Лекция 1 «Информационные технологии» по дисциплине тема: «Понятия информационной

Лекция 1
по дисциплине
«Информационные технологии»
тема: «Понятия информационной
технологии».
«Введение в MathCAD»
Мамонова Татьяна Егоровна
http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/s/STEPTE
Рейтинг
ЛБ
КР1
КР2
Экзамен
21-40
6-10
6-10
22-40
Всего в семестр: 33-60
Всего по дисциплине: 55-100
Список литературы
Основная




Дьяконов, В.П.MATLAB 7.*/R2006/R2007:
Самоучитель / Дьяконов В. П. – Москва: ДМК Пресс,
2009. – 768 с.
Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7. Самоучитель /
Дьяконов В. П. – Москва: ДМК Пресс, 2009. – 784 с.
Голицына О. Л. Информационные системы:
учебное пособие / О. Л. Голицына, Н. В. Максимов,
И. И. Попов. – Москва: Форум, 2011. – 496 с.
4. Хлебников А. А. Информационные технологии:
учебник для вузов / А. А. Хлебников. – Москва:
КноРус, 2014. – 466 с.
1
Дополнительная




Информационные технологии: учебник / О. Л. Голицына [и
др.]. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Форум Инфра-М,
2011. – 608 с.
Основы информационных технологий: учебнопрактическое пособие / А. М. Седун [и др.]; Белорусский
государственный экономический университет (БГЭУ). –
Минск: Изд-во БГЭУ, 2011. – 145 с.
Информатика и программирование: программные средства
реализации информационных процессов [Электронный
ресурс] : учебник / А. А. Захарова, Е. В. Молнина, Т. Ю.
Чернышёва. URL:
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m162.pdf
Чудинов И. Л. Информационные системы и технологии
[Электронный ресурс]: учебное пособие / И. Л. Чудинов, В.
В. Осипова; URL:
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m276.pdf
2
Основные понятия
информационных технологий


Информационная
технология
(ИТ)
–
совокупность средств и методов сбора,
обработки и передачи данных (первичной
информации) для получения информации
нового качества о состоянии объекта,
процесса или явления (информационного
продукта).
Цель информационной технологии –
производство информации для ее анализа
человеком и принятия на его основе решения
по выполнению какого-либо действия.
3



Глобальная информационная технология
включает модели методы и средства,
формализующие и позволяющие использовать
информационные ресурсы общества.
Базовая информационная технология
предназначена для определенной области
применения (производство, научные
исследования, обучение и т.д.).
Конкретные информационные технологии
реализуют обработку данных при решении
функциональных задач пользователей
(например, задачи учета, планирования,
анализа).
4
Инструментарий ИТ

1)
2)
3)
Техническими средствами производства
информации являются:
аппаратное обеспечение процесса,
программное обеспечение процесса,
математическое обеспечение процесса.
Инструментарий ИТ
5

Инструментарий информационной
технологии – один или несколько
взаимосвязанных программных продуктов
для определенного типа компьютера,
технология работы в котором позволяет
достичь поставленную пользователем
цель.
6
Пример программного инструментария
(виды программных продуктов) для
персонального компьютера:
1) текстовый процессор (редактор),
2) настольные издательские системы,
3) электронные таблицы,
4) системы управления базами данных,
5) электронные записные книжки,
6) электронные календари информационные
системы функционального назначения
(финансовые, бухгалтерские, для
маркетинга и пр.),
7) экспертные системы
и др.

7



Информационная система – человекокомпьютерная система для поддержки принятия
решений и производства информационных
продуктов, использующая компьютерную
информационную технологию.
Информационная система является средой,
составляющими элементами которой является
компьютеры, компьютерные сети, программные
продукты, базы данных, люди, различного рода
технические и программные средства, связи и т.д.
Основная цель информационной системы –
организация хранения, обработки и передачи
информации.
8
Этапы развития ИТ
По признаку – виды инструментария
технологии:
1-й этап (до второй половины XIX в.) –
«ручная» информационная технология,
инструментарий которой составляли: перо,
чернильница, книга. Коммуникации
осуществлялись ручным способом путем
переправки через почту писем, пакетов,
депеш.

9
2-й этап (с конца XIX в.) – «механическая»
технология, инструментарий которой
составляли: пишущая машинка, телефон,
оснащенная более совершенными
средствами доставки почта.
3-й этап (40–60-е гг. XX в.) – «электрическая»
технология, инструментарий которой
составляли: большие ЭВМ и
соответствующее программное обеспечение,
электрические пишущие машинки, ксероксы,
портативные диктофоны.
10

4-й этап (с начала 70-х гг.) – «электронная»
технология, основным инструментарием
которой становятся большие ЭВМ и
создаваемые на их базе
автоматизированные системы управления
(АСУ) и информационно-поисковые системы
(ИПС), оснащенные широким спектром
базовых и специализированных программных
комплексов.
11
5-й этап (с середины 80-х гг.) – «компьютерная»
(«новая») технология, основным
инструментарием которой является
персональный компьютер с широким спектром
стандартных программных продуктов разного
назначения.
На данном этапе происходит процесс
персонализации АСУ, который проявляется в
создании систем поддержки принятия решений
определенными специалистами. Подобные
системы имеют встроенные элементы анализа и
интеллекта для разных уровней управления,
реализуются на персональном компьютере и
используют телекоммуникации.
12
Новая компьютерная технология
Новая информационная технология –
информационная технология с «дружественным»
интерфейсом работы пользователя,
использующая персональные компьютеры и
телекоммуникационные средства.
 Основные принципы новой (компьютерной)
информационной технологии:
1) интерактивный (диалоговый) режим работы с
компьютером;
2) интегрированность с другими программными
продуктами;
3) гибкость процесса изменения как данных, так и
постановок задач.

13
Система MathCAD



MathCAD – система компьютерной алгебры из
класса систем автоматизированного
проектирования, ориентированная на подготовку
интерактивных документов с вычислениями и
визуальным сопровождением.
Отличается легкостью использования и
применения для коллективной работы.
MathCAD был задуман и первоначально написан
Алленом Раздовом из Массачусетского
технологического университета, соучредителем
компании Mathsoft
14
Основные возможности MathCAD







Решение дифференциальных уравнений, в том
числе и численными методами.
Построение двумерных и трёхмерных графиков
функций (в разных системах координат,
контурные, векторные и т. д.)
Использование греческого алфавита как в
уравнениях, так и в тексте.
Выполнение вычислений в символьном режиме.
Выполнение операций с векторами и матрицами.
Символьное решение систем уравнений.
Аппроксимация кривых.
15







Выполнение подпрограмм.
Поиск корней многочленов и функций
Проведение статистических расчётов и работа с
распределением вероятностей.
Поиск собственных чисел и векторов.
Вычисления с единицами измерения.
Интеграция с САПР системами, использование
результатов вычислений в качестве
управляющих параметров.
С помощью MathCAD есть возвожность
документировать все вычисления в процессе их
проведения.
16
Типы данных в MathCAD

Числа (действительные и комплексные).
Все числа MathCAD хранит в одном формате
(с плавающей точкой двойной точности), не
разделяя их на целые и действительные.
На одно число выделяется 64 бита.
Десятичная часть (мантисса) не может
превышать по длине 17 знаков, а порядок
должен лежать между –307 и 307.
Комплексные числа на уровне реализации
представляют собой пару действительных
чисел.
17

Описанные особенности чисел в MathCAD
касаются только численных расчетов.
При работе в символьном режиме уровни
точности совершенно другие.
Строки.
В общем случае любой текст, заключенный в
кавычки. На практике строки используются в
основном для задания сообщений об
ошибках, возникших при работе программ на
языке MathCAD.
18
Массивы.
К ним относятся:
- матрицы,
- векторы,
- тензоры (объект линейной алгебры,
линейно преобразующий элементы одного
линейного пространства в элементы
другого),
- таблицы – любые упорядоченные
последовательности элементов
произвольного типа.

19
Рабочее окно MathCAD
После запуска появятся:
1) рабочее окно MathCAD
с главным меню
2) тремя панелями
инструментов:
- Standard (Стандартная),
- Formatting (Форматирование),
- Math (Математическая).

20
Главное меню

Главное меню MathCAD занимает
верхнюю строку рабочего окна:

Любые действия можно выполнить,
используя команды главного меню и
элементы управления открывающихся
диалоговых окон.
21
Панели инструментов


Панели инструментов служат для быстрого выполнения
наиболее часто применяемых команд.
Standard (Стандартная) – действия с файлами,
редактирование документов, вставка объектов и т. д.

Formatting (Форматирование) – форматирование
текста и формул.

Math (Математическая) – вставка математических
символов и операторов в документы.
22
Математическая панель инструментов
23
1. Calculator (Калькулятор) – шаблоны основных
математических операций, цифр, знаков арифметических
операций.
2. Graph (График) – шаблоны графиков.
3. Matrix (Матрица) – шаблоны матриц и матричных операций.
4. Evaluation (Оценка) – операторы присваивания значений и
вывода результатов расчета.
5. Calculus (Вычисления) – шаблоны дифференцирования,
интегрирования, суммирования.
6. Boolean (Булевы операторы) – логические (булевы)
операторы.
7. Programming (Программирование) – операторы,
необходимые для создания программных модулей.
8. Greek (Греческие буквы).
9. Symbolic (Символьные вычисления) – операторы
символьных вычислений.
24
Построение и вычисление выражений
Имя выражения (все, что находится слева от
оператора присваивания) может состоять из:
1) латинских, русских, греческих и других букв,
2) цифр,
3) знаков подчеркивания (_),
4) штриха (`),
5) процента (%),
Имена переменных и функций не могут
начинаться с цифры, знака подчеркивания,
штриха, символа процента, не могут включать в
себя пробелы.

25
Следует запомнить
MathCAD воспринимает прописные и строчные
буквы как разные идентификаторы.
 MathCAD не делает различий между именами
переменных и функций. Если определить
вначале функцию f(x), а затем переменную f, то
окажется невозможным использовать функцию
f(x) в последующих расчетах где-либо ниже
определения f.
 Любой оператор в MathCAD можно ввести тремя
способами:
1) выбрав команду меню;
2) нажав клавишу (сочетание клавиш) на
клавиатуре;
3) используя математическую панель.

26
Редактирование объектов MathCAD



Редактирование введенных выражений
производится обычным для всех Windowsприложений способом.
Уголок курсора перемещается по экрану с
помощью клавиш со стрелками или
щелчком левой кнопки мыши в нужном
месте экрана.
Для выделения уголком курсора одного
символа надо установить синий уголок
курсора так, чтобы он охватывал нужный
символ слева или справа.
27
Встроенные функции



MathCAD содержит свыше 200 встроенных
функций.
На стандартной панели инструментов
щелкните на кнопке Insert Function
(Вставить функцию) – в открывшемся
диалоговом окне вы увидите список всех
встроенных функций.
Щелкнув мышью на любой из групп слева,
справа вы увидите перечень функций,
входящих в эту группу.
28
Ввод текста



В главном меню выбрать команду Insert→Text
Region (Вставить → Текстовую область),
Ввести с клавиатуры символ “ ”(двойная
кавычка). При этом на экране появляется
текстовая область, в которой можно печатать
текст.
Сменив латинский шрифт на русский, печатать
текст прямо в математической области. Когда
напечатано первое слово, при нажатии клавиши
пробела область с напечатанным словом
автоматически из математической превращается
в текстовую.
29
В текстовую область можно вставлять
математическую область, для этого в
главном меню MathCAD достаточно выбрать
команду Insert →Math Region (Вставить →
Математическую область).
 Вставленная математическая область
участвует в вычислениях наравне с другими
математическими выражениями.
 Чтобы изменить стиль текстовой области,
необходимо:
1. В главном меню выберите команду
Style→Normal → Modify → Font (Стиль →
Обычный → Изменить → Шрифт).

30
В появившемся диалоговом окне выберите
нужные вам шрифт (Font), начертание (Style
Font) и размер (Size).
31
2. MathCAD плохо воспринимает кириллицу. В
частности, с помощью привычного по работе
в Word шрифта Times New Roman набрать
кириллицу не удастся. Для ввода кириллицы
в MathCAD можно использовать шрифты
System и Ms Sans Serif.
32
Дискретные переменные
и построение таблиц


Дискретная переменная определяет ряд
значений, для которых вычисляется функция
пользователя, и этот ряд значений функции
можно вывести в виде графика или таблицы.
С помощью дискретной переменной можно
задавать как целые, так и дробные значения
переменной, но обязательно равноотстоящие
друг от друга.
33
Для ввода дискретной переменной надо
использовать:
- клавишу ; (точка с запятой)
- математической панели Matrix (Матрица)
щелкнуть на кнопке Range Variable
(Дискретная переменная).

34
Форматирование чисел


Обычно MathCAD вычисляет выражения с
точностью 20 знаков, но выводит на экран
не все значащие цифры.
Установив указатель мыши на нужном
численном результате расчета, дважды
щелкните левой кнопкой мыши. Появится
окно форматирования чисел Result Format
(Формат результата), открытое на вкладке
Number Format (Формат чисел).
35
36
Доступные форматы чисел





General (Основной) – принят по умолчанию. Числа
отображаются с порядком. Число знаков мантиссы
определяется параметром Exponential threshold
(Порог экспоненциального представления).
Decimal (Десятичный) – десятичное
представление чисел с плавающей точкой
(например, 12.2564).
Scientific (Научный) – числа отображаются только
с порядком (например, 1.22*10^5).
Engeneering (Инженерный) – числа отображаются
только с порядком, кратным 3 (например,
1.22*10^6).
Fraction (Дробный) – числа отображаются в виде
правильной или неправильной дроби
37
Спасибо за внимание