Інформатика і системологія Ободяк Віктор Корнелійович Ауд. ц227

Інформатика і системологія Ободяк Віктор Корнелійович Ауд. ц227

Література (основна) Информатика. Базовый курс/ Под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2009. – 640 с. Інформатика і комп'ютерна техніка : Навч. посіб. / За ред. М.Є. Рогози. - К. : Академія, 2006. – 368 с. Інформатика для інженерів / За ред. О.Ю. Соколова, І.Т. Зарецької. - Х.: Факт, 2005. - 419 с.

3 Література (додаткова) Інформатика. Комп'ютерна техніка. Комп'ютерні технології: Підручник для студентів вищих навчальних закладів / За ред. О.І. Пушкаря. - К. : Академія, 2002. – 704 с. Інформатика. Комп`ютерна техніка. Комп`ютерні технології: Посібник / За ред. О.І.Пушкаря. - К. : Академія, 2003. - 696 с.

4 Загальні положення інформатики Інформаційні технології Виникнення і розвиток інформатики Структура інформатики, її предмет і задачі Уявлення про інформаційне суспільство. Інформаційні ресурси, продукти і послуги Будова комп’ютера Класифікація програмного забезпечення Операційна система і сервісні програми Інструментальні мови й системи програмування Прикладні системи

5 1.Інформаційні технології Інформатика – наука, яка вивчає структуру і властивості інформації, а також способи і методи збору, обробки, передачі і використання її в різних областях людської діяльності. Термін “Informatique” запроваджено у Франції в середині 60-х років XX ст., коли розпочалося широке використання обчислювальної техніки (ОТ). В англомовних країнах з’явився термін “Computer Sciense” для позначення науки про перетворення інформації, що ґрунтується на ОТ. Тепер ці терміни є синонімами. Поява інформатики зумовлена виникненням і поширенням нової (інформаційної) технології збирання, оброблення й передачі інформації, пов’язаної з фіксацією даних на машинних носіях.

6 Інформація — сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи. Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів, звукових і світлових сигналів, енергетичних та нервових імпульсів тощо. Представлення інформації можна здійснити за допомогою мов, що мають назву – знакові системи. Операцію перетворення однієї знакової системи в іншу називають кодуванням. Інформаційні процеси – процеси пов’язані з отриманням, збереженням, обробкою, пошуком, передачею і використанням інформації.

7 Інформаційні технології – сукупність методів і виробничих процесів, які використовуються суспільством для реалізації інформаційних процесів. Інформаційна система – взаємозв’язана сукупність засобів, методів і персоналу, що використовуються для зберігання, обробки і видачі інформації на користь досягнення поставленої мети. Вона має дві складові: апаратну і програмну. У якості інформаційної системи найчастіше використовують комп'ютер (електронний пристрій для автоматичної обробки інформації) разом з його програмним забезпеченням (сукупність програм, процедур і правил, а також документації, що стосуються функціонування системи).

8 Програмне забезпечення: Системне (операційні системи, мови програмування, сервісне програмування) - це сукупність програм та програмних комплексів для забезпечення роботи комп’ютера та мереж ЕОМ. Прикладне (сукупність програм, що мають більше можливостей для розв’язання прикладних задач) загального та спеціального призначення

9 2. Виникнення і розвиток інформатики Джерела інформатики: - документалістика; - кібернетика. Документалістика вивчає раціональні засоби та методи підвищення ефективності документообігу. Основи кібернетики були закладені американським математиком Норбертом Вінером. Його концепція пов’язана з розробкою теорії управління складними динамічними системами в різних галузях людської діяльності

10 Кібернетика існує незалежно від наявності або відсутності комп’ютерів. Це наука про загальні принципи управління в різноманітних системах: технічних, біологічних, соціальних тощо. Інформатика займається вивченням процесів перетворення та створення нової інформації більш широко, практично не розв’язуючі задачі управління об’єктами, як кібернетика. Кібернетика та інформатика розрізняються перш за все в розставленні акцентів: в інформатиці – на властивостях інформації і апаратно-програмних засобах її обробки; в кібернетиці – на розробці концепцій та побудові моделей об’єктів з використанням, зокрема, інформаційного підходу.

11 В 1642 році Паскаль створив першу обчислювальну машину Її вдосконалив Лейбніц і вона є праобразом калькулятора В 1812 році англійський професор математики Чарльз Беббідж винайшов машину, яка могла обчислювати значення функції, заданої поліномом n-ної степені В 1854 році також англійський математик Джордж Буль опублікував книжку “Закони мислення”, в якій виклав основи алгебри висказувань, яка пізніше отримала назву Булевої алгебри. Вона була інструментом розробки й аналізу складних схем, які є основою комп’ютерів В 1936 році англійський математик Тьюрінг увів поняття машини Тьюрінга. Він показав, що будь-який алгоритм може бути реалізований на машині Тьюрінга. Тобто її можна вважати ідеалізованою моделлю комп’ютера. В 1944 році IBM побудувала релейну машину МАРК-1, яка працювала за незмінюваною програмою В 1945 році була збудована перша електронна лампова машина (ENIAC) – вона була без внутрішнього запам’ятовуючого пристрою Перша машина, що мала всі компоненти сучасного комп’ютера, побудована в 1949 році в Англії і називалась EDSAC Перші серійні машини з’явились в США в 1951 році – 2 машини

12 3. Структура інформатики, її предмет і задачі В інформатиці виділяють три основні напрямки: 1)розроблення методів і алгоритмів автоматизованого збирання, зберігання, пошуку й передачі інформації; 2) розроблення методів і алгоритмів оброблення інформації; 3)розроблення електронно-обчислювальних машин, для розвитку перших двох напрямків.

13 В інформатиці також виділяють три основні частини: • алгоритми оброблення інформації (algorithm); • комп'ютерні програми (software – програмні засоби). • обчислювальну техніку (hardware – апаратні засоби )

14 Алгоритм — це система формальних правил, які чітко й однозначно визначають процес виконання заданої роботи. Алгоритми готують вчені й спеціалісти, які проводять експеримент або планують виконання якоїсь іншої роботи. Комп'ютерні програми складають програмісти по розроблених алгоритмах. Обчислювальна техніка по комп'ютерних програмах виконує оброблення даних.

15 4. Уявлення про інформаційне суспільство. Інформаційні ресурси, продукти і послуги В історії розвитку цивілізації відбулося декілька інформаційних революцій: Перша революція пов’язана з виникненням писемності, що дало змогу фіксувати знання та передавати їх наступним поколінням. Друга революція (середина 16 століття) – поява друкованих джерел. Третя (кінець 19 століття) – винахід електрики, завдяки чому з’явилися радіо, телеграф, телефон, які дозволяють оперативно передавати та накопичувати інформацію в будь-якому обсязі. Четверта (70-ті роки 20 ст.) пов’язана з винаходом мікропроцесорної технології і появою персонального комп’ютера.

16 Інформаційна технологія (ІТ) – процес, що використовує сукупність засобів та методів збирання, обробки та передачі даних (первинної інформації) для отримання інформації нової якості про стан об’єкта, процесу або явища. Телекомунікація – дистанційна передача даних на основі комп’ютерних мереж та сучасних технічних засобів зв’язку. Інформаційне суспільство – суспільство, в якому більшість працівників зайнято виробництвом, зберіганням, переробкою та реалізацією інформації, зокрема вищої її форми – знань.

17 Поняття інформаційні технології (ІТ) з'явилося з виникненням інформаційного суспільства, основою соціальної динаміки в якому є не традиційні матеріальні, а інформаційні ресурси: знання, наука, організаційні чинники, інтелектуальні здібності, ініціатива, творчість людей. Уперше поняття й перспективи розвитку ІТ докладно розглянув академік В.М.Глушков. Він трактував її так: Інформаційна технологія — це людино-машинна технологія збирання, оброблення та передачі інформації.

18 Застосування засобів ОТ можна узагальнити до трьох основних напрямів: 1. Створення принципово нових знарядь виробництва “оживленням” машин і механізмів, тобто вбудовуванням автоматичних інформаційно-переробних пристроїв у механічні системи (роботобудування, виробництво устаткування з числовим програмним керуванням, обробних центрів та ін.) 2. Автоматизація управління цілісними технологічними системами (автоматизація біотехнології, технології зв'язку, здобуття та застосування ядерної енергії та ін.). 3. Автоматизація різних соціально-комунікативних процесів (планування та управління суспільним виробництвом, конторської праці, наукових досліджень, освіти, торгівлі й інших видів послуг, криміналістики, охорони довкілля, особистої роботи і побуту).

19 4. Персональні комп'ютери. Особливості структури, конструкції та конфігурації Джон фон Нейман описав в 1945 році, як повинен бути збудований комп’ютер, щоб він був універсальним та ефективним пристроєм для обробки інформації. Ці основи будови комп’ютера називають принципами фон Неймана. Комп’ютер, згідно принципам фон Неймана, повинен мати пристрої: арифметичний, управління, зовнішній, запам’ятовуючий. Комп’ютер, який збирається з незалежно виготовлених частин, має відкриту архітектуру.

20

21 Структура персонального комп'ютера

22 Усі пристрої введення виведення з точки зору порядку їх використання можна розділити на дві групи, стандартні — пристрої введення виведення та нестандартні. Останні ще називають периферійними пристроями. Стандартні пристрої — це дисплей та клавіатура. До нестандартних пристроїв можна віднести такі: 1. Накопичувачі на магнітних та оптичних дисках. 2. Пристрої виведення символьної та графічної інформації (принтери та плоттери). З Пристрої введення інформації (миша, сканер). 4. Пристрої зв'язку комп'ютера з телефонною мережею (модем).

23 Внутрішня пам'ять Внутрішня пам'ять ПК складається з оперативного запам'ятовуючого пристрою (ОЗП або RАМ) та постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП або RОМ). Основною характеристикою пам'яті є її ємність, яку вимірюють в одиницях вимірювання пам'яті, найменшою одиницею є біт. Біт — це один двійковий розряд, в який може записуватися тільки 0 або 1. Вісім бітів отримали назву байт.

24 Кількість різноманітних комбінацій двійкових значень у байтах дорівнює: 28 = 256. Кожній двійковій комбінації у байті присвоюють відповідно певний знак (літеру, цифру, математичний знак тощо). Кодування символів 8-бітовими числами називають АSСII кодами. Реально пам'ять у комп'ютерах вимірюють у таких одиницях: кілобайтах (Кбайт), мегабайтах (Мбайт) та гігабайтах (Гбайт). При цьому: 1 Кбайт = 210 = 1024 байт; 1 Мбайт = 210 = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 210 = 1024 Мбайт. За допомогою двох біт кодуються чотири різні значення: 00, 01, 10, 11. Трьома бітами можна закодувати 8 станів: 000 001 010 011 100 101 110 111 Взагалі: n біт – 2^n станів.

25 Найпоширенішими є наступні системи кодування: ASCII, Windows1251, KOИ8, ISO. ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартний код інформаційного обміну); У системі ASCII закріплені 2 таблиці кодування: базова й розширена; Базова таблиця закріплює значення кодів від 0 до 127, розширена від 128 до 255. У перших 32 кодах (0-31) розміщаються так звані керуючі коди, яким не відповідають ніякі символи мов, і, відповідно ці коди не виводяться ні на екран, ні на пристрої друку. Починаючи з коду 32 по код 127 розміщені коди символів англійського алфавіту. Символи національного алфавіту розміщені в кодах від 128 до 255. Кодування Windows1251 стала стандартом у російському секторі Wold Wide Web. KOИ8 (код обміну інформацією) є стандартним кодуванням в повідомленнях електронної пошти й телеконференцій. ISO (International Standard Organization) -міжнародний стандарт. Це кодування використається рідко.

26 Центральний мікропроцесор — це основний пристрій ПК. Він виконує програму, яка зберігається у внутрішній пам'яті, керує спільною роботою всіх інших пристроїв і виконує операції над даними. Найважливішою його характеристикою є продуктивність (швидкодія). Продуктивність залежить від тактової частоти, яку вимірюють у мегагерцах. Крім тактової частоти до найважливіших характеристик мікропроцесора відносять такі: 1. Розрядність. Це кількість внутрішніх двійкових розрядів, яка суттєво впливає на його продуктивність. 2. Кількість розрядів, пов'язаних з системною адресною шиною, та кількість розрядів, пов'язаних із системною шиною даних.

27 6. Класифікація програмного забезпечення В основу роботи комп'ютерів покладено програмний принцип, який полягає в тому, що комп'ютер виконує дії за заздалегідь заданою програмою. Після її завершення у пам'ять завантажується інша програма, що розв'язує іншу задачу, і т. д. Комп'ютерна програма (computer program) — запис алгоритму роз'язання задачі у вигляді послідовності команд або операторів мовою, яку розуміє комп'ютер.

28 Для нормального розв'язання задач на комп'ютері потрібно, щоб програма була налагоджена, не потребувала дороблень і мала відповідну документацію. Тому стосовно роботи на комп'ютері часто використовують термін “програмний засіб”. Програмний засіб — програма або сукупність програм на носієві даних із програмною документацією, розроблених відповідно до стандартів й інших нормативних документів і придатних для використання за своїм призначенням.

29 Програмне забезпечення (software) — сукупність програм, процедур і правил, а також документації, що стосуються функціонування системи оброблення даних. Програмне забезпечення ПК поділяють на такі основні класи: 1. Операційна система та сервісні програми. 2. Інструментальні мови й системи програмування. 3. Прикладні системи.

30 7. Операційна система і сервісні програми Операційна система — це сукупність програмних засобів, що забезпечують керування апаратними ресурсами обчислювальної системи і взаємодію програмних процесів з апаратурою, іншими процесами та користувачем. Операційна система виконує такі функції: керування пам'яттю, введенням-виведенням, файловою системою, взаємодією процесів; диспетчеризацію процесів; захист інформації; облік використання ресурсів; оброблення командної мови; виявлення різних моментів, що виникають у процесі роботи, і відповідну реакцію на них (наприклад, при помилкових ситуаціях).

31 Ядро ОС доповнюється набором сервісних програм. З їх допомогою виконують початкову розмітку магнітних дисків, установлюють параметри зовнішніх пристроїв, провадять тестування та оптимізацію роботи з ними, архівацію файлів, боротьбу з вірусами, стикування комп'ютерів у мережі та ін. Операційна система і сервісні програми потрібні для роботи кожного комп'ютера. Вони, як правило, постачаються разом із ним незалежно від сфери застосування. У наш час найбільшого поширення набули такі ОС: Windows, MS DOS, Unix .

32 8. Інструментальні мови й системи програмування Ці засоби служать для розроблення програм. Команди, що виконуються мікропроцесором, надходять у машинному коді. Кожна команда при цьому має вигляд послідовності нулів й одиниць. Писати програми машинною мовою незручно, а їх надійність низька. Тому програми розробляють мовою, зрозумілою людині (інструментальна мова), після чого спеціальною програмою (транслятором) текст програми перекладається на машинний код (транслюється).

33 Інструментальні мови поділяють на мови низького рівня (близькі до машинної мови) та мови високого рівня (близькі до мови людини). До мов низького рівня належать асемблери, а високого — Visual BASIC, C++, Delphi, мови баз даних тощо. Транслятори бувають двох типів: інтерпретатори й компілятори. Інтерпретатор читає один оператор програми, аналізує його в контексті вже працюючої програми і потім його виконує, після чого переходить до оброблення наступного оператора. Компілятор спочатку читає, аналізує та перекладає на машинний код усю програму, і тільки після завершення всієї трансляції ця програма виконується.

34 9. Прикладні системи Ці системи призначені для розв'язання задачі чи класу задач або для надання користувачеві певних послуг. Завдяки прикладним системам можуть розв'язувати свої професійні задачі навіть користувачі комп'ютерів, які не вміють програмувати. Поряд із терміном прикладні системи використовують термін пакети прикладних програм. Вони поділяються на три групи: 1) методо-орієнтовані; 2) проблемно-орієнтовані; 3) загального призначення.

35 Методо-орієнтовані пакети служать для реалізації певних методів розв'язання завдань, наприклад, оброблення статистичних даних, розв'язання оптимізаційних задач. Проблемно-орієнтовані пакети призначені для автоматизації конкретних видів діяльності, наприклад, бухгалтерського обліку, маркетингу і т. д. Пакети загального призначення використовують для оброблення інформації у різних сферах діяльності. До таких пакетів належать текстові редактори, електронні таблиці і т. д. Наведена вище класифікація прикладних систем не є єдино можливою. Наприклад, в ОС Windows усе програмне забезпечення поділяється на саму ОС й решту програм, які називаються додатками (від англ. application). До них належать інструментальні мови, системи програмування, прикладні системи тощо.