Главная страница

МИИТ_пособие_информатика_основы_програмир. Учебное пособие Москва 2011 Введение


Скачать 4.72 Mb.
НазваниеУчебное пособие Москва 2011 Введение
АнкорМИИТ_пособие_информатика_основы_програмир.doc
Дата01.10.2017
Размер4.72 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаМИИТ_пособие_информатика_основы_програмир.doc
ТипУчебное пособие
#15273
страница1 из 18
Каталогzegmas

С этим файлом связано 6 файл(ов). Среди них: rol_vstupleniya_i_zaklyucheniya_v_sochinenii.doc, МИИТ_пособие_информатика_основы_програмир.doc, Matematika_uchebnoe_posobie_ch_3.doc, CCI17042014_0004.jpg, 1_variant.pdf, Химия (1-5).doc.
Показать все связанные файлы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


ФГБ ОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

_________________________________________________



Т.Н. Глебова, Н.А. Зайцева

Информатика.

Основы программирования
Учебное пособие

Москва – 2011

Введение

Термин «информация» происходит от латинского «informatio», что означает разъяснение, осведомление, изложение. С рационалистических позиций информация есть отражение реального мира с помощью сообщений, т.е. в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т. п. В широком смысле информация - это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

Научным фундаментом процесса информатизации общества является новая дисциплина — информатика. В широком смысле информатика — это наука об информационной деятельности, информационных процессах и их организации в человеко-машинных системах.

Информатика рассматривает информацию как совокупность концептуально связанных между собой сведений, уменьшающих меру неопределенности знаний об окружающем мире. Наряду с понятием «информация» в информатике часто употребляется понятие «данные». Данные — это результаты наблюдений над объектами и явлениями, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. Как только данные начинают использовать в каких-либо практических целях, они превращаются в информацию. К свойствам информации относятся: объективность (независимость от чьего-либо мнения), достоверность (отражает истинное положение дел), полнота (информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решения), актуальность (своевременность), полезность, понятность.

Информационный процесс — процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (обмен), преобразование и использование информации. В ходе информационного процесса изменяется смысловое содержание информации или форма её представления.

С середины XX века интенсивность информационных процессов существенно увеличилась. Лавинообразный поток информации, хлынувший на человека, уже не воспринимается в полном объеме; ориентироваться в нем становится все труднее и труднее. Подчас оказывается проще заново создать какой-либо продукт, нежели разыскивать аналог, сделанный ранее. Встречным процессом является постоянное обновление и совершенствование способов, помогающих человеку воспринимать, преобразовывать, хранить и использовать информацию

Этапы появления средств и методов обработки информации, вызвавшие кардинальные изменения в обществе, определяются как информационные революции.

Перваяинформационная революция связана с изобретением письменности, обусловившей гигантский качественный и количественный скачок в развитии цивилизации. Появилась возможность накопления знаний и их передачи последующим поколениям. С позиций информатики это можно оценить как появление средств и методов накопления информации.

Втораяинформационная революция (середина XVI века) связана с изобретением книгопечатания, изменившего человеческое общество, культуру и организацию деятельности самым радикальным образом. Человек не просто получил новые средства накопления, систематизации, тиражирования информации. Массовое распространение печатной продукции сделало доступными культурные ценности, открыло возможность самостоятельного и целенаправленного развития личности. С точки зрения информатики, значение этой революции в том, что она выдвинула качественно новый способ хранения информации.

Третьяинформационная революция (конец XIX века) связана с изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Этот этап важен для информатики, прежде всего тем, что ознаменовал появление средств информационной коммуникации.

Четвертаяинформационная революция (70-е годы XX века) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. Произошел окончательный переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным, что привело к миниатюризации всех узлов, приборов, машин и появлению программно-управляемых устройств и процессов. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации) и т. д.[3]

Толчком к четвертой информационной революции послужило изобретение в середине 40-х годов электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Дальнейшие работы по совершенствованию ее элементной базы обусловили появление микропроцессорных технологий, а затем и персонального компьютера.

Рассмотрим смену поколений компьютеров.

1-е поколение(с середины 40-х годов). Элементная база — электронные лампы. ЭВМ отличаются большими габаритами, большим потреблением энергии, малой скоростью действия, низкой надежностью, программирование ведется в кодах.

2-е поколение(с конца 50-х годов). Элементная база — полупроводниковые элементы. По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения улучшены все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.

3-е поколение(ссередины 60-х годов). Элементная база — интегральные схемы, технология - многослойный печатный монтаж. Произошло резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Стал возможным доступ с удаленных терминалов.

4-е поколение(с конца 70-х годов по настоящее время). Элементная база — микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшены технические характеристики ЭВМ. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития — мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью; создание дешевых микроЭВМ. Опытные разработки интеллектуальных компьютеров. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, распределенная обработка данных, повсеместное использование компьютерных информационных технологий.

Информационные революции привели к появлению многих новых областей знаний, одной из которых является информатика. Информатика– область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования и использования информации с помощью компьютеров. Это фундаментальная дисциплина, которая изучает информационные процессы, происходящие в системах различной природы, а также возможность их автоматизации.

В результате рассмотренных процессов в настоящее время человечество оказалось на пороге информационного общества. Индустриальное общество – общество, определяемое уровнем развития промышленности, ее технической базой. Информационное общество – общество, в котором большинство работающих заняты производством, переработкой, продажей и обменом информацией, а производство энергии и материальных продуктов возложено на машины.

Процесс переработки информации можно определить как технологию. Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Цель информационной технологии – производство информации для ее последующего анализа и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. Инструментарий информационной технологии – совокупность программных продуктов (текстовые редакторы, электронные таблицы, СУБД и т.п.), использование которых позволяет достичь поставленную пользователем цель.

Информационная система.

Системамножество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность (единство). Системный подход – направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов связей в нем и сведение их в единую теоретическую картину. Системный анализ – методология решения сложных задач и проблем, основанная на концепции систем. Основная процедура системного анализа – построение обобщенной модели, отображающей взаимосвязи реальной ситуации, техническая основа – ЭВМ и информационные системы.

Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке данных. Добавление к понятию система характеристики информационная отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.

Любая информационная система может действовать по правилам разомкнутой или замкнутой схемы управления. В разомкнутой информационной системе получаемая потребителем информация используется произвольно. От потребителя в информационную систему ничего не поступает. В этом случае говорят о работе системы в автономном разомкнутом режиме, когда цель ее функционирования не определяется потребителем.

Примером работы по разомкнутой схеме служит компьютеризированная справочная библиотечная система каталогов. Установленная в библиотеке система обеспечивает любого читателя информацией по интересующей его тематике. Получив соответствующий запросу перечень литературы, читатель прекращает взаимодействие с информационной системой, никак не повлияв ни на ее работу, ни на хранящуюся в ней информацию.

В замкнутой информационной системе, напротив, существует тесная связь между ее структурой и потребителем. Это достигается за счет введения в ее структуру канала обратной связи. Информация, полученная от потребителя, поступает по каналу обратной связи в аппаратно-программную часть, где происходит ее обработка совместно с данными, поступившими ранее из других источников. Результирующая информация вновь отправляется потребителю и т. п.

Замкнутая информационная система воплощена при организации работы ж/д кассы. Как только очередной билет продан, кассир вводит сообщение об этом в компьютер. Соответствующая программа производит отметку о проданном билете. В этой замкнутой системе обратная связь от потребителя реализована в виде сведений о проданных билетах.

В общем случае в информационной системе происходят следующие процессы:

  1. ввод информации из внешних или внутренних источников;

  2. преобразование (обработка) входной информации и представление ее в удобном виде;

  3. хранение, как входной информации, так и результатов ее обработки;

  4. вывод информации для отправки потребителю или в другую систему;

  5. ввод информации от потребителя через обратную связь.

Информационная система состоит из следующих подсистем:

  1. информационное обеспечение определяет всю совокупность данных, хранящихся в разных источниках;

  2. техническое обеспечение состоит из комплекса технических средств, предназначенных для работы информационной системы;

  3. математическое и программное обеспечение образует совокупность математических моделей, алгоритмов и программ, предназначенных для реализации задач информационной системы;

  4. организационное обеспечение содержит совокупность документов;

  5. правовое обеспечение представлено правовыми нормами.

В последнее время появилась новая категория культуры – информационная. Информационная культура – умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи компьютерную информационную технологию, современные технические средства и методы. Информационная культура проявляется в навыках по использованию различных технических устройств, в умении извлекать информацию из различных источников, в знании аналитических методов обработки информации, в умении работать с различными видами информации.

Информатизация – процесс, при котором создаются условия, удовлетворяющие потребностям любого человека в получении необходимой информации.

Современное общество живет в период, характеризующийся небывалым ростом объема информационных потоков. Это относится как к экономике, так и к социальной сфере. Наибольший объем информации наблюдается в промышленности, торговле, финансово-банковской деятельности. В промышленности рост объема информации обусловлен увеличением объема производства, усложнением выпускаемой продукции, используемых материалов, технологического оборудования, расширением в результате концентрации и специализации производства внешних и внутренних связей экономических объектов. Рыночные отношения предъявляют повышенные требования к своевременности, достоверности, полноте информации, без которых немыслима эффективная маркетинговая, финансово-кредитная, инвестиционная деятельность. К известным видам ресурсов — материальным, трудовым, энергетическим, финансовым — прибавился новый, ранее не учитываемый, — информационный. Только на основе своевременного пополнения, накопления, переработки информационного ресурса, т. е. владение достоверной информации, возможно рациональное управление любой сферой человеческой деятельности, правильное принятие решений. Особенно это актуально для сферы экономики. Применение современных ЭВМ дает возможность переложить трудоемкие операции на автоматические или автоматизированные устройства, которые могут работать со скоростью, превышающей скорость обработки информации человеком в миллионы раз. Использование ЭВМ приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной облатях и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть теоретическими познаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, техники связи и других средств управления. [7]
Часть 1. Аппаратное и программное обеспечение вычислительных машин.

    1. История развития вычислительных машин.

Развитие вычислительных машин можно разделить на следующие этапы:

  1. механический – абак, счеты, логарифмическая линейка, арифмометры, механические вычислительные машины;

  2. электромеханический – создание электромагнитного реле и на его основе табуляторов;

  3. электронный этап – создание диодов (1904г, Джон Флеминг), триодов (1906г., Ли де Форест), реле, триггеров, транзисторов и появление ламповых и транзисторных ЭВМ;

  4. микроэлектронный этап – создание интегральной микросхемы (1958г.) и персональных ЭВМ (1971г. микропроцессор Intel 4004).

1 – механический этап.

Абак – доска, посыпанная тонким слоем песка, не ней можно писать буквы и цифры. Впоследствии на доске появились углубления, по которым перемещали кости и камешки.

Одним из первых вычислительных механизмов были счеты. Их история уходит корнями в античную Грецию и Рим.

Первые машины создавались как вычислительные приспособления. В число их изобретателей входят француз Блез Паскаль (1623-1662), немец Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) и англичанин Чарльз Бэббидж (1792-1871). В этих машинах данные были представлены различными положениями регистров, причем ввод данных осуществлялся механическим установлением регистров в нужное положение. Выходные данные на машинах Паскаля и Лейбница можно было получить, наблюдая за конечным положением регистров, так же как мы читаем числа на счетчике пройденных километров автомобиля. В отличие от них Бэббидж работал над машиной (названной им Аналитической, 1833г.), которая бы распечатывала полученные значения на бумаге, так чтобы была исключена возможность ошибки при расшифровке результата. Получилось устройство с тремя основными блоками: 1 – для хранения чисел на регистрах и зубчатых колесах и передачи чисел от одного узла к другому (память); 2 – блок, выполняющий арифметические операции; 3 – блок управления последовательностью команд. Машина приводилась в действие силой пара, программы вводились с помощью перфорированных карт.

2 – электромеханический этап

Исследователем, использовавшим идею Жаккарда (ткацкий станок), был Герман Холлерит (1860-1929), который применил способ кодирования информации в виде отверстий на бумажных картах для ускорения процесса составления таблиц во время переписи населения в Америке в 1890 году.

В 1925 году В.Буш создает первую вычислительную машину на электрических реле. Это был первый шаг в технологии, но не в автоматизации. Управление счетом все еще возлагалось на человека.

Примером прогресса в электронике являются электромеханическая машина Джорджа Стибица, построенная в 1940 году компанией Bell Laboratories, и машина Маrk, собранная Говардом Эйкеном и группой инженеров IВМ в 1944 году в Гарвардском университете.

3 – электронный этап

По-видимому, первой электронной машиной была машина Атанасова-Берри, построенная в период с 1937 по 1941 год в колледже штата Айова Джоном Атанасовым и его ассистентом Клиффордом Бери. Скоро последовали другие, более гибкие машины, такие как ENIAC (электронно-цифровой интегратор и вычислитель), разработанная Джоном Моучли и Проспером Эккертом в Электротехнической школе Мура университета штата Пенсильвания. Она имела в своем составе 18тыс. электронных ламп, потребляла более 100кВт электроэнергии, весила 30т и занимала комнату длиной 30м. Сложение и вычитание производились за 200мкс (в 1000 раз быстрее, чем у Mark), умножение – за 2300мкс. ENIAC предназначалась для решения дифференциальных уравнений в задачах расчета траекторий, т.е. была специализированной. На этих машинах не было программного обеспечения. Чтобы ввести в них программу, надо было несколько дней подсоединять к ней нужным образом провода. Моучли и Эккерт стали конструировать машину, которая могла бы хранить в своей памяти программу. В 1945 году к этой работе был подключен знаменитый математик Джон фон Нейман, который сформулировал общие принципы функционирования вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

Согласно этим принципам компьютер должен иметь:

  1. арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции.

  2. устройство управления, которое организует процесс выполнения программ.

  3. запоминающее устройство или память для хранения программ и данных.

  4. внешние устройства для ввода информации.

Первый компьютер, в котором были воплощены принципы Джона фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом (на транзисторах).

Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ (малая электронная машина) была разработана в 1950 году под руководством академика С.А. Лебедева. Она могла обрабатывать 50 операций в секунду и хранить в оперативной памяти 31 число и 63 команды. В СССР в 50-х годах создаются ЭВМ Раздан, Наири, Мир, в которых используются транзисторы.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

перейти в каталог файлов
связь с админом