Специальность «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования", цикл СД, дисциплина «Информатикуа» – 102 ч. – 2 модуля (лекций = 34 ч. ; практич. = 17 ч. ; лаб. =17 ч. ; экзамен) Распределение баллов 1. Посещение лекций = 17 баллов (0. 5 бал. за 1 ч. ) 2. Лабораторные работы = 24 балла: за 1 практ. работу - 2 бал. ; за одну лабор. работу - 2 бал. 3. Рубежный контроль по тестам = 24 баллов: первый – 12 бал. , второй – 12 бал. 5. Итоговая аттестация = 35 баллов: Критерий итоговой оценки, "Экзамен": "Отлично" – 91… 100 бал. , "Хорошо" – 78… 90 бал. , "Удовлетв. " – 61… 77 бал.
Направление «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» бакалавр, математический естественный цикл Б 2, дисциплина «Информатикуа» – 126 ч. – 2 модуля (лекций = 38 ч. ; прак. = 18 ч. ; лаб. =18 ч. ; экзамен) Распределение баллов Посещение лекций = 18 баллов (0. 5 бал. за 1 ч. ) Лабораторные работы = 24 балла: за 1 практ. работу - 2 бал. ; за одну лабор. работу - 2 бал. 3. Рубежный контроль по тестам = 25 баллов: первый – 13 бал. , второй – 12 бал. 5. Итоговая аттестация = 35 баллов: Критерий итоговой оценки, "Экзамен": "Отлично" – 91… 100 бал. , "Хорошо" – 78… 90 бал. , "Удовлетв. " – 61… 77 бал.
Информатика Введение Читает лекции Марушкей Михаил Юрьевич Заведующий кафедрой «Эксплуатации автомобилей и МЛК»
Информатизация общества стала одной из важнейших характеристик нашего времени. Нет ни одной области человеческой деятельности, которая в той или иной степени не была связана с процессами получения и обработки информации. Информатизация - процесс, при котором создаются условия, удовлетворяющие потребностям любого человека в получении необходимой информации. Информация стала важным инструментом политики и культуры, промышленности, науки и образования. Информация-это сведения об окружающем мире, которые повышают уровень осведомлённости человека. Информационный процесс - процесс, в результате которого осуществляется приём, передача (обмен), преобразование и использование информации. •
Средствами обработки информации чаще всего являются персональные компьютеры, которые объединяются в локальные и глобальные сети. Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке данных. За последние годы произошёл резкий скачок в развитии компьютерной техники и программного обеспечения персональных компьютеров, а также наблюдается значительное расширение сферы применения IBM PC. Компьютеры применяются практически во всех видах человеческой деятельности (промышленность, наука, медицина, образование, транспорт, банковское дело, связь, военная техника, бытовая техника и т. д. ).
Также появилось и соответствующее этим компьютерам программное обеспечение и современные компьютерные технологии фирмы Micro. Soft Windows-95/98/2000/ХР/Vista/7, Office-97/XP/2007 (Word, Excel, Acces, Power Point), Internet Explorer, MS Works, программы фирмы Semantec - Norton Commander, Norton Utilities для Windows, DOS Navigator, современныетекстовые и графические редакторы (Photo. Shop, Corel Draw), системы программирования Turbo Pascal и Borland C++, QBasic, Visual Basic, системы управления базами данных, современные антивирусные, прикладные и учебные программы. Информационные технологии - процесс, использующий совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Инструментарий информационной технологии - совокупность программных продуктов, использование которых позволяет достичь поставленную пользователем цель.
Для того, чтобы уметь управлять сложной компьютерной техникой, не допуская её сбоев и проникновения компьютерных вирусов, приобрести необходимые навыки для дальнейшей работы и учёбы, позволить студентам ориентироваться в огромном море программ и повысить эффективность применения компьютеров в учебном процессе, необходимо перестроить традиционные методики преподавания информатики, усилив в них прикладную направленность. Это позволит избежать отставания обучения от реальной практики, позволит повысить культуру студентов как пользователей IBM PC, и даст преимущества студентам при выборе ими профессии, в дальнейшей работе и учёбе и в достижении ими личного успеха.
Основные определения информатики. Свойства и единицы измерения информации. Понятие о программном обеспечении. Состав персонального компьютера. Принципы построения компьютера.
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР (ПК или IBM PC) - это электронно-вычислительная машина (ЭВМ), предназначенная для работы в диалоге с человеком (пользователем). ИНФОРМАТИКА - это наука, изучающая структуру и наиболее общие свойства информации, её поиск, хранение, передачу и обработку с применением ЭВМ. ИНФОРМАЦИЯ - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии. ФАЙЛ - это именованная область памяти на внешнем носителе. В файлах могут храниться тексты, документы, сами программы, рисунки и т. д.
КАТАЛОГ (ПАПКА)- это поименованное место на диске, в котором хранятся файлы. ПРОГРАММИРОВАНИЕ - это подготовка задачи к решению её на компьютере. АЛГОРИТМ - это последовательность команд, ведущих к какой-либо цели. ВЕТВЛЕНИЕ - это команда алгоритма, в которой делается выбор: выполнять или не выполнять какую-нибудь группу команд в зависимости от условия. ЦИКЛ - это команды алгоритма, которые позволяют несколько раз повторить одну и ту же группу команд.
СОСТАВ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА В состав Персонального Компьютера входят: 1) Системный блок; 2) Монитор; 3) Клавиатура; 4) Мышь (стандартная конфигурация ПК).
СИСТЕМНЫЙ БЛОК включает в себя устройства, обеспечивающие работу компьютера: процессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), накопители на гибких и жестких магнитных дисках, источник питания и др. Основные устройства компьютера (процессор, ОЗУ и др. ) размещены на материнской плате.
Устройства ввода информации: клавиатура, мышь, накопители на гибких магнитных дисках, модем, компьютерная сеть, сканер, световое перо, джойстик, трекбол, микрофон, дисковод CD-ROM. Устройства вывода информации: монитор, принтер, плоттер, накопители на гибких магнитных дисках, звуковые колонки, встроенный динамик, модем, компьютерная сеть.
ПРОЦЕССОР предназначен для вычислений, обработки информации и управления работой компьютера; Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.
С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина. Адресная шина. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32 разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий, В зависимости от того, есть напряжение на какой то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32 разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.
Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64 разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов. Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Шина 32 разрядная но могут быть 64 и даже 128 разрядные.
ОЗУ, накопители на гибких и жестких магнитных дисках - для хранения информации. Процессоры характеризуются быстродействием и разрядностью. • Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Системы счисления Под системой счисления понимают совокупность приемов записи и наименования чисел. Примером системы счисления является всем нам хорошо известная десятичная система счисления. Любое „число в ней представляется с помощью набора из десяти цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Причем очень важно, что значение каждой цифры в записи числа зависит от того места, на котором она стоит в этой записи. Так, например, в записи 777, 77 цифра 7 встречается пять раз, но в каждой позиции она имеет разный смысл: крайняя левая цифра 6 означает количество сотен, следующая цифра 6 означает количество десятков, 6, стоящая перед запятой, означает количество единиц, цифра 6 после запятой — количество десятых долей единицы и, наконец, последняя цифра 7 — количество сотых долей единицы. Все это можно выразить следующим образом: 777, 77=7*102+7*101+7*100+7*10 1+7*10 2
Итак, подчеркнем, что представление чисел в десятичной системе счисления основано на том, что любое число можно разложить по степеням числа 10, где каждый из коэффициентов — одно из базисных чисел этой системы. Последовательность этих коэффициентов и есть запись числа в десятичной системе счисления. Но ведь можно разлагать числа не только по степеням числа 10, а по степеням любого другого целого числа. Разложим, например, число 25, 75 по степеням числа 2: (11001, 11) =1*24+1*23+0*22+0*21+1*20+1*2 -1+1*2 -2 = 16+8+0+0+1+1/2+1/4= 25. 75
Коэффициенты в разложении здесь представлены одной из двух возможных цифр — 0 или 1. И точно так же, как и в десятичной системе, можно записать число, собрав все коэффициенты при степенях числа 2: 11001, 11 Как и в десятичной системе, запятая отделяет целую часть от дробной и определяет значение каждой позиции в записи числа. Получившаяся здесь запись есть запись числа в двоичной системе счисления: основание системы счисления — число 2, а базисные числа есть 0 и 1. Чтобы отличать числа, записанные в разных системах счисления, когда это не очевидно из контекста, мы будем заключать их в скобки и внизу писать основание системы счисления: (25, 75)10=: (11001, 11)2
Один из первых создателей электронных вычислительных машин профессор А. Атанасов предложил использовать в ЭВМ именно двоичную систему счисления. Возникает естественный вопрос—чем же эта система лучше десятичной? К десятичной системе мы привыкли, она нам кажется простой и понятной. Оказывается, двоичная система применительно к ЭВМ имеет ряд преимуществ по сравнению с десятичной. Если нужно представить числа в десятичной системе счисления, то для реализации каждого разряда произвольного числа необходимо иметь 10 различных устойчивых состояний соответствующего запоминающего устройства.
В двоичной же системе счисления любое число представляется набором цифр, состоящим только из нулей и единиц, т. е. в каждом разряде нужно уметь представить лишь два устойчивых состояния —одно должно соответствовать нулю, другое — единице. Нет нужды доказывать, что технически реализовать два различных устойчивых состояния проще, чем десять. Но не только это преимущество двоичной системы привлекло к ней внимание создателей ЭВМ. Главное достоинство двоичной системы счисления — простота ее арифметики. В самом деле, когда мы складываем любые две цифры в десятичной системе, то в сущности мы видим, что запятая определяет значение каждой позиции в записи числа.
Подобным образом можно представить любое десятичное число: мы пользуемся выученной нами таблицей сложения: 6+3 =9, 7+ 9=16 и т. д. Таблица эта достаточно громоздкая и не так уж легка для запоминания. Напишем теперь таблицу сложения в двоичной системе счисления: 0+0=0 1+0=1 0+1=1 1+1=(10)2 (напомним, что запись 10 в двоичной системе счисления есть число 2 в десятичной системе, так как (10)2=1*21+0*20 = (2)10.
Еще ярче проявляется простота двоичной арифметики на примере таблицы умножения. Вспомним, сколько усилий пришлось нам затратить в детстве, чтобы выучить таблицу умножения. Вот какова она в двоичной системе счисления: Комментарии излишни. Исключительно просто выполняется в двоичной системе умножение многозначных чисел. Пусть, например, нужно перемножить числа (1010)2 и (101)2 в десятичной системе это соответственно 10 и 5):
Здесь и умножения в привычном смысле слова нет —если соответствующий разряд множителя 1, то множимое надо записать и произвести сдвиг на один разряд; если 0, то только сдвиг на один раз ряд. А дальше остается, пользуясь таблицей сложения, просуммировать промежуточные результаты. Для проверки правильности умножения выпишем разложение результата по степеням числа 2: 32+16+0+0+2+0=50
Заметим, что и операция деления многозначных чисел в двоичной системе счисления много проще, чем в десятичной. К недостаткам двоичной системы можно отнести некоторую громоздкость записи чисел по сравнению с десятичной системой. Мы уже убедились, например, что двузначное десятичное число 50 в двоичной записи выглядит как 110010, т. е. для его записи требуется 6 разрядов. Посмотрим, как десятичные цифры записываются в двоичной системе счисления: 10=1*23+0*22+1*21+0*20=(1010)2
Безусловно, запись чисел в двоичной системе более громоздка, чем в десятичной. Но указанные выше преимущества двоичной системы с лихвой покрывают этот недостаток. Кроме двоичной системы счисления нам понадобится в дальнейшем восьмеричная система счисления. Здесь уже основанием системы счисления является 8, а базисными числами 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. То есть любое число разлагается по степеням числа 8 с указанными выше коэффициентами. Итак, алгоритм нахождения коэффициентов в разложении (2) состоит в последовательном делении исходного числа на 2 и собирании остатков от деления. Подчеркнем, что коэффициенты мы получаем, начиная с младшего и кончая старшим. Поэтому при записи результата в двоичной системе полученные коэффициенты нужно записывать в обратном порядке—сначала старший потом следующий и т. д. Вернемся к примеру с переводом числа 25 из десятичной системы в двоичную.
Применяя формулы (3), удобно записать алгоритм перевода в следующем виде: Собирая остатки от деления, получим (25)10=(11001)2 (стрелка показывает порядок записи коэффициентов результата).
Кодирование целых и действительных чисел Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто — достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного числа. Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 535, а 24 бита — уже более 16, 5 миллионов разных значений.
Для кодирования действительных чисел используют 80 разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму: Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).
Кодирование текстовых данных Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например символ «§» .
Технически это выглядит очень просто, однако всегда существовали достаточно веские организационные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время вызваны, наоборот, изобилием одновременно действующих и противоречивых стандартов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.
Для английского языка, захватившего дефакто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI—American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.
Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Аналогичные системы кодирования текстовых данных были разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой области действовала система кодирования КОИ 7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» во вторую, расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов со 128 по 255.
Кодирование цветных изображений Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление чернобелых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.
Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.
Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, М) и желтый (Yellow, У). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK
Файлы и файловая структура Единицы представления данных Существует множество систем представления данных. С одной из них, принятой в информатике и вычислительной технике, двоичным кодом, мы познакомились выше. Наименьшей единицей такого представления является бит (двоичный разряд).
Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий битовый рисунок. Практика показывает, что с битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регулярную форму. В настоящее время в качестве таких форм используются группы из восьми битов, которые называются байтами. Десятичное число Двоичное число Байт 1 1 0000 0001 2 10 0000 0010 1111 . . . 255
Понятие о байте, как группе взаимосвязанных битов, появилось вместе с первыми образцами электронной вычислительной техники. Выше мы видели, что во многих случаях целесообразно использовать не восьмиразрядное кодирование, а 16 разрядное, 24 разрядное, 32 разрядное и более. Группа из 16 взаимосвязанных бит (двух взаимосвязанных байтов) в информатике называется словом. Соответственно, группы из четырех взаимосвязанных байтов (32 разряда) называются удвоенным словом, а группы из восьми байтов (64 разряда) — учетверенным словом. Пока, на сегодняшний день, такой системы обозначения достаточно.
Единицы измерения данных Наименьшей единицей измерения является байт. Поскольку одним байтом, как правило, кодируется один символ текстовой информации, то для текстовых документов размер в байтах соответствует лексическому объему в символах. Более крупная единица измерения — килобайт (Кбайт). Условно можно считать, что 1 Кбайт примерно равен 1000 байт. Условность связана с тем, что для вычислительной техники, работающей с двоичными числами, более удобно представление чисел в виде степени двойки, и потому на самом деле 1 Кбайт равен 210 байт (1024 байт). Однако всюду, где это не принципиально, с инженерной погрешностью (до 3 %) «забывают» о «лишних» байтах.
В килобайтах измеряют сравнительно небольшие объемы данных. Условно можно считать, что одна страница неформатированного машинописного текста составляет около 2 Кбайт. Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов мега-, гига-, тера-; в более крупных единицах пока нет практической надобности. 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1020 байт 1 Гбайт =1024 Мбайт = 1030 байт 1 Тбайт = 1024 Гбайт = 1040 байт Особо обратим внимание на то, что при переходе к более крупным единицам «инженерная» погрешность, связанная с округлением, накапливается и становится недопустимой, поэтому на старших единицах измерения округление производится реже.
Единицы хранения данных В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом. Файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла. Проще всего представить себе файл в виде безразмерного канцелярского досье, в которое можно по желанию добавлять содержимое или извлекать его оттуда Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов. В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией
Понятие о файловой структуре Требование уникальности имени файла очевидно — без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование уникальности имени обеспечивается автоматически — создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не может ни пользователь, ни автоматика. Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой
В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы, Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «» (обратная косая черта). Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему.
Понятно, что в этом случае на одном носителе не может быть двух файлов с тождественными полными именами. Пример записи полного имени файла: <имя носителя><имя каталога 1>. . . <имя каталога М><собственное имя файла> Вот пример записи двух файлов, имеющих одинаковое собственное имя и размещен ных на одном носителе, . но отличающихся путем доступа, то есть полным именем, Для наглядности имена каталогов (папок) напечатаны прописными буквами. С: АВТОМАТИЧЕСКИЕАППАРАТЫВЕНЕРААТМОСФЕРАРезультаты исследований С: РАДИОЛОКАЦИЯВЕНЕРАРЕЛЬЕФРезулыаты исследований
Скачать презентацию Специальность Сервис транспортных и технологических машин и оборудования
информатика введение.ppt