Список рекомендуемой литературы: Основная • Макарова Н.В. и др. Информатика: Учеб. для студентов вузов. – М.: Финансы и статистика, 2015. – 345 с. • Макарова Н.В. и др. Информатика: Практикум по технологии работы на компьютере. – М.: Финансы и статистика, 2015. – 345 с. Дополнительная • Андреева Е.В. и др. Математические основы информатики, Элективный курс. – М., 2005. • Залогова Л.А. Компьюрная графика. Практикум. Учебное пособие. Элективный курс. – М., 2005. • Майкрософт. Основы компьютерных сетей. – М., 2005. • Майкрософт. Основы программирования на примере Visual Basic.NET. – М., 2005. • Майкрософт. Учебные проекты с использованием Microsoft Office. – М., 2006. С момента появления первой ЭВМ информационная технология прошла ряд этапов. 1 этап продолжался до начала 60-х годов. Создавались и эксплуатировались ЭВМ первого и второго поколения (ламповые полупроводниковые). Основным критерием создания информационных технологий являлась экономия машинных ресурсов. Цель - максимальная загрузка оборудования. Характерные черты этого этапа: программирование в машинных кодах, появление блок-схем, программирование в символьных адресах, разработка библиотек стандартных программ, автокодов, машинно-ориентированных языков. Был разработан операторный метод, который послужил основой для разработки алгоритмических языков (Алгол, Кобол, Фортран) и управляющих программ. Появились управляющие программы реального времени и пакетный режим работы программ. Управляющие программы реального времени следили за появлением сигнала прерывания, приходившего по каналам связи и сразу же включали программу его обработки. В пакетном режиме программы, обрабатываемые ими данные и управляющая информация, объединялись в задание, задания объединялись в пакет. В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Поэтому компьютеры были большими, дорогими и ненадёжными. в 1948 году был сконструирован кремниевый транзистор – миниатюрный и недорогой электронный прибор, который и заменил электронные лампы. В 1956 году IBM сконструировала первый жёсткий диск. Он вмещал 5 Мбайт данных и стоил более миллиона долларов. 1958 год – как грибы после дождя, начали появляться коммерческие компьютеры. Фирма Bell Labs создала устройство (некое подобие модема) для передачи данных по телефонным линиям в 1959 году Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel ) изобрёл способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В этом же году фирма XEROX выпустила первую копировальную машину. 1967 год – IBM представила первую дискету. II этап развития информационных технологий длился до начала 80-х годов. Он начался с появлением мини-ЭВМ на больших интегральных схемах. Основным критерием создания информационных технологий стала экономия труда программиста. Цель – разработка инструментальных средств программиста. Появились операционные системы второго поколения, работающие в трех режимах: реального времени, разделения времени и в пакетном режиме. Системы разделения времени позволили пользователю работать в диалоговом режиме, т. к. ему выделялся квант времени, в течении которого он имел доступ ко всем ресурсам системы. Появились языки высокого уровня ( Pascal , C + и др.), пакеты прикладных программ, системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизации проектирования (САПР), диалоговые средства общения с ЭВМ, новые технологии проектирования (структурное и модульное). Появились глобальные сети ЭВМ. Совокупность научных методов и технологических приёмов, ориентированных на обработку данных, стали называться информатикой. В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel , сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор (Intel -4004). В начале 1975 года появился первый, коммерчески распространяемый компьютер Альтаир –8800 на основе микропроцессора Intel -8080. 1982 год – появились сетевые протоколы TCP и IP , ставшие основой Internet . III этап развития ИТ продолжался до начала 90-х годов. Он начался с появлением персонального компьютера. ПК – это инструмент, позволяющий формализовать и сделать широкодоступными для автоматизации многие процессы человеческой деятельности Отсюда критерий – создание информационных технологий для формализации знаний. Цель – внедрение ИТ во все сферы человеческой деятельности. Широкое распространение получили диалоговые операционные системы, автоматизированные рабочие места (АРМ), экспертные системы, базы знаний, локальные вычислительные сети, гибкие автоматизированные производства, распределённая обработка данных. Появление ПК произвело вторую информационную революцию. В августе 1981 года появился первый компьютер IBM PC с операционной системой MS DOS , архитектура которого наиболее популярна во всем мире и в настоящее время. 1984 год – Sony и Philips представили устройство для чтения CD под названием CD - ROM . 1985 год – Intel выпустила процессор 80386, состоявший из 250 тысяч транзисторов. 1993 год – Intel анонсировала процессор Pentium , который состоял из 3,1 млн. транзисторов и мог выполнять 112 млн. операций в секунду. IV этап развития ИТ – 90-е годы. В этот период разрабатываются информационные технологии для автоформализации знаний. Цель – информатизация общества . Информация становиться становится стратегическим ресурсом. Появились машины с параллельной обработкой данных – транспьютеры. Появились портативные ЭВМ, графические ОС ( Windows 95, OS -2) новые технологии: объектноориентированные, гипертекст, мультимедиа и др. Телекоммуникация становиться средством общения между людьми. Идёт формирование баз знаний по всем отраслям человеческой деятельности. Происходит информатизация общества. Информатизация общества – это совокупность взаимосвязанных политических, социально-экономических, научных факторов, которые обеспечивают свободный доступ каждому члену общества к любым источникам информации, кроме законодательно секретных. Эволюция информационных технологий неразрывно связана с развитием человеческого общества. ИТ являются продуктом развития производственных и общественных отношений и одновременно – катализатором, ускоряющим процесс развития человеческого общества. Информацию вы получаете из разных источников: когда читаете или слушаете, смотрите телепередачу, дотрагиваетесь до предмета или пробуете какую-либо еду и пр. • • • • • Информацию до человека доносят его органы чувств: Глазами люди воспринимают зрительную информацию; Органы слуха доставляют информацию в виде звуков; Органы обоняния позволяют ощущать запахи; Органы вкуса несут информацию о вкусе еды; Органы осязания позволяют получить тактильную информацию. Полезная Понятная Информация об объекте Актуальная Полная Достоверная • в знаковой письменной – символьную в виде текста, чисел, различных символов (текст учебника); – графическую (географическая карта); – табличную (таблица по физике); • в виде жестов или сигналов (светофор); • устной словесной (разговор). Представление информации с помощью какого-либо языка называют кодированием. • Код – набор символов для представления информации. • Кодирование – процесс представления информации в виде кода. Знаменитый немецкий ученый Г.В. Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему счисления. «Вычисление с помощью двоек…, сведение чисел к простейшим началам (0 и 1)». Сегодня такой способ представления информации, с помощью языка содержащего два символа 0 и 1, широко используется в технических устройствах. Эти два символа 0 и 1 принято называть битами (от англ. binary digit – двоичный знак). • Бит – наименьшая единица измерения информации и обозначается двоичным числом. Более крупной единицей изменения объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит. • 1 байт = 8 битов. Название Условное обозначение Соотношение с другими единицами Килобит Кбит 1 Кбит = 1024 бит = 210 ≈ 1000 бит Мегабит Мбит 1 Мбит = 1024 Кбит = 220 ≈ 1 000 000 бит Гигабит Гбит 1 Гбит = 1024 Мбит = 230 ≈ 1 000 000 000 бит Килобайт Кбайт (Кб) 1 Кбайт = 1024 байт = 210 ≈ 1000 байт Мегабайт Мбайт (Мб) 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 ≈ 1 000 000 байт Гигабайт Гбайт (Гб) 1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 ≈ 1 000 000 000 байт Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с помощью набора специальных символов. Система счисления — способ записи чисел с помощью набора специальных знаков, называемых цифрами. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЫЕ НЕПОЗИЦИОННЫЕ В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции). В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе. 211 XXI Каноническим примером фактически непозиционной системы счисления является римская, в которой в качестве цифр используются латинские буквы: I обозначает 1, V - 5, X - 10, L - 50, C - 100, D - 500, M -1000. Натуральные числа записываются при помощи повторения этих цифр. Например, II = 1 + 1 = 2, здесь символ I обозначает 1 независимо от места в числе. Для правильной записи больших чисел римскими цифрами необходимо сначала записать число тысяч, затем сотен, затем десятков и, наконец, единиц. Пример: число 1988. Одна тысяча M, девять сотен CM, восемьдесят LXXX, восемь VIII. Запишем их вместе: MCMLXXXVIII. MCMLXXXVIII = 1000+(1000-100)+(50+10+10+10)+5+1+1+1 = 1988 Для изображения чисел в непозиционной системе счисления нельзя ограничится конечным набором цифр. Кроме того, выполнение арифметических действий в них крайне неудобно. В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции). Количество используемых цифр называется основанием системы счисления. Например, 11 – это одиннадцать, а не два: 1 + 1 = 2 (сравните с римской системой счисления). Здесь символ 1 имеет различное значение в зависимости от позиции в числе. Самой первой такой системой, когда счетным "прибором" служили пальцы рук, была пятеричная. Некоторые племена на филиппинских островах используют ее и в наши дни, а в цивилизованных странах ее реликт, как считают специалисты, сохранился только в виде школьной пятибалльной шкалы оценок. Следующей после пятеричной возникла двенадцатеричная система счисления. Возникла она в древнем Шумере. Некоторые учёные полагают, что такая система возникала у них из подсчёта фаланг на руке большим пальцем. Широкое распространение получила двенадцатеричная система счисления в XIX веке. На ее широкое использование в прошлом явно указывают названия числительных во многих языках, а также сохранившиеся в ряде стран способы отсчета времени, денег и соотношения между некоторыми единицами измерения. Год состоит из 12 месяцев, а половина суток состоит из 12 часов. Элементом двенадцатеричной системы в современности может служить счёт дюжинами. Первые три степени числа 12 имеют собственные названия: 1 дюжина = 12 штук; 1 гросс = 12 дюжин = 144 штуки; 1 масса = 12 гроссов = 144 дюжины = 1728 штук. Английский фунт состоит из 12 шиллингов. Следующая позиционная система счисления была придумана еще в Древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была шестидесятеричная, т.е. в ней использовалось шестьдесят цифр! В более позднее время использовалась арабами, а также древними и средневековыми астрономами. Шестидесятеричная система счисления, как считают исследователи, являет собой синтез уже вышеупомянутых пятеричной и двенадцатеричной систем. Десятичная система счисления — позиционная система счисления по основанию 10. Предполагается, что основание 10 связано с количеством пальцев рук у человека. Наиболее распространённая система счисления в мире. Для записи чисел используются символы 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, называемые арабскими цифрами. Система счисления Основание Алфавит цифр Десятичная 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Двоичная 2 0, 1 Восьмеричная 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Шестнадцатеричная 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F p=10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 p=2 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 p=8 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 p=16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 Количество используемых цифр называется основанием системы счисления. При одновременной работе с несколькими системами счисления для их различения основание системы обычно указывается в виде нижнего индекса, который записывается в десятичной системе: 12310 — это число 123 в десятичной системе счисления; 11110112 — то же число, но в двоичной системе. Двоичное число 1111011 можно расписать в виде: 11110112 = 1*26 + 1*25 + 1*24 + 1*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20. Чтобы перевести число из позиционной системы счисления с основанием p в десятичную, надо представить это число в виде суммы степеней p и произвести указанные вычисления в десятичной системе счисления. Например, переведем число 10112 в десятичную систему счисления. Для этого представим это число в виде степеней двойки и произведем вычисления в десятичной системе счисления. 10112 = 1*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 = 1*8 + 0*4 + 1*2 + 1*1 = 8 + 0 + 2 + 1 = 1110 Рассмотрим еще один пример. Переведем число 52,748 в десятичную систему счисления. 52,748 = 5*81 + 2*80 + 3*8-1 + 4*8-2 = 5*8 + 2*1 + 7*1/8 +4*1/49 = 40 + 2 + 0,875 + 0,0625 = 42,937510 Перевод из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием p осуществляется последовательным делением десятичного числа и его десятичных частных на p, а затем выписыванием последнего частного и остатков в обратном порядке. Переведем десятичное число 2010 в двоичную систем счисления (основание системы счисления p=2). В итоге получили 2010 = 101002. Кодирование заключается в том, что каждому символу ставиться в соответствие уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (или десятичный код от 0 до 255). Важно, что присвоение символу конкретного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей. Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера (коды), называется таблицей кодировки. Для разных типов ЭВМ используются различные кодировки. С распространением IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки ASCII (American Standart Code for Information Interchange) – Американский стандартный код для информационного обмена. • Таблица расширенного кода ASCII Кодировка Windows-1251 (CP1251) ИЗОБРАЖЕНИЯ РАСТРОВЫЕ ВЕКТОРНЫЕ Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования. Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом. В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее). Качество изображения зависит от количества точек (чем меньше размер точки и, соответственно, больше их количество, тем лучше качество) и количества используемых цветов (чем больше цветов, тем качественнее кодируется изображение). Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависти от прикладной среды. Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества. В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.