С.В. Беседина
ИНФОРМАТИКА
Учебно-методическое пособие
Издательско-полиграфический центр
Воронежского государственного университета
2009
Утверждено научно-методическим советом исторического факультета
25 декабря 2008 г., протокол № 10
Рецензент: доктор исторических наук, проф. <...> Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре истории средних
веков и зарубежных славянских народов. <...> Для специальности 030201 — Политология
СОДЕРЖАНИЕ
Тема 1 Введение в информатику. <...> СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей
среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в
процессе жизнедеятельности и работы. <...> Средства обработки информации — это всевозможные устройства и
системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер —
универсальная машина для обработки информации. <...> На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная
восьми битам. <...> Это количество битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256 = 28). <...> Система счисления — это способ записи чисел с помощью заданного
набора специальных знаков. <...> В непозиционных системах вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. <...> Так, в римской системе
счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен
просто десяти. <...> В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр,
изображающих число. <...> Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. <...> Основание позиционной системы счисления — это количество различных
знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе. <...> Следовательно, возможно бесчисленное множество
позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т. д. <...> Запись чисел
в каждой из систем <...>
Информатика.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
С.В. Беседина
ИНФОРМАТИКА
Учебно-методическое пособие
Издательско-полиграфический центр
Воронежского государственного университета
2009
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ
Тема 1 Введение в информатику. Информатика и информация.
Системы счисления..........................................................................................4
Тема 2 Аппаратные средства..........................................................................5
Тема 3 Программные средства.......................................................................10
Тема 4 Принципы организации и хранения информации............................16
Тема 5 Защита информации ...........................................................................20
Тема 6 Сжатие информации...........................................................................24
Тема 7 Основы компьютерных сетей ............................................................25
Тема 8 Основы баз данных.............................................................................27
Литература ........................................................................................................30
3
Стр.3
Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер.
Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные
данные (операнды) и результат.
Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется
системой команд этого компьютера.
Алгоритм — точное указание исполнителю последовательности действий,
выполнение которых приводит к решению поставленной задачи.
Программа — последовательность команд, описывающих решение
определенной задачи.
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены
следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским
ученым Джоном фон Нейманом.
Принципы Фон-Неймана
1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа
состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически
друг за другом в определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в
одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в
данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно
выполнять такие же действия, как и над данными.
3. Принцип адресности. Структурноосновная память состоит из перенумерованных
ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна
любая ячейка.
Архитектурой компьютера называется его описание на некотором
общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей
программирования, системы команд, системы адресации, организации
памяти, структуры компьютера и т. д. Архитектура определяет
принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных
логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ,
внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных
компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения
пользователя.
Уровни архитектуры
1. Самым нижним уровнем является уровень физических устройств.
2. Цифровой логический уровень — здесь происходит обработка информации
в двоичном виде.
3. Микроархитектурный уровень — простейшие арифметические
операции (арифметико-логическое устройство).
4. Уровень архитектуры команд.
5. Уровень операционной системы.
6. Уровень языка ассемблера.
7. Уровень языков высокого уровня.
6
Стр.6
Аппаратное обеспечение
Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это
основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические
и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным
процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Функции процессора:
· обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических
и логических операций;
· программное управление работой устройств компьютера.
Центральный процессор в общем случае содержит:
· арифметико-логическое устройство;
· шины данных и шины адресов;
· регистры;
· счетчики команд;
· кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);
· математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Основными параметрами процессоров являются:
· тактовая частота;
· разрядность;
· рабочее напряжение;
· коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты;
· размер кеш памяти.
С другими устройствами, и в первую очередь с оперативной памятью,
процессор связан группами проводников, которые называются шинами.
Основных шин три:
· шина данных,
· адресная шина,
· командная шина.
Адресная шина. Данные, которые передаются по этой шине трактуются
как адреса ячеек оперативной памяти. Именно из этой шины процессор
считывает адреса команд, которые необходимо выполнить, а также данные,
с которыми оперируют команды.
Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной
памяти в регистры процессора и наоборот.
Командная шина. По этой шине из оперативной памяти поступают команды,
выполняемые процессором. Команды представлены в виде байтов.
Память.
Функции памяти:
· прием информации из других устройств;
· запоминание информации;
· выдача информации по запросу в другие устройства машины.
7
Стр.7
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory —
память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство
не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором
и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ
и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память
используется только для временного хранения данных и программ,
так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает.
Основные характеристики модулей оперативной памяти:
· объем памяти;
· время доступа.
Характеристики:
· пропускная способность;
· время доступа, т. е. временная задержка между запросом на выдачу
какой-либо информации из памяти и ее реальной выдачей;
· разрядность модуля, т. е. ширина той шины, по которой происходит
доступ к конкретному модулю, или количество контактов, по которым передаются
биты данных.
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память
только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения
данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти
специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении
для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) —
совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования
устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной
системы в оперативную память.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения
программ и данных, и целостность ее содержимого не зависит от того,
включен или выключен компьютер.
В состав внешней памяти компьютера входят:
· накопители на жестких магнитных дисках;
· накопители на гибких магнитных дисках;
· накопители на компакт-дисках;
· накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
· накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.;
· флеш-накопители.
Характеристики жесткого диска:
· время доступа — время за которое получают доступ к нужному
участку диска;
· скорость чтения / записи.
8
Стр.8