Конспект лекций Для специальности -100100 з/о сокращенной формы обучения Киров 2002 (075. 8) - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Конспект лекций для студентов специальности "Автоматизированное управление... 5 1749.59kb.
Курс лекций Минск 2007 (075. 8) Ббк 65. 01 37 4487.72kb.
Конспект лекций по курсу «Экология» (для студентов и слушателей заочной... 7 906.45kb.
Конспект лекций для студентов специальности «Информатика» 9 1614.17kb.
Конспект лекций для студентов специальности асу пермь, 2001г 18 1797.76kb.
Программа подготовки к экзамену по математике для студентов сокращенной... 1 107.49kb.
Программа учебной дисциплины для специальности 030501. 65 Юриспруденция... 1 99.66kb.
Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... 37 3287.39kb.
Рабочая учебная программа для студентов 2 курса очной и заочной формы... 3 661.82kb.
Курс лекций по разделу «История экономических учений» для студентов... 11 5120.12kb.
Конспект лекций по дисциплине «Экономика отрасли» для специальности... 4 1579.93kb.
Международное Соглашение о Лицензии на Оценку Программ 1 191.34kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология» 1 9.92kb.

Конспект лекций Для специальности -100100 з/о сокращенной формы обучения Киров 2002 - страница №1/13


МИНИТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ


ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электротехнический факультет
Кафедра электрических станций

ИНФОРМАТИКА

Конспект лекций

Для специальности –100100 з/о сокращенной формы обучения

Киров 2002

УДК 621.311.2.: 621.313 (075.8)

Составитель: к.т.н., ст. преп. Медов Р.В.


Рецензент: преп. каф. Электроснабжения Ожегов А.Н.

Подписано в печать Усл.печ.л. 3,75

Бумага типографская Печать матричная

Заказ № Тираж 50 Бесплатно



Текст напечатан с оригинал-макета, представленного автором

610000, г. Киров. ул. Московская 36.


 Вятский государственный университет, 2002


Права на данное издание принадлежит Вятскому

государственному университету


1 Введение

Данное пособие содержит базовые сведения по дисциплине «Информатика» и предназначено для самостоятельной подготовки студентов заочного отделения специальности 100100 «Электрические станции» сокращенной формы обучения.



2 Информация и информатика

2.1 Предмет и задачи информатики



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.

Слово информатика происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика), что выражает ее суть как науки об автоматической обработке информации. Кроме Франции термин информатика используется в ряде стран Восточной Европы. В то же время, в большинстве стран Западной Европы и США используется другой термин – Computer Science (наука о средствах вычислительной техники).

Вычислительной техникой называют совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронно-вычислительная машина (ЭВМ). На практике часто вместо ЭВМ применяется термин компьютер (от англ. computer - вычислитель).

Предмет информатики составляют следующие понятия:



  • аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

  • программное обеспечение (ПО) средств вычислительной техники;

  • средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

  • средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а также в методическом обеспечении новых технологических исследований.

2.2 Понятие об информации

Из курса физики известно, что состояния абсолютного покоя не существует и физические объекты находятся в состоянии непрерывного движении и изменения, которое сопровождается обменом энергией и ее переходом из одной формы в другую.

Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов, то есть, все сигналы имеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств – это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами – при этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть, образуются данные.

Данные – это зарегистрированные сигналы.

Данные – представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На биохимическом уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов).

Данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, поскольку они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий. Однако данные не тождественны информации. Например, прослушивая передачу радиостанции на незнакомом языке, мы получаем данные, но не получаем информацию в связи с тем, что не владеем методом преобразования данных в известные нам понятия. Если эти данные записать на лист бумаги или на магнитную ленту, изменится форма их представления, произойдет новая регистрация и, соответственно, образуются новые данные. Такое преобразование можно использовать, чтобы все-таки извлечь информацию из данных путем подбора метода, адекватного их новой форме. Для обработки данных, записанных на листе бумаги, адекватным может быть метод перевода со словарем, а для обработки данных, записанных на магнитной ленте, можно пригласить переводчика, обладающего своими методами перевода, основанными на знаниях, полученных в результате обучения или предшествующего опыта.

На основании вышесказанного можно дать следующее определение информации:



Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Как и всякий объект, информация обладает свойствами, из которых наиболее важными представляются следующие:



полнота - достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся;

адекватность - степень соответствия реальному объективному состоянию дела;

доступность - мера возможности получить ту или иную информацию;

актуальность - степень соответствия информации текущему моменту времени.

2.3 Кодирование данных двоичным кодом

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов).

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Своя система существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием.

Возможность представления любых чисел (да и не только чисел) двоичными цифрами впервые была предложена Лейбницем в 1666 году. Значительный вклад в развитие двоичной системы внес английский ученый первой половины XIX века Джордж Буль, создатель логической алгебры или булевой алгебры. Основное назначение логической алгебры, по замыслу Дж. Буля, состояло в том, чтобы кодировать логические высказывания и сводить структуры логических умозаключений к простым выражениям, близким по форме к математическим формулам. Результатом формального расчета логического выражения является одно из двух логических значений: истина или ложь.

Значение логической алгебры долгое время игнорировалось, поскольку ее приемы и методы не содержали практической пользы для науки и техники того времени. Однако, когда появилась принципиальная возможность создания средств вычислительной техники на электронной базе, операции, введенные Булем, оказались весьма полезны. Они изначально ориентированы на работу только с двумя сущностями: истина и ложь. Нетрудно понять, как они пригодились для работы с двоичным кодом, который в современных компьютерах тоже представляется всего двумя сигналами: ноль и единица. В основе работы всех видов процессоров современных компьютеров лежат четыре основные логические операции:

И (логическое умножение),

ИЛИ (логическое сложение),

НЕ (логическое отрицание),

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Двоичное кодирование основано на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски – binary digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:



, где N – количество независимых кодируемых значений;

т – разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

2.4 Кодирование целых и действительных чисел

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто - достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа.

19 : 2 = 9 + 1

9 : 2 = 4 + 1

4 : 2 = 2 + 0

2 : 2 = 1

Таким образом, 1910 = 10112.

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 65535, 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:

3,1415926 = 0,31415926101

300000 = 0,3106

123456789 = 0,1234567891010

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая – степенью. Мантисса и степень кодируются как целые числа. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения степени (тоже со знаком).

2.5 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. 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 де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США 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.

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. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших.

Так, например, кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» – компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем (ОС) и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) – ее происхождение относится к временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского алфавита, носит название кодировки ISO (International Standard Organization – Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

На компьютерах, работающих в ОС MS-DOS, могут действовать еще две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычислительной техники, но вторая используется и по сей день.

В связи с изобилием систем кодирования текстовых данных, действующих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных – это одна из распространенных задач информатики.

следующая страница >>