В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.

Основание системы счисления - это количество различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления.

Двоичная система счисления имеет основание 2 и использует для представления информации две цифры: 0 и 1.

Для перевода целого числа из десятичной в двоичную систему счисления необходимо это число делить на двойку. Если поделилось без остатка, то пишем 0; если с остатком 1, то пишем 1. Это будет последняя цифра в записи числа. Например:

25 - 24 = 1 (остаток 1)

25/2 = 12

12 - 12 = 0 (остаток 0)

12/2 = 6

6 - 6 = 0 (остаток 0)

6/2 = 3

3 - 2 = 1 (остаток 1)

3/2 = 1 (остаток от деления числа 25 на 2) - это и будет первая цифра в записи числа 25 в двоичной системе.

То есть 2510 = 11001₂

Для перевода целого числа из двоичной системы в десятичную необходимо цифры умножать на двойку в степени номера позиции (номер позиции начинается с нуля и нумеруется справа налево).

Например:

43210 - номера позиции цифр в числе - они являются степенями двойки.

информация компьютер программа вычислительный

2. Техническое обеспечение ПК

Цель: изучить историю развития средств вычислительной техники, освоить аппаратное обеспечение персонального компьютера, базовый состав и периферийные устройства; изучить системы, расположенные на материнской плате.

История развития вычислительной техники. Люди учились считать, используя собственные пальцы. Когда этого оказалось недостаточно, возникли простейшие счетные приспособления. Особое место среди них занял абак, получивший в древнем мире широкое распространение.

Первым механическим счетным устройством была счетная машина, построенная в 1642 году выдающимся французским ученым Блезом Паскалем. Механический «компьютер» Паскаля мог складывать и вычитать. «Паскалина» - так называли машину - состояла из набора вертикально установленных колес с нанесенными на них цифрами от 0 до 9.

В 1673 году немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство, которое не только складывало и вычитало, но и умножало и делило. Машина Лейбница была сложнее «Паскалины».

Есть в истории вычислительной техники ученые, чьи имена, связанные с наиболее значительными открытиями в этой области, известны сегодня даже неспециалистам. Среди них английский математик Х1Х века Чарльз Бэббидж, которого часто называют «отцом современной вычислительной техники». В 1823 году Бэббидж начал работать над своей вычислительной машиной, состоявшей из двух частей: вычисляющей и печатающей. Машина предназначалась в помощь британскому морскому ведомству для составления различных мореходных таблиц. Первая, вычисляющая часть машины была почти закончена к 1833 году, а вторую, печатающую, удалось довести почти до половины, когда расходы превысили 17000 фунтов стерлингов (около 30000 долларов). Больше денег не было, и работы пришлось закрыть.

Новинки техники ХХ века оказались неразрывно связанными с электричеством. Вскоре после появления электронных ламп, в 1918 году советский ученый М.А. Бонч-Бруевич изобрел ламповый триггер - электронное устройство, способное запоминать электрические сигналы.

5 июля 1943 года ученые Пенсильванского университета в США подписывают контракт, по которому они создают первый в мире электронный компьютер, известный под названием Эниак. Ничего не значащее на русском языке название произошло от сокращения довольно длинного английского наименования - «электронный цифровой компьютер». 15 февраля 1946 года Эниак официально ввели в строй.

В развитии вычислительной техники обычно выделяют несколько поколений ЭВМ: первое поколение - на электронных лампах (40-е - начало 50-х гг.), второе поколение - на дискретных полупроводниковых приборах, транзисторах (середина 50-60-х гг.), третье - на интегральных микросхемах (в середине 60-х гг.), четвертое поколение - на микропроцессорах.

Второе поколение электронных компьютеров обязано своим появлением важнейшему изобретению электроники ХХ века - транзистору. Миниатюрный полупроводниковый прибор позволил резко уменьшить габариты компьютеров и снизить потребляемую мощность. Скорость компьютеров возросла до миллиона операций в секунду.

В сотни раз сократить число электронных элементов в компьютере позволило изобретение в 1950 году интегральных микросхем - полупроводниковых кристаллов, содержащих большое количество соединенных между собой транзисторов и других элементов. ЭВМ третьего поколения на интегральных микросхемах появились в 1964 году.

В июне 1971 года была впервые разработана очень сложная универсальная интегральная микросхема, названная микропроцессором - важнейшим элементом компьютеров четвертого поколения.

Аппаратная конфигурация. Суть информатики выражается как наука об автоматической обработке информации. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. (Аппаратная и программная конфигурация).

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры имеют блочно-модульную конструкцию -- аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов. По способу расположения устройств относительно процессора различают внешние и внутренние. Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратным интерфейсом. Стандарты на них называют протоколами. Протокол -- это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами. Все интерфейсы можно разделить на последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный -- одновременно группами битов. Параллельные интерфейсы имеют более сложное устройство, и обеспечивают более высокую производительность, которая измеряется байтами в секунду. Устройство последовательных интерфейсов проще, производительность измеряется битами в секунду.

Устройство персонального компьютера имеет блочно-модульную структуру. В базовую конфигурацию (состав) входят четыре устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Системный блок -- основной узел. Устройства, находящиеся внутри системного блока называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называются внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

Монитор -- устройство визуального представления данных. Его основными потребительскими параметрами являются: размер, шаг маски экрана (расстояние между отверстиями в маске), максимальная частота регенерации изображения (сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение), класс защиты (определяется стандартом, которому соответствует монитор, с точки зрения требований техники безопасности).

Клавиатура -- клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах, и может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним и верхним регистрами выполняется с помощью клавиши SHIFT. При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPSLOCK.

Схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными клавишами называют раскладками клавиатуры. (Alt+Shift, Ctrl+Shift -- сменить раскладку)

ALT, CTRL -- регистровые клавиши, их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд.

ESC -- отказ от исполнения последней введенной команды.

BACKSPACE -- удаление символа слева от курсора

DELETE -- удаление символа справа от курсора

PRINT SCREEN -- печать текущего состояния экрана на принтере или сохранение в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена.

PAUSE/BREAK --приостановка/прерывание текущего процесса.

PAGE UP/PAGE DOWN -- перевод курсора на одну страницу вверх или вниз.

HOME -- перевод курсора в начало строки

END -- перевод курсора в конец строки

INSERT-- переключение между режимами вставки и замены символов.

NUM LOCK -- включение/отключение цифровой клавиатуры

Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Четыре клавиши со стрелками, выполняющие смещение курсора в направлении, указанном стрелкой, называются клавишами управления курсором.

Мышь -- устройство управления манипуляторного типа. К числу регулируемых параметров относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), чувствительность к двойному щелчку (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой расцениваются как двойной щелчок).

Внутреннее устройство системного блока. Материнская плата -- основная плата компьютера. На ней размещаются:

- процессор -- основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

- микропроцессорный комплект (чипсет) -- набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

- шины -- наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

- оперативная память (ОЗУ) -- набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

- ПЗУ -- микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

- слоты -- разъемы для подключения дополнительных устройств.

Жесткий диск -- основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Основные параметры: емкость, производительность (скорость внутренней передачи данных), среднее время доступа (интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, зависит от скорости вращения диска).

Дисковод гибких дисков. Для оперативного переноса небольших объемов информации используют гибкие магнитные диски, которые вставляют в специальный накопитель -- дисковод. Основные параметры: технологический размер, плотность записи (HD), полная емкость.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM -- постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но существуют устройства однократной записи CD-R, и устройства многократной записи CD-RW. Основным параметром является скорость чтения данных(32x-48x, x=150кБайт/с)

Видеокарта -- отдельная дочерняя плата, которая вставляется в один из слотов материнской платы, и выполняет функции видеоконтроллера, видеопроцессора, видеопамяти. Основные параметры: разрешение экрана (количество точек изображения на экране), цветовое разрешение (количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана).

Звуковая карта -- подключается к одному из слотов материнской платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи музыки. Основным параметром является разрядность (количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой формы в цифровую и наоборот).

Системы, расположенные на материнской плате. Оперативная память -- это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует динамическая и статическая память. Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти (кэш-память) предназначены для оптимизации работы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоящее время принята 32 разрядная адресация, то есть адресов может быть 2³². но это не предельный размер поля оперативной памяти, он определяется чипсетом (несколько сот мегабайт). Оперативная память размещается на стандартных панельках, модулях. Основными характеристиками модулей являются объем памяти и время доступа (сколько времени необходимо для обращения к ячейкам памяти, измеряется в наносекундах)

Процессор -- основная микросхема, конструктивно состоит из ячеек, называемых регистрами. (данные посылаются в регистры и рассматриваются как команды, управляющие обработкой в других регистрах, то есть идет обработка данных) с остальными устройствами компьютера процессор связан шинами. Основные три шины: шина данных, адресная, командная.

Адресная шина, состоит из 32 параллельных линий, то есть 32 разрядная. Если на какой- то линии есть напряжение, то на ней выставлена 1, если нет, то ноль. Таким образом, получается комбинация из 32 нулей и единиц, то есть адрес, указывающий на одну из ячеек памяти, к ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По ней происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно (64 линии).

Шина команд. Для того, чтобы процессор мог обрабатывать данные ему нужны команды. Эти команды (представлены в виде байтов) поступают в процессор из оперативной памяти, а именно, из тех областей, где хранятся программы. (бывают 32,64,128 разрядные)

Совокупность всевозможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует систему команд процессора. Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Основные параметры процессоров: рабочее напряжение, разрядность (сколько бит данных он может принять и обработать за один такт, определяется разрядностью командной шины), рабочая тактовая частота (производительность, то есть количество команд выполненных за единицу времени, измеряется в герцах), размер кэш-памяти.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем с другими устройствами, для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область, которая называется кэш-памятью.

Микросхема ПЗУ и система BIOS. В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего, так как оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек, но процессору нужны команды уже в первый момент включения, поэтому сразу после включения на адресной шине выставляется стартовый адрес, указывающий на ПЗУ. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ («зашитые») образуют базовую систему ввода-вывода (BIOS). Основное назначение программ этого пакета проверить работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Энергонезависимая память CMOS. При изготовлении BIOS ничего не известно о параметрах жестких и гибких дисков, о составе вычислительной системы. Для того, чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти» CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от батарейки, расположенной на материнской плате.

Периферийные устройства ПК. Благодаря периферийным устройствам, подключаемым к ПК система приобретает гибкость и универсальность. Но назначению подразделяются:

- устройства ввода данных;

- устройства вывода данных;

- устройства хранения данных;

- устройства обмена данными.

Устройства ввода знаковых данных. Существуют специальные эргономичные клавиатуры, предназначенные для повышения эффективности процесса ввода данных, и рассчитанные с учетом требований эргономики. Также существуют клавиатуры с оптимизированной раскладкой клавиатуры (клавиатура Дворака). По методу подключения различают проводные и беспроводные (передача информации осуществляется инфракрасным лучом).

Устройства командного управления. Специальные манипуляторы: трекбол (устанавливается стационарно, его шарик приводится в движение ладонью руки), пенмаус (аналог шариковой авторучки), инфракрасная мышь (беспроводная мышь), джойстики (манипуляторы рычажно-нажимного типа).

Устройства ввода графических данных. Для ввода графической информации используют сканеры (вводят и знаковую информацию, в этом случае применяются программы распознавания образов), графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры.

Устройства вывода данных. В качестве устройств вывода данных, используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге. По принципу действия различают лазерные, светодиодные и струйные принтеры.

Устройства хранения данных. Для внешнего хранения данных используются: стримеры (накопители на магнитной ленте), ZIP-накопители (не совместимы с гибкими дисками),накопители HiFD (решают недостатки ZIP-накопителей), накопители JAZ (сменный жесткий диск).

Устройства обмена данными. Модем -- устройство предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются путем модуляции в аналоговый сигнал и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование и пересылает цифровые данные в компьютер, таким образом, обеспечивается связь между компьютерами и обмен данными между ними. Основные параметры: производительность (объем данных, передаваемых в единицу времени, измеряется бит/с), поддерживаемые протоколы.

3. Программное обеспечение ПК

Цель: изучить создание, структуру и методы проектирования программ; структуру программного обеспечения; принципы алгоритмизации.

Программы -- это упорядоченные последовательности команд. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня. Самый низкий уровень программного обеспечения -- базовое программное обеспечение BIOS (отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами, хранится в микросхемах ПЗУ)

Системный уровень -- переходной. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие программ с программами базового уровня, то есть выполняют «посреднические» функции. Например, при подключении нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием, такие программы называют драйверами. Программы системного уровня отвечают за взаимодействие с пользователем, то есть благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой, получать результат. Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы.

Служебный уровень - программы обслуживания операционной системы. К этому уровня относятся все сервисные программы, называемые утилитами (архиваторы, антивирусные программы, программы проверки диска и т.д.)

Прикладной уровень - программы для решения конкретных прикладных программ (например, Microsoft Word, Microsoft Access, 1С:Бухгалтерия и т.д.)

Файл - это поименованная область на диске, имеющая уникальное имя. Имя файла может содержать от 1 до 8 символов для DOS и от 1 до 255 символов для Windows. Расширение описывает содержание файла.

*.exe, *.com, *.bat - исполнимые файлы

Каталог (папка) - это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размерах файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов. Папки и файлы образуют иерархическую структуру, которая называется файловой структурой.

Программа - упорядоченная последовательность команд компьютера, составленная для решения задачи.

Процесс создания программы можно представить схематично в виде последовательности действий:

Постановка задачи - алгоритм решения - программирование - отладка программы - программный продукт.

Постановка задачи - обобщенный термин, который определяет исходные и выходные условия решаемой задачи.

Алгоритм - система инструкций, определяющая процесс преобразования исходных данных (входная информация) в результат решения поставленной задачи (выходная информация).Алгоритм - это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Свойства алгоритмов:

- дискретность - возможность разбиения процесса обработки информации на более простые этапы;

- определенность - однозначность выполнения отдельного шага преобразования информации;

- выполнимость (результативность) - возможность получения желаемого результата при заданной входной информации за конкретное число шагов;

- универсальность (массовость) - пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.

Программирование - это решение задачи средствами конкретного языка программирования и оформление полученных результатов в виде программы.

Отладка программы - процесс обнаружения и устранения ошибок в программе, производимой по результатам ее тестирования на компьютере.

Программный продукт - комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной задачи.

Алгоритмы подразделяются на:

- линейные - наборы команд, выполняемых последовательно во времени друг за другом;

- разветвляющиеся - алгоритмы, содержащие хотя бы одно условие, в результате проверки которого обеспечивается переход на один из двух возможных шагов;

- циклические - алгоритмы, предусматривающие многократное повторение одного и того же действия над новыми исходными данными.

Способы представления алгоритмов.

1. Словесно-формульное описание - на естественном языке с использованием математических формул.

2. Графическое описание в виде блок-схемы - набор связанных между собой геометрических фигур. Для обозначения шагов решения в виде схемы алгоритма используются специальные обозначения:

Таблица 1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположения данных.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбор направления выполнения алгоритма или программы в зависимости от условий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ввод исходных данных или вывод результатов обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Начало, конец выполнения программы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование ранее созданных или отдельно описанных алгоритмов или программ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Указание связи между прерванными линиями потока, связывающими графические обозначения блок-схемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комментарий

Программа - это набор машинных команд, которые следует выполнить для реализации алгоритма. Команды, поступающие в процессор по его шинам, на самом деле являются электрическими сигналами, то есть их можно представить как совокупность нулей и единиц. Разным командам соответствуют разные числа. Поэтому программа, с которой работает процессор, представляет собой последовательность чисел, называемую машинным кодом. Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру служат языки программирования. Текст программы обрабатывается специальными служебными программами, которые называются трансляторами. С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее текст, описывающий ранее разработанный алгоритма. Чтобы получить работающую программу, надо этот текст либо автоматически перевести в машинный код (для этого служат программы-компиляторы), либо поочередно выполнять команды языка (программы-интерпретаторы.

Разновидности программирования:

- объектно-ориентированное - центральным является понятие класса (множество объектов, обладающих определенными свойствами);

- структурное- сосредотачивается на процессе разделения программы на логические части, называемые модулями, и последовательное программирование каждой части.

Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. Языком самого низкого уровня является язык ассемблера.

4. Операционные системы, оболочки, среды

Цель: раскрыть понятия - операционная система, операционная оболочка, операционная среда; изучить функции операционных систем, примеры операционных систем.

Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Вопросы подобные таким, как следует ли при записи использовать усовершенствованную частотную модуляцию или в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения считывающих головок, не должны волновать пользователя. Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи - это, конечно, операционная система. Точно также как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы.

Таким образом, под ОС обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой - предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Любой из компонентов прикладного ПО обязательно работает под управлением ОС (пользователи взаимодействуют со своими программами через интерфейс ОС. Любые команды, прежде чем попасть в прикладную программу, проходят через ОС).

Операционная система - программа, которая управляет программными и аппаратными средствами компьютера, предназначенными для выполнения задач пользователя.

ОС можно разделить на три компонента:

- ядро;

- системная среда;

- файловая система.

Ядро - это основная программа, которая управляет выполнением других программ и аппаратными средствами.

Системная среда - обеспечивает функционирование интерфейса пользователя. Она принимает от пользователя команды и посылает их в ядро для исполнения.

Файловая система - представляет собой систему хранения файлов на запоминающем устройстве. Файлы организованы в каталоги. Любой каталог может содержать произвольное число подкаталогов, в каждом из которых хранятся файлы.

В совокупности ядро, системная среда и файловая система образуют базовую структуру ОС. Эти компоненты позволяют пользователю выполнять программы, управлять файлами и взаимодействовать с системой.

Основные функции, которые выполняет ОС:

- прием от пользователя заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке и их обработка;

- прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку и остановку других программ;

- загрузка в ОП подлежащих использованию программ;

- инициация программы (т.е. передача ей управления);

- идентификация всех программ и данных;

- обеспечение работы систем управления файлами или СУБД;

- обеспечение режима мультипрограммирования, т.е. выполнения двух или более программ на одном процессоре, создающие видимость их одновременного исполнения;

- обеспечение функций по организации и управлению всеми операциями ввода/вывода;

- распределение памяти, и другие.

ОС выполняет функции управления вычислительными процессами в вычислительной системе, распределяет ресурсы вычислительной системы между различными вычислительными процессами и образует программную среду, в которой выполняются программы пользователей. Такая среда называется операционной.

Параллельное существование терминов ОС и операционная среда вызвано тем, что ОС в общем случае может поддерживать несколько операционных сред. Операционная среда может включать несколько интерфейсов: пользовательских и программных

Классификация ОС. Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.

По режиму обработки задач различают ОС:

- однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

- многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.

По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:

- однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

- многопользовательские (UNIX, Windows NT).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

По способу построения ядра

- однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2);

- многопользовательские (UNIX).

Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

5. Сервисные средства. Системы обслуживания

Цель: изучить предназначение и принципы работы основных служебных программ и систем обслуживания операционной системы Windows.

Функция обслуживания компьютера включена в базовый состав операционной системы.

К числу служебных программ можно отнести программы-оболочки, которые не заменяют операционную систему, но предоставляют более удобное общение с ней, и утилиты (вспомогательные программы)

Существуют следующие виды утилит:

Программы резервирования - позволяют быстро скопировать на съемные носители информацию.

Антивирусные программы - предназначены для предотвращения заражения компьютера вирусами и ликвидации последствий их деятельности.

Архиваторы - программы, позволяющие сжимать файл, то есть в несколько раз уменьшить размер архивируемого файла за счет его оптимальной организации.

Программы-русификаторы - приспосабливают другие программы для работы с русскими буквами.

Программы для оптимизации дисков - позволяют обеспечить более быстрый и удобный доступ к информации за счет оптимальной организации файловой структуры.

Дефрагментация диска - служебное приложение, предназначенное для повышения эффективности работы жесткого диска путем устранения фрагментированности файловой структуры.

Средства проверки дисков. Принято рассматривать 2 категории средств проверки:

Средства логической проверки, то есть проверки целостности файловой структуры (устраняются средствами операционных систем)

Средства физической проверки - диагностика поверхности диска.

Логические ошибки бывают: потерянные кластеры и общие кластеры.

Компьютерные вирусы. Антивирусные программы. Компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может «приписывать» себя к другим программам (т.е. «заражать» их), а также выполнять различные нежелательные действия на :компьютере. Программа, внутри которой находится вирус, называется зараженной. Когда такая программа начинает работу, то сначала управление получает вирус.

Вирус находит и «заражает» другие программы, а также выполняет какие-нибудь вредные действия (например, портит файлы или таблицу размещения файлов (FAT) на диске, «засоряет» оперативную память и т.д.). Для маскировки вируса действия по заражению других программ и нанесению вреда могут выполняться не всегда, а скажем, при выполнении определенных условий. После того как вирус выполнит нужные ему действия, он передает управление той программе, в которой он находится, и она работает как обычно. Тем самым внешне работа зараженной программы выглядит так же, как и незараженной.

Многие разновидности вирусов устроены так, что при запуске зараженной программы вирус остается в памяти компьютера и время от времени заражает программы и выполняет нежелательные действия на компьютере.

Существует несколько типов вирусов:

Таблица 2 - Типы вирусов

Тип вируса	Что делает
3агрузочный (бутовый)	3аражает Boot-sector винчестера или дискеты и загружается каждый раз при начальной загрузке операционной системы
Резидентный вирус	3агружается в память компьютера и постоянно там находится до выключения компьютера
Самомодифицирующийся вирус	Изменяет свое тело таким образом, чтобы антивирусная программа не смогла его идентифицировать
Stealth (невидимый) вирус	Перехватывает обращения DOS к зараженным файлам и областям и выдает их в незараженном виде

Все действия вируса могут выполняться очень быстро и без выдачи каких-либо сообщений, поэтому пользователю очень трудно, практически невозможно, определить, что в компьютере происходит что-то необычное.

Для того, чтобы пpограмма-вирус была незаметной, она должна иметь небольшие размеры. Поэтому вирусы пишут обычно на низкоуровневых языках Ассемблер или низкоуровневыми командами языка СИ.

Компьютерный вирус может испортить, т.е. изменить ненадлежащим образом, любой файл на имеющихся в компьютере дисках. Но некоторые виды файлов вирус может «заразить». Это означает, что вирус может «внедриться» в эти файлы, т.е. изменить их так, что они будут содержать вирус, который при некоторых обстоятельствах может начать свою работу.

Тексты программ и документов, информационные файлы баз данных, таблицы табличных процессоров и другие аналогичные файлы не могут быть заражены обычным вирусом, он может их только испортить. Заражение подобных файлов делается только макро-вирусами.

Обычным вирусом могут быть заражены следующие виды файлов:

1 Исполняемые файлы, т.е. файлы с расширениями имен .com и .ехе, а также оверлейные файлы, загружаемые при выполнении других программ. Вирусы, заражающие файлы, называются файловыми. Вирус в зараженных исполняемых файлах начинает свою работу при запуске той программы, в которой он находится. Наиболее опасны те вирусы, которые после своего запуска остаются в памяти резидентно, - они могут заражать файлы и вредить до следующей перезагрузки компьютера. А если они заразят любую программу, запускаемую из файла AUTOEXEC.BAT или CONFIG.SYS, то и при перезагрузке с жесткого диска вирус снова начнет свою работу.

2 Загрузчик операционной системы и главная загрузочная запись жесткого диска. Вирусы, поражающие эти области, называются загрузочными, или ВООТ-вирусами. Такой вирус начинает свою работу при начальной загрузке компьютера и становится резидентным, т.е. постоянно находится в памяти компьютера. Механизм распространения - заражение загрузочных записей вставляемых в компьютер дискет.

3 Драйверы устройств, т.е. файлы, указываемые в предложении DEVICE файла CONFIG.SYS. Вирус, находящийся в них, начинает свою работу при каждом обращении к соответствующему устройству. Вирусы, заражающие драйверы устройств, очень мало распространены, поскольку драйверы редко переписывают с одного компьютера на другой.

Антивирусные программы - предназначены для предотвращения заражения компьютера вирусами и ликвидации последствий их деятельности.

Особенно опасны вирусы в условиях локальной сети, когда, проникнув на один компьютер, вирус может поразить все компьютеры, объединенные в сеть. Основные источники вирусов: нелегальное программное обеспечение (чаще всего игры); дискеты, зараженные вирусом, находящимся в загрузочном секторе; документы MS Word и Excel, зараженные макро-вирусами.

Существуют следующие виды антивирусных программ:

- программы-детекторы позволяют обнаруживать файлы, зараженные одним из нескольких известных вирусов;

- программы-доктора, или фаги, «лечат» зараженные программы или диски, «выкусывая» из зараженных программ тело вируса, т.е. восстанавливая программу в том состоянии, в котором она находилась до заражения вирусом;

- программы-ревизоры сначала запоминают сведения о состоянии программ и системных областей дисков, а затем сравнивают их состояние с исходным. При выявлении несоответствий об этом сообщается пользователю;

- доктора-ревизоры - это гибриды ревизоров и докторов, т.е. программы, которые не только обнаруживают изменения в файлах и системных областях дисков, но и могут автоматически вернуть их в исходное состояние;

- программы-фильтры располагаются резидентно в оперативной памяти компьютера, они перехватывают те обращения к операционной системе, которые используются вирусами для размножения и нанесения вреда, и сообщают о них пользователю. Пользователь может разрешить или запретить выполнение соответствующей операции;

- программы-вакцины, или иммунизаторы, модифицируют программы и диски таким образом, что это не отражается на работе программ, но вирус, от которого производится вакцинация, считает эти программы и диски уже зараженными. Эти программы крайне неэффективны и далее не рассматриваются.

Максимальную защиту от вирусов, переносимых на загрузочных секторах дискет, обеспечивают антивирусные программы, включающие в себя резидентный монитор - программу, автоматически запускаемую в момент включения компьютера и отслеживающую все обращения к дискам и файлам (AntiViral Toolkit Pro 3.0; Norton AntiVirus 4.0). Эти программы обнаруживают вирусы в момент обращения к дискете и позволяют сразу же их удалять или лечить зараженные файлы.

6. Текстовые редакторы. Текстовый редактор MS WORD

Цель: изучить технологии обработки текстовой информации; базовые функции редактирования и форматирования документа.

Создание документов. Документы и шаблоны документов создаются с помощью команды Файл -- Создать. Шаблоны предоставляют пользователю заранее подготовленные поля для ввода данных. {Ctrl+N}

Сохранение документов. Документы Word сохраняются в виде файлов с расширением *.doc. Сохранение существующего документа под другим именем, в другой папке или на другом диске, выполняется командой Файл -- Сохранить как. {Shift+F12}

Открытие документов. Документы в Word открываются с помощью команды Файл -- Открыть. {Ctrl+O}

Ввод и редактирование текста. Ввод текста в Word осуществляется построчно, переход в пределах одного абзаца выполняется автоматически. После нажатия клавиши Enter завершается предыдущий абзац и начинается новый. Команды Правка -- Отменить и Правка --› Повторить или кнопки Отменить и Вернуть на панели инструментов Стандартная позволяют последовательно отменить или повторить предшествующие действия.

Способы выделения фрагментов текста. Кроме стандартного способа протаскивания левой кнопкой мыши по фрагменту текста существует клавиатурный способ - перемещать курсор клавишами управления курсором при нажатой клавише {Shift}, а также быстрые способы выделения:

...