Основы информатики: Учебник для вузов - Лариса Малинина

Максим Анатольевич Беляев, Лариса Александровна Малинина, Вадим Васильевич Лысенко

Основы информатики: Учебник для вузов

Предисловие

В настоящее время уровень развития информационно-технических средств обработки, хранения и передачи информации развит настолько, что их использование встречается практически во всех сферах деятельности человека. Современные условия развития общества требуют от специалистов быстрого поиска и принятия правильных решений сложившихся задач. Основным средством, выступающим в роли помощника, в подобных случаях является компьютер. Вследствие широкого распространения компьютеров и информационного бума, который переживает человечество, с азами информатики должен быть знаком всякий грамотный современный человек.

Данный учебник раскрывает понятие информатики через его основополагающие компоненты – информацию и компьютер. Рассматриваются основные разделы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины.

Учебник состоит из двенадцати глав. В первой и второй главах раскрывается понятие структуры информатики. Большое внимание уделено системам счисления и способам кодирования информации. Рассматриваются способы и особенности хранения информации на внешних носителях.

В третьей главе внимание уделено аппаратным и программным средствам реализации информационных технологий. Рассмотрены поколения ЭВМ, магистрально-модульный принцип построения компьютера, основные и периферийные устройства персонального компьютера, а также классификация программного обеспечения.

В четверной, пятой, шестой и седьмой главах раскрываются основные приемы в работе с операционной системой Microsoft Windows 2000, текстовым процессором Microsoft Office Word 2003, табличным процессором Microsoft Office Excel 2003 и презентациями Microsoft Office Power Point 2003. Предложены упражнения для самостоятельного освоения описанных алгоритмов работы с программами.

В восьмой главе рассматриваются вопросы, касающиеся алгоритмизации и языков программирования. В ней дается понятие алгоритма, его свойств, способов описания и разновидностей, раскрывается понятие о языках программирования, компиляторах и видах программирования.

В девятой главе предложен материал, касающийся моделирования функциональных и вычислительных задач на компьютере. Рассматриваются понятие модели и моделирования, формализация поставленных задач, информационное и компьютерное моделирование задач на ЭВМ.

Десятая глава посвящена особенностям функционирования компьютерных сетей. Раскрываются вопросы о видах компьютерных сетей, об особенностях передачи сигнала по различным каналам соединения, рассматриваются основные топологии локальных сетей. Большое внимание уделено организации глобальной сети Интернет и ее основным службам – Всемирной паутине и электронной почте, а также общению в сети.

В одиннадцатой главе рассматриваются вопросы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну, методы и средства защиты информации, составляющие элементы информационной безопасности, даны классификация и характеристика компьютерных вирусов.

Двенадцатая глава посвящена изучению баз данных, их разновидностям и системам управления базами данных. Предложен материал по работе с СУБД Microsoft Office Access 2003. Упражнения для самостоятельной работы помогут более глубоко и лучше освоить основные операции в данной программе.

Глава 1

Представление информации в ЭВМ

1.1. Информатика. Предмет информатики. Основные задачи информатики

Задачи накопления (хранения), обработки и передачи информации стояли перед человечеством на всех этапах его развития. Каждому этапу соответствовал определенный уровень развития средств информационного труда, прогресс развития которых всякий раз придавал человеческому обществу новое качество. Ранее были выделены основные этапы обращения с информацией, и они являются общими для всех наук при обработке информации с помощью ЭВМ. Научным фундаментом для их решения стала такая наука, как информатика.

Информатика – комплексная научно-техническая дисциплина, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации, информационных процессов, разработкой на этой основе информационной техники и технологии, а также решением научных и инженерных проблем создания, внедрения и эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной практики.

Истоки информатики можно искать в глубине веков. Много столетий тому назад потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности, счета. Люди пытались изобретать, а затем совершенствовать способы хранения, обработки и распространения информации. До сих пор сохранились свидетельства попыток наших далеких предков сохранять информацию – примитивные наскальные рисунки, записи на берестяной коре и глиняных дощечках, затем рукописные книги.

Появление в ХVI веке печатного станка позволило значительно увеличить возможности человека обрабатывать и хранить нужные сведения. Это явилось важным этапом развития человечества. Информация в печатном виде была основным способом хранения и обмена и продолжала им оставаться вплоть до середины ХХ века. Только с появлением ЭВМ возникли принципиально новые, гораздо более эффективные способы сбора, хранения, обработки и передачи информации (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Развитие способов хранения информации

Развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Почтовая связь давала достаточно надежный способ обмена информацией. Однако не следует забывать, что таким образом могли передаваться только сообщения, написанные на бумаге. А главное – скорость передачи сообщения была соизмерима только со скоростью передвижения человека. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.

Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а впоследствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки (рис. 1.2) и передачи информации человеком (рис. 1.3).

Рисунок 1.2. Развитие способов обработки информации

Рисунок 1.3. Развитие способов передачи информации

Основу современной информатики образуют три составные части, каждая из которых может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина (рис. 1.4).

Теоретическая информатика – часть информатики, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации и информационных процессов, разработкой общих принципов построения информационной техники и технологии. Она основана на использовании математических методов и включает в себя такие основные математические разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и др.).

Средства информатизации (технические и программные) – раздел, занимающийся изучением общих принципов построения вычислительных устройств и систем обработки и передачи данных, а также вопросов, связанных с разработкой систем программного обеспечения.

Информационные системы и технологии – раздел информатики, связанный с решением вопросов анализа потоков информации, их оптимизации, структурирования в различных сложных системах, с разработкой принципов реализации в данных системах информационных процессов.

Информатика находит широкое применение в различных областях современной жизни: в производстве, науке, образовании и других сферах деятельности человека.

Развитие современной науки предполагает проведение сложных и дорогостоящих экспериментов, таких, как, например, при разработке термоядерных реакторов. Информатика позволяет заменить реальные эксперименты машинными. Это экономит колоссальные ресурсы, дает возможность обработать полученные результаты самыми современными методами. Кроме того, такие эксперименты занимают гораздо меньше времени, чем настоящие. А в некоторых областях науки, например, в астрофизике, проведение реального эксперимента просто невозможно. Здесь в основном все исследования проводятся посредством вычислительных и модельных экспериментов.

Рисунок 1.4. Структура информатики как научной дисциплины

Дальнейшее развитие информатики, как и любой другой науки, влечет за собой новые достижения, открытия, а следовательно, и новые области применения, которые, может быть, трудно сегодня предположить.

Информатика – очень широкая сфера научных знаний, возникшая на стыке нескольких фундаментальных и прикладных дисциплин.