Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика» (для обучающихся 1 курса, имеющих нарушения слуха, зрения, опорно-двигательного аппарата)
материал
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика»предназначена для работы обучающихся I курса, имеющих нарушения слуха.
Составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего (полного) общего образования, утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ от 17.05.2012 г. № 413, адаптированной программой учебной дисциплины «Информатика».
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 664.17 КБ |
Предварительный просмотр:
Министерство образования и науки Хабаровского края
Краевое государственное бюджетное
профессиональное образовательное учреждение
«Хабаровский промышленно-экономический техникум»
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
по учебной дисциплине «Информатика»
(для обучающихся 1 курса, имеющих нарушения слуха, зрения, опорни-двигательного аппарата)
Специальности:
23.02.04 | «Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин и оборудования (по отраслям)» |
23.02.03 | «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» |
09.02.04 | «Информационные системы (по отраслям)» |
09.02.01 | «Компьютерные системы и комплексы» |
35.02.03 | «Технология деревообработки» |
08.02.01 | «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» |
08.02.06 | «Строительство и эксплуатация городских путей сообщения» |
38.02.01 | «Экономика и бухгалтерский учет по отраслям» |
40.02.01 | «Право и организация социального обеспечения» |
Хабаровск 2017
Организация-разработчик: краевое государственное бюджетное образовательное учреждение «Хабаровский промышленно-экономический техникум»
Автор-составитель: Серганова М.С., преподаватель высшей категории КГБ ПОУ ХПЭТ
Рецензент:
Рабочая тетрадь по дисциплине «Информатика» для обучающихся 1 курса, имеющих нарушения слуха, зрения и опопрно-двигательного аппарата/ Серганова М.С.–Хабаровск, 2017. –69с.
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика»предназначена для работы обучающихся I курса, имеющих нарушения слуха.
Составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего (полного) общего образования, утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ от 17.05.2012 г. № 413, адаптированной программой учебной дисциплины «Информатика».
СОДЕРЖАНИЕ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА ……………………………………….. | 5 |
Инструкция по работе с тетрадью……………………………………… | 6 |
Раздел 1: Информация и информационные процессы. | |
| |
Теория:……………………………………………………………………. | 7 |
Задания для обучающихся:……………………………………………… | 11 |
| |
Теория:……………………………………………………………………… | 13 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 17 |
3 Тема: Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний. Алфавитный подход к определению количества информации. Представление информации. Количество и единицы измерения информации. | |
Теория………………………………………………………………………. | 19 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 22 |
| |
Теория………………………………………………………………………. | 24 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 28 |
| |
Теория………………………………………………………………………. | 30 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 35 |
6 Тема: Универсальность дискретного (цифрового) представления информации. Типы систем счисления. Двоичная система счисления. | |
Теория………………………………………………………………………. | 37 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 43 |
7 Тема:Двоичная арифметика. Компьютерное представление целых и вещественных чисел. Арифметические операции в двоичной системе счисления. | |
Теория………………………………………………………………………. | 46 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 49 |
8 Тема: Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера. Элементы алгебраической логики (высказываний). Объекты и операции алгебраической логики. | |
Теория………………………………………………………………………. | 52 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 56 |
9 Тема:Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Состав и устройство ПК. Программное обеспечение ПК. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Операционные системы. Виды программного обеспечения компьютеров. | |
Теория………………………………………………………………………. | 58 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 61 |
10 Тема:Информационное моделирование как метод познания. Формы представления моделей. Компьютерное моделирование и его виды. Структурирование данных. Структура данных как модель предметной области. Гипертекст как модель организации поисковых систем. Модель процесса управления. Самоуправляемые системы. Принцип иерархичности систем. Самоорганизующиеся системы. | |
Теория………………………………………………………………………. | 64 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 71 |
11 Тема:Алгоритмизация как необходимое условие автоматизации. Алгоритм как модель деятельности. Алгоритм линейной структуры. Алгоритм разветвляющейся структуры. | |
Теория………………………………………………………………………. | 74 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 80 |
12 Тема:Алгоритмы циклической структуры. Вложенные циклы. Понятие массива. Виды массива. Описание элементов массива. Одномерные массивы. Двумерные массивы. | |
Теория………………………………………………………………………. | 83 |
Задания для обучающихся:……………………………………………….. | 90 |
Использованные источники………………………………………………. | 94 |
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Адаптированная рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика» является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС СПО для обучающихся, имеющих нарушения слуха.
Составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего (полного) общего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 17.05.2012 г. № 413, и адаптированной программой учебной дисциплины «Информатика»для специальностей среднего профессионального образования.
Адаптированная рабочая тетрадь для лиц с нарушениями слуха, предназначена дляизучения теоретического материала, закрепления полученных знаний, а также для выполнения заданий по дисциплине «Информатика» для всех технических специальностей.Так какдля реализации адаптированной программы по дисциплине «Информатика» невозможно обойтись одним учебником, в эту рабочую тетрадь включен весь теоретический материал, обработанный специально для наиболее успешного усвоения его обучающимися, необходимый для изучения тем адаптированной программы первого семестра.
В структуру тетради входят 4 раздела, представленные 12 темами. Для каждой темы представлен теоретический материал, задания на закрепление, также там, где это необходимо, обучающимся предложены задачи для самостоятельного решения, методика решений которых представлена в изложении теоретического материала. Предусматривает использование специальных приложений, в виде рабочей тетради на бумажном и электронных носителях.
Для выполнения программы каждый обучающийся с учетом медицинских показаний должен быть обеспечен специальным оборудованием. Для оформления рабочего места обучающегося, имеющего нарушения слуха имеются технические средства обучения.
-радиокласс «Сонет-РСМ РМ 5-1» (заушный индуктор и индукционная петля);
- звукоусиливающая аппаратура;
- акустические устройства (речевые синтезаторы, речевые оповещали, громкоговорители, репродукторы и т.п.), в том числе устройства звукового дублирования визуальной информации (для слабовидящих и слепых).
- вспомогательные аудиосистемы с индукционными контурами и их элементы (устройства звукового дублирования, наушники и др.)
- доступный интернет и телефон с функцией работы в режиме СМС – сообщений для контактов с родителями, сверстниками, учителями;
- локальная компьютерная сеть;
- развивающий учебный центр с горизонтальным дисплеем;
- система для улучшения понимания звукового сигнала с сохранением его разборчивости;
- беспроводная FM-система для инвалидов с нарушением слуха;
- наушники с микрофоном.
Обучение по данной рабочей тетради реализуется в течении первого семестра учебного года на бумажном и электронном носителях с итоговой аттестацией в форме дифференцированного зачета.
Инструкция по работе с тетрадью
Перед тем как приступить к выполнению заданий для обучающихся, необходимо тщательно изучить теоретический материал, предоставленный для каждой темы. Обратите внимание на ключевые слова, выделенные жирным шрифтом. Работу необходимо начинать последовательно, начиная с первого задания.
Записи в тетради делаются только ручкой. Необходимые элементы блок-схем можно выполнять карандашом. Работа в данной тетради осуществляется в аудитории, но, если необходимо, можно работать и в домашних условиях. Критерии выставления оценок для заданий для обучающихся:
выполнение 65% от всей работы - оценка «3», 65%-90%- оценка «4», выше 90% – «5»;
Оценка за выполнение заданий для обучающихся должна быть выставлена до начала следующей работы.
Раздел 1: Информация и информационные процессы.
- Тема: Роль информационной деятельности в современном обществе: экономической, социальной, культурной, образовательной сферах. Основные подходы к определению понятия «информация». Носители информации. Виды и свойства информации.
Теория:
К определению понятия «Информация» существуют различные подходы, мы рассмотрим два определения:
1 Информация – это сведения, обмениваемые между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном мире, передача признаков от клетки к клетке, от организма к организму.
2 Информация – это совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые система и объект воспринимает извне (входная информация), выдает в окружающую среду (выходная информация), или хранит в себе (внутренняя информация).
Можно выделить две формы существования информации:
а) Статическая информация – книги, рисунки, фото, магнитные ленты, таблицы, диски и т.д.
б) Динамическая информация – процесс передачи информации по каналам связи или в пространстве.
Также информация делится на биологическую и социальную:
а) Биологическая информация обеспечивает жизнедеятельность отдельно взятого живого организма. К разновидностям биологической информации относятся генетическая информация (получаемые от предков и заложенные в наследственных структурах организмов в виде совокупности генов программы о составе, строении и характере обмена составляющих организм веществ).
б) Социальная информация неразрывно связана с практической деятельностью человека.
Сигнал - материальный носитель информации.
Данные – зарегистрированные сигналы.
Особый вид сигналов– знаки создаются самоорганизующимися системами и предназначены для передачи и хранения информации (алфавит, светофор, знаки дорожного движения, естественные и искусственные языки.
Информационный процесс возникает в результате установления связи между двумя объектами: источником (генератором) и приемником (получателем) информации.
Информационная система – хранилище информации, снабженное средствами ввода, поиска, размещения и вывода информации.
Виды информации:
По способу восприятия: Визуальная, вкусовая, звуковая, тактильная, обонятельная. Такое деление основывается на чувствах, при помощи которых информация воспринимается человеком: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание соответственно. Исследования доказывают, что выше 90% информации, получаемой человеком из окружающего мира, приходится на зрение и слух, около 10% - на вкус, осязание, обоняние. Человек создает приборы, позволяющие получить информацию, которая ему недосягаема. Микроскопы, телескопы, термометры, спидометры, амперметры, вольтметры, измерители давления, как атмосферного, так и артериального, и многое другое.
По форме представления: числовая, текстовая, графическая, музыкальная, комбинированная,
По общественному значению: техническая, управленческая, массовая, политическая, производственная, обыденная, общественно-политическая, эстетическая, специальная, научная, личная.
Свойства информации:
1 Неразрывная связь с определенной саморазвивающейся системой.
2 Структурированность информации – это свойство, которое позволяет выделять информацию из получаемых сигналов.
3 Ценность информации выражается в таких понятиях, как содержательность, своевременность, достоверность, полнота, оперативность.
4 Смысл и семантические характеристики информации позволяют определить цель и назначение информации.
5 Объективность и субъективность информации. Понятие объективности информации является понятием относительным. Это понятно, если учесть, что методы являются субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент.
6 Полнота информации во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.
7 Достоверность информации. Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума» Если «полезный» сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается.
8 Адекватность информации – это степень соответствия реальному, объективному состоянию дела.
9 Доступность информации – это мера возможности получить ту или иную информацию.
10 Актуальность информации – это степень соответствия текущему моменту времени.
Что же такое информатика как наука?
Информатика – это наука, предметом изучения которой являются процессы получения, передачи, хранения, отображения информации.
Информатика включает в себя следующие разделы: теория алгоритмов, алгебра логики, теория структур (организации) данных, теория информации, теория баз данных, системное программное обеспечение ЭВМ, прикладное программное обеспечение, языки программирования, численные методы, математическое моделирование и другое.
Накопленный к сегодняшнему дню колоссальный информационный потенциал и появление новых информационных и коммуникационных технологий изменили социально-экономический характер современного общества.
Если до середины ХХ века общество имело ярко выраженный индустриальный характер, то нынешнее его состояние ученые характеризуют как постиндустриальное, рассматривая его в качестве переходного к информационному обществу.
Переход от индустриального общества к информационному характеризует перераспределение трудовых ресурсов в сферу обслуживания и информационную сферу:
Сфера услуг — часть экономики, которая включает в себя все виды коммерческих и некоммерческих услуг; оказываемых предприятиями, организациями, а также физическими лицами.
Сферу услуг составляет в экономически развитых странах основную часть экономики по числу занятых (больше 60 %).
В сферу услуг входят следующие услуги: финансовые, информационные,жилищно-коммунальные, бытовые, услуги аренды, туристические, юридические, гостиничные охранные, услуги переводчиков, торговые, транспортные услуги.
Информационная сфера представляет собой совокупность информации, информационной инфраструктуры, субъектов, осуществляющих сбор, формирование, распространение и использование информации, а также системы регулирования возникающих при этом общественных отношений.
Примеры применения компьютеров в различных сферах: АСУ, роботы, связь, САПР, строительство, банки, наука, торговля, образование (БД, дистанционное обучение), медицина, правоохранительные органы, сельское хозяйство, армия, искусство, социальная сфера, быт.
Таким образом, общество обладает информационными ресурсами. В состав информационных ресурсов входят :
• Библиотеки (более 150 тыс. в России, идет создание электронных каталогов, оцифровка книг);
• центры научно-технической информации (регистрация новых изобретений и открытий),
• архивы (идет перевод в электронный вид),
• отраслевые ресурсы (компьютерные центры предприятий, организаций по обработке информации и управлению),
• социальные ресурсы (здравоохранение, образование, пенсионый фонд, система страхования, туризм и т.д.).
Для развития человеческого общества необходимы материальные, инструментальные, энергетические и другие ресурсы, в том числе и информационные. Настоящее время характеризуется небывалым ростом объема информационных потоков. Это относится практически к любой сфере деятельности человека. Наибольший рост объема информации наблюдается в промышленности, торговле, финансово-банковской и образовательной сферах.
В настоящее время распространение информации в информационном секторе экономики невозможно представить без применения новых информационных технологий (НИТ). Использование современных ИТ обеспечивает почти мгновенное подключение к любым электронным информационным массивам, поступающим из международных, региональных и национальных информационных систем и использование их в интересах успешного ведения бизнеса.
Благодаря стремительному развитию НИТ, в настоящее время не только появился открытый доступ к мировому потоку политической, финансовой, научно-технической информации, но и стала реальной возможность построения глобального бизнеса в сети Internet .
Каналы передачи информации.
Человеку постоянно приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения и др. Такие средства связи называются каналами передачи информации. Информационные каналы разделяются на два вида: биологические и технические.
Биологические информационные каналы – это органы чувств человека. Их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание. По способу восприятия человеком информация бывает зрительная, слуховая, тактильная, обонятельная, вкусовая, мышечная и вестибулярная.
Технические информационные каналы– это телефон, радио, телевидение, компьютер и др.
Процесс передачи информации всегда двусторонний: есть источник, и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник её получает (воспринимает). Каждый человек постоянно переходит от роли источника к роли приемника информации.
Человеку почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации.
Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется символьной (или знаковой) информацией.
Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием языка.
Язык - это знаковая система для представления информации, обмена информацией. Запахи, вкусовые и осязательные ощущения не сводятся к каким-то знакам, не могут быть переданы с помощью знаков. Безусловно, они несут информацию, поскольку мы их запоминаем, узнаем. Такую информацию называют образной информацией. К образной относится также информация, воспринимаемая через зрение и слух, но не сводящаяся к языкам (шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись).
Хотя информация связана с материальным носителем, а её передача - с затратами энергии, одну и ту же информацию можно хранить на различных материальных носителях (на бумаге, в виде фотографии, на магнитной ленте) и передаваться с различными энергетическими затратами (по почте, по телефону, с курьером и т.д.).
В качестве средства для хранения, переработки и передачи информации научно-технический прогресс предложил обществу компьютер (электронно-вычислительную машину, ЭВМ).
Основные виды носителей информации
Носители информации: живые существа, неживые объекты и структуры, сигнал, знак, символ. Любой объект несёт какую-либо информацию о себе и окружающих его предметах, то есть является носителем информации.
Существует представление, что носители информации обладают вещественными, материальными свойствами и свойствами отношений. Первые подразумевают свойства веществ, из которых изготовлены носители; вторые – свойства процессов и полей, с помощью которых существуют носители и третьи – элементные (видовые) свойства, позволяющие выделять одни носители среди других, например по форме и размеру. Вещественные носители делят на: локальные (компьютер), отчуждаемые (переносимые диски и дискеты) и распределённые (линии связи). В отношении последних не существует однозначного мнения потому, что каналы связи можно представить в виде носителей данных, но одновременно они являются средой их передачи.
Обычно под носителями информации подразумевают общепринятое название их формы, то есть: бумага (книга, брошюра и т.п.), пластинка (грампластинка, фотопластинка), пленка (фото, киноплёнка, рентгеновская плёнка) аудиокассета, дискета, микроформа (фотоплёнка, микрофильм, микрофиша), видеокассета, компакт-диск (CD, DVD) и т.д.
Издавна известны, такие носители, как: камень (наскальные рисунки, каменные плиты), глиняные таблички, пергамент, папирус, береста и другие. Затем появились следующие носители: бумага, пластмасса, фотоматериалы, магнитные и оптические материалы и другое.
Ныне они делятся на: традиционные и машиночитаемые. Под традиционными будем понимать следующие носители информации:бумага, холст, пластмасса (грампластинка), магнитная лента (аудио и видеокассета), фотографические материалы (фотопленка, фотопластина, фотоотпечаток, микроноситель) и т.п. К машиночитаемым носителям отнесём: дискеты (гибкие магнитные диски), жёсткие магнитные и компактные (оптические, магнитооптические и иные) диски, флеш-карты и другие носители информации, предназначенные для использования в компьютерных устройствах, комплексах, системах и сетях. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических или механических свойств запоминающей среды.
Отметим, что такое деление условно. Так, например, с помощью специальных устройств на компьютерах можно работать с обычными аудио и видеокассетами, а устройства для записи и долговременного хранения данных (стримеры) используют общеизвестные магнитные носители (магнитные ленты) и т.п. Поэтому к традиционным носителям будем относить данные аналогового характера, а к машиночитаемым, то есть используемым в компьютерах, – цифровые данные или электронные информационные ресурсы (ЭИР).
Задания обучающимся:
- .1Заполнить пропуски:
а) Информация – это __________________, обмениваемые между __________, человеком и _______________, автоматом и _______________, обмен ______________ в животном и растительном мире, передача признаков от ______________ к клетке, от организма к организму.
б) Информация – это совокупность ________________, воздействий или __________________, которые система и объект воспринимает извне (____________ информация), выдает в _______________ _____________ (выходная информация), или хранит в себе (______________ информация).
1.2Записать, к какому виду относится информация (в соответствующий столбик):
Визуальная, техническая, управленческая, числовая, массовая, политическая, вкусовая, текстовая,производственная, графическая, музыкальная, обыденная, общественно-политическая, звуковая,комбинированная,эстетическая, тактильная, специальная, обонятельная, научная, личная.
ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ
1 По способу восприятия | 2 По форме представления | 3 По общественному значению |
1.3Заполнить пропуски:
а) Информатика – это наука, предметом изучения которой являются ___________________ получения, передачи, ________________, отображения ___________________.
б) Информатика включает в себя следующие разделы:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
в) ____________________ информация – книги, рисунки, фото, , диски и т.д.
г) Динамическая информация - _______________ ________________ информации по каналам связи или в пространстве.
д) Биологическая информация _____________________ жизнедеятельность отдельно взятого живого __________________.
е) _____________________ информация неразрывно связана с практической деятельностью человека.
ж) _________________ - материальный носитель информации.
з) Информационный _____________________ возникает в результате установления ______________ между двумя объектами: источником (______________) и ________________ (получателем) информации.
и) Информационная ____________________ - хранилище информации, снабженное _________________ ввода, поиска, ________________, вывода информации.
- Какие из перечисленных слов не отвечают понятию «Носитель информации?» Подчеркнуть.
Бумага, вода, диск, камень, огонь, воздух, фотопленка, аудиозапись.
- Какие свойства информации соответствуют приведенным определениям? (поставить в соответствие свойство и его определение)
1 Неразрывная связь с определенной саморазвивающейся системой
2 Это свойство, которое позволяет выделять информацию из получаемых сигналов.
3 Это свойство выражается в таких понятиях, как содержательность, своевременность, достоверность, полнота, оперативность.
4 Это свойство информации позволяет определить цель и назначение информации.
5 Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент.
6 Это свойство во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.
7 Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными» - всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего полезные данные сопровождаются определенным уровнем «информационного шума» Если «полезный» сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается.
8 Это степень соответствия реальному, объективному состоянию дела.
9 Это мера возможности получить ту или иную информацию.
10 Это степень соответствия текущему моменту времени.
Свойство информации | Номер определения свойства |
Актуальность информации | |
Достоверность информации. | |
Ценность информации | |
Доступность информации | |
Структурированность информации | |
Смысл и семантические характеристики | |
Объективность и субъективность информации. | |
Полнота информации | |
Адекватность информации |
- Закончить определение:
Информационная сфера представляет собой ______________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________.
- Заполнить таблицу:
Носители информации.
Традиционные | Машиночитаемые |
- _______________ - это знаковая система для представления информации, обмена информацией.
- Тема: Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информационной сфере, меры их предупреждения.
Информация является объектом правового регулирования.
Исторически традиционным объектом права собственности является материальный объект. Информация сама по себе не является материальным объектом, но она фиксируется на материальных носителях. Первоначально информация находится в памяти человека, а затем она отчуждается и переносится на материальные носители: книги, диски, кассеты и прочие накопители, предназначенные для хранения информации. Как следствие, информация может тиражироваться путем распространения материального носителя. Перемещение такого материального носителя от субъекта-владельца, создающего конкретную информацию, к субъекту-пользователю влечет за собой утрату права собственности у владельца информации.
Интенсивность этого процесса существенно возросла в связи с тотальным распространением сети Интернет. Ни для кого не секрет, что очень часто книги, музыка и другие продукты интеллектуальной деятельности человека безо всякого на то согласия авторов или издательств размещаются на различных сайтах без ссылок на первоначальный источник. Созданный ими интеллектуальный продукт становится достоянием множества людей, которые пользуются им безвозмездно, и при этом не учитываются интересы тех, кто его создавал.
Принимая во внимание, что информация практически ничем не отличается от другого объекта собственности, например, машины, дома, мебели и прочих материальных продуктов, следует говорить о наличии подобных же прав собственности и на информационные продукты.
- Право собственности состоит из трех важных компонентов: права распоряжения, права владения и права пользования.
- Право распоряжения состоит в том, что только субъект-владелец информации имеет право определять, кому эта информация может быть предоставлена.
- Право владения должно обеспечивать субъекту-владельцу информации хранение информации в неизменном виде. Никто, кроме него, не может ее изменять.
- Право пользования предоставляет субъекту-владельцу информации право ее использования только в своих интересах.
Таким образом, любой субъект-пользователь обязан приобрести эти права, прежде чем воспользоваться интересующим его информационным продуктом. Это право должно регулироваться и охраняться государственной инфраструктурой и соответствующими законами. Как и для любого объекта собственности, такая инфраструктура состоит из цепочки:
законодательная власть (законы) - судебная власть (суд) - исполнительная власть (наказание).
Любой закон о праве собственности должен регулировать отношения между субъектом-владельцем и субъектом-пользователем. Такие законы должны защищать как права собственника, так и права законных владельцев, которые приобрели информационный продукт законным путем. Защита информационной собственности проявляется в том, что имеется правовой механизм защиты информации от разглашения, утечки, несанкционированного доступа и обработки, в частности копирования, модификации и уничтожения.
В настоящее время по этой проблеме мировое сообщество уже выработало ряд мер, которые направлены на защиту прав собственности на интеллектуальный продукт. Нормативно-правовую основу необходимых мер составляют юридические документы: законы, указы, постановления, которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке. Так, в Российской Федерации принят ряд указов, постановлений, законов.
Закон РФ №3523-I «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» дает юридически точное определение понятий, связанных с авторством и распространением компьютерных программ и баз данных. Он определяет, что авторское право распространяется на указанные объекты, являющиеся результатом творческой деятельности автора. Автор имеет исключительное право на выпуск в свет программ и баз данных, их распространение, модификацию и иное использование.
Для современного состояния нашего общества именно вопросы, связанные с нарушением авторских и имущественных прав, являются наиболее актуальными. Значительная часть программного обеспечения, использующегося частными лицами и даже организациями, получена путем незаконного копирования. Эта практика мешает становлению цивилизованного рынка компьютерных программных средств и информационных ресурсов.
Данный вопрос стал для нашей страны особенно актуальным в процессе вступления России в международные организации и союзы – например, во Всемирную торговую организацию. Несоблюдение прав в сфере собственности на компьютерное программное обеспечение стало объектом уголовного преследования на практике.
Закон Российской Федерации №149-Ф3 «Об информации, информационных технологиях и защите информации» регулирует отношения, возникающие при:
- осуществлении права на поиск, получение, передачу и производство информации;
- применении информационных технологий;
- обеспечении защиты информации.
В 1996 году в Уголовный кодекс был впервые внесен раздел «Преступления в сфере компьютерной информации». Он определил меру наказания за некоторые виды преступлений, ставших распространенными:
- неправомерный доступ к компьютерной информации;
- создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ;
- умышленное нарушение правил эксплуатации ЭВМ и сетей.
В 2006 году вступил в силу закон №152-0Ф3 «О персональных данных», целью которого является обеспечение защиты прав и свобод человека и гражданина при обработке его персональных данных (с использованием средств автоматизации или без использования таких) в том числе защиты прав на неприкосновенность частной жизни.
Правовое регулирование в информационной сфере, в силу ее быстрого развития, всегда будет отставать от жизни. Как известно, наиболее счастливо живет не то общество, в котором все действия людей регламентированы, а наказания за все дурные поступки прописаны, а то, которое руководствуется, в первую очередь, соображениями этического порядка. Это значит в данном случае, что информация не крадется не потому, что за это предусмотрено наказание, а потому, что человек считает воровство низким поступком, порочащим его самого. Именно к таким отношениям между государством и личностью, а также между отдельными членами общества, мы должны стремиться.
В настоящее время решение проблемы правового регулирования в сфере формирования и использования информационных ресурсов находится в России на начальной стадии. Чрезвычайно важно и актуально принятие таких правовых актов, которые смогли бы обеспечить:
- Охрану прав производителей и потребителей информационных продуктов и услуг;
- Защиту населения от вредного влияния отдельных видов информационных продуктов;
- Правовую основу функционирования и применения информационных систем Интернета, телекоммуникационных технологий.
С точки зрения распространения и использования программное обеспечение делят на закрытое (несвободное), открытое и свободное:
Закрытое (несвободное) — пользователь получает ограниченные права на использование такого программного продукта, даже приобретая его. Пользователь не имеет права передавать его другим лицам и обязан использовать это ПО в рамках лицензионного соглашения. Лицензионное соглашение, как правило, регламентирует цели применения, например, только для обучения, и место применения, например, только для домашнего компьютера. Распространять, просматривать исходный код и улучшать такие программы невозможно, что закреплено лицензионным соглашением. Нарушение лицензионного соглашения является нарушением авторских прав и может повлечь за собой применение мер юридической ответственности. За нарушение авторских прав на программные продукты российским законодательством предусмотрена гражданско-правовая, административная и уголовная ответственность.
Открытое программное обеспечение — имеет открытый исходный код, который позволяет любому человеку судить о методах, алгоритмах, интерфейсах и надежности программного продукта. Открытость кода не подразумевает бесплатное распространение программы. Лицензия оговаривает условия, на которых пользователь может изменять код программы с целью ее улучшения или использовать фрагменты кода программы в собственных разработках. Ответственность за нарушение условий лицензионного соглашения для открытого ПО аналогична закрытому (несвободному).
Свободное программное обеспечение — предоставляет пользователю права, или, если точнее, свободы на неограниченную установку и запуск, свободное использование и изучение кода программы, его распространение и изменение. Свободные программы так же защищены юридически, на них распространяются законы, регламентирующие реализацию авторских прав.
Впервые принципы свободного ПО были сформулированы в 70-х годах прошлого века
Свободное программное обеспечение активно используется в Интернете. Например, самый распространённый веб-сервер Apache является свободным, Википедия работает на MediaWiki, также являющимся свободным проектом.
Свободное программное обеспечение, в любом случае, может свободно устанавливаться и использоваться на любых компьютерах. Использование такого ПО свободно везде: в школах, офисах, вузах, на личных компьютерах и во всех организациях и учреждениях, в том числе, и на коммерческих и государственных.
Задания обучающимся:
- Заполните пропуски:
а) В настоящее время для защиты от несанкционированного доступа к информации все более часто используются _____________________________ идентификации. Используемые в этих системах характеристики являются неотъемлемыми ___________________ личности человека и поэтому не могут быть утерянными или поддельными.
б) Преступления в сфере _________________________________ или киберпреступность— преступления, совершаемые людьми, использующих информационные технологии для ____________________ целей.
- Что такое фишинг? (выбрать правильный ответ)
а) распространение вредоносных вирусов, б) распространение противоправной информации, в) взлом паролей, кража номеров кредитных карточек и других банковских реквизитов.
2.3Закон «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» регламентирует юридические вопросы, связанные с _______________________ на программные продукты и базы данных.
2.4Закон «___________________________________________________»позволяет защищать информационные ресурсы (личные и общественные) от искажения, порчи, уничтожения.
2.5В Уголовном кодексе РФ имеется раздел «Преступления в сфере компьютерной информации». Он предусматривает наказания за:
- ___________________ доступ к компьютерной информации;
- Создание, использование и распространение ___________________ программ для ЭВМ;
- ____________________ нарушение правил эксплуатации ЭВМ и их сетей.
2.6 Заполнить пропуски:
С точки зрения распространения и использования программное обеспечение делят на:
а) Закрытое (несвободное) программное обеспечение — пользователь получает _______________________ права на использование такого программного продукта, даже приобретая его. Пользователь ___________________ передавать его другим лицам и обязан использовать это ПО в рамках _________________________ соглашения.
б) Открытое программное обеспечение — имеет __________________
________________________, который позволяет любому человеку судить о методах, алгоритмах, интерфейсах и ______________________ программного продукта.
в) Свободное программное обеспечение — предоставляет пользователю права, или, если точнее, ________________________________
____________________, свободное использование и изучение кода программы, его __________________________________________. Свободные программы так же защищены юридически, на них распространяются законы, регламентирующие реализацию _____________________________________.
- Принципы свободного программного обеспечения:
а) _________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
б) __________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
3 Тема: Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний. Алфавитный подход к определению количества информации. Представление информации. Количество и единицы измерения информации.
Теория:
Информация и знания. Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет существенные закономерности с помощью мышления, хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и так далее). Таким образом, с точки зрения процесса познания информация может рассматриваться как знания.
Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расширяющегося круга знания (такой способ придумали еще древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность является границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объемом знаний обладает человек (чем шире круг знаний), тем больше он ощущает недостаток знаний (тем больше граница нашего незнания. мерой которого в этой модели является длина окружности)
Так, объем знаний выпускника школы гораздо больше, чем объем знаний первоклассника, однако и граница его незнания существенно больше. Действительно, первоклассник ничего не знает о законах физики и поэтому не осознает недостаточности своих знаний, тогда как выпускник школы при подготовке к экзаменам по физике может обнаружить, что существуют физические законы, которые он не знает или не понимает.
Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Например, после сдачи экзамена по информатике вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете какую оценку получили. Наконец, экзаменационная комиссия объявляет результаты экзамена, и вы получаете сообщение, которое приносит полную определенность, теперь вы знаете свою оценку. Происходит переход от незнания к полному знанию, значит, сообщение экзаменационной комиссии содержит информацию.
Количество информации – числовая характеристика сигнала, которая не зависит от его формы и содержания и характеризует степень неопределенности, которая исчезает после выборки (получения) сообщения в виде данного сигнала.
Уменьшение неопределенности знаний. Подход к информации как мере уменьшения неопределенности знаний позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики. Рассмотрим вопрос об определении количества информации более подробно на конкретных примерах.
Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную поверхность. С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий - монета окажется в одном из двух положений: "орел" или "решка".
Можно говорить, что события равновероятны, если при возрастающем числе опытов количества выпадений "орла" и "решки" постепенно сближаются. Например, если мы бросим монету 10 раз, то "орел" может выпасть 7 раз, а решка - 3 раза, если бросим монету 100 раз, то "орел" может выпасть 60 раз, а "решка" - 40 раз, если бросим монету 1000 раз, то "орел" может выпасть 520 раз, а "решка" - 480 и так далее.
В итоге при очень большой серии опытов количества выпадений "орла" и "решки" практически сравняются.
Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), и, как упадет монета, предсказать невозможно. После броска наступает полная определенность, так как мы видим (получаем зрительное сообщение), что монета в данный момент находится в определенном положении (например, "орел"). Это сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в два раза, так как до броска мы имели два вероятных события, а после броска - только одно, то есть в два раза меньше
В окружающей действительности достаточно часто встречаются ситуации, когда может произойти некоторое количество равновероятных событий. Так, при бросании равносторонней четырехгранной пирамиды существуют 4 равновероятных события, а при бросании шестигранного игрального кубика - 6 равновероятных событий.
Чем больше количество возможных событий, тем больше начальная неопределенность и соответственно тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта.
Единицы измерения количества информации. Для количественного выражения любой величины необходимо определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы - килограмм и так далее. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.
За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в два раза. Такая единица названа "бит".
Если вернуться к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, полученное количество информации равно 1 биту.
Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей является байт, причем
1 байт =23=8 бит
В информатике система образования кратных единиц измерения количества информации несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например, Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10n, где n= 3, 6, 9 и так далее, что соответствует десятичным приставкам Кило (103), Мега (106), Гига (109) и так далее.
Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n.
Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;
1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт;
1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт.
Количество возможных событий и количество информации. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации I:
N=2i
По этой формуле можно легко определить количество возможных событий, если известно количество информации. Например, если мы получили 4 бита информации, то количество возможных событий составляло:
N = 24 = 16.
Наоборот, для определения количества информации, если известно количество событий, необходимо решить показательное уравнение относительно i. Например, в игре "Крестики-нолики" на поле 8x8 перед первым ходом существует 64 возможных события (64 различных варианта расположения "крестика"), тогда уравнение принимает вид:
64 = 2i.
Так как 64 = 26, то получим:
26 = 2i.
Таким образом, I = 6 битов, то есть количество информации, полученное вторым игроком после первого хода первого игрока, составляет 6 битов.
Задача 1. Получено сообщение, информационный объем которого равен 32 битам. чему равен этот объем в байтах?
Решение: В одном байте 8 бит. 32:8=4
Ответ: 4 байта.
Задача 2. Объем информационного сообщения 12582912 битов выразить в килобайтах и мегабайтах.
Решение: Поскольку 1Кбайт=1024 байт=1024*8 бит, то 12582912:(1024*8)=1536 Кбайт и
поскольку 1Мбайт=1024 Кбайт, то 1536:1024=1,5 Мбайт
Ответ:1536Кбайт и 1,5Мбайт.
Задача 3. Компьютер имеет оперативную память 512 Мб. Количество соответствующих этой величине бит больше:
1) 10 000 000 000бит 2) 8 000 000 000бит 3) 6 000 000 000бит 4) 4 000 000 000бит Решение: 512*1024*1024*8 бит=4294967296 бит.
Ответ: 4.
Задача 4. Определить количество битов в двух мегабайтах, используя для чисел только степени 2.
Решение: Поскольку 1байт=8битам=23битам, а 1Мбайт=210 Кбайт=220байт=223бит. Отсюда, 2Мбайт=224бит.
Ответ: 224бит.
Задача 5. Сколько мегабайт информации содержит сообщение объемом 223бит?
223бит=210*210*23бит=210*210*1байт=210Килобайт=1 Мегабайт
Задания обучающимся:
3.1 Заполнить пропуски:
а) Человек получает информацию из окружающего мира с помощью___________________, анализирует ее и выявляет существенные ______________________ с помощью __________________, хранит полученную информацию в ____________.
б) Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению _____________ в форме ___________ (фактов, научных теорий и так далее). Таким образом, с точки зрения процесса познания информация может рассматриваться как __________________.
в) Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения ___________________ знания при __________________ информационных сообщений.
г) За единицу ____________________ информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем _________________ знания в два раза. Такая единица названа битом.
д) Алфавитный подход к измерению информации не связывает _______________ информации с ____________________________ сообщения.
- Заполните пропуски числами:
1 байт = ….бит
1 килобайт=…………байт
1 мегабайт = ……….. килобайт
1 гигабайт = ……….. мегабайт
1 терабайт = ……….. гигабайт
3.3 Какое количество информации (в битах) несет:
а) 1 буква русского алфавита (исключаем из него букву ё) …… бит
б) 1 цифра двоичного кода …….. бит
в)Один номер из 16 вариантов ……бит
3.4 Решите задачи:
1 задача: Получено сообщение, информационный объем которого равен 128 битам. чему равен этот объем в байтах?
2 задача:
Объем информационного сообщения 25 165 824 битов выразить в килобайтах и мегабайтах.
- задача: Компьютер имеет оперативную память 64 Гб. Количество соответствующих этой величине мегабайт меньше:
а) 50 000 000 б) 65 000 000 в) 70 000 000 г) 64 000 000
4 задача: Определить количество битов в 8 мегабайтах, используя для чисел только степени 2.
5задача: Сколько мегабайт информации содержит сообщение объемом 233 бит?
4Тема: Классификация информационных процессов. Кодирование информации.
Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации, называются информационными процессами.
Теперь остановимся на основных информационных процессах.
Поиск информации – это извлечение хранимой информации. Методы поиска информации:
а) Непосредственное наблюдение;
б) Общение со специалистами по интересующему вас вопросу;
в) Чтение соответствующей литературы;
г) Просмотр видео, телепрограмм;
д) Прослушивание радиопередач, аудиокассет;
е) Работа в библиотеках и архивах;
ж) Запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;
з) Другие методы.
Понять, что искать, столкнувшись с той или иной жизненной ситуацией, осуществить процесс поиска - вот умения, которые становятся решающими на пороге третьего тысячелетия.
Вы осуществляете поиск информации, когда ищете нужное слово в словаре или читаете книгу с целью что-то узнать. Поиск информации — это и обращение в справочную службу (09) для того, чтобы узнать номер нужного вам телефона. Если вы заглянули с той же целью в свою записную книжку — этотожепоискинформации.Существуют целые организации и службы, созданные с целью поиска информации. Так, космические спутники постоянно снимают данные о различных явлениях, происходящих на поверхности Земли, и посылают их в специальные учреждения. Там данные обрабатывают и получают информацию о лесных пожарах, наводнениях и других стихийных бедствиях, чтобы вовремя оказать необходимую помощь пострадавшим.
Поиск информации обычно производится в некотором хранилище информации — телефонном справочнике, словаре, энциклопедии, сети Интернет. Из всего множества представленной там информации вам необходимо выбрать нужную, удовлетворяющую некоторым требованиям, — телефон одноклассника, перевод слова «открытие» на английский язык, годы жизни полководца Суворова, стоимость нужной вам модели роликовых коньков.
Если информация в хранилище систематизирована, то её поиск осуществляется достаточно быстро.
Письменность и кодирование информации
Под словом «кодирование» понимают процесс представления информации в форме, удобной для ее хранения и/или передачи. Кодирование – это перевод информации с одного языка на другой (запись в другой системе символов, в другом алфавите). Следовательно, запись текста на естественном языке можно рассматривать как способ кодирования речи с помощью графических элементов (букв, иероглифов). Записанный текст является кодом, заключающим в себе содержание речи, т. е. информацию.
Процесс чтения текста — это обратный по отношению к письму процесс, при котором письменный текст преобразуется в устную речь. Чтение можно назвать декодированием письменного текста.
Обычно кодированием называют перевод информации с «человеческого» языка на формальный, например, в двоичный код, а декодированием – обратный переход.
Цели и способы кодирования
А теперь обратим внимание на то, что может существовать много способов кодирования одного и того же текста на одном и том же языке. Один символ исходного сообщения может заменяться одним символом нового кода или несколькими символами, а может быть и наоборот – несколько символов исходного сообщения заменяются одним символом в новом коде.
Например, русский текст мы привыкли записывать с помощью русского алфавита. Но то же самое можно сделать, используя латинский алфавит. Иногда так приходится поступать, отправляя SMS по мобильному телефону, на котором нет русских букв, или электронное письмо на русском языке за границу, если у адресата нет русифицированного программного обеспечения. Например, фразу «Здравствуй, дорогой Саша!» приходится писать так: «Zdravstvui, dorogoi Sasha!». Такое написание текста называю «транслит».
Существует множество способов кодирования. Например, стенография — быстрый способ записи устной речи. Ею владеют лишь немногие специально обученные люди — стенографисты. Они успевают записывать текст синхронно с речью выступающего человека. В стенограмме один значок обозначает целое слово или сочетание букв. Расшифровать (декодировать) стенограмму может только сам стенографист.
Посмотрите на текст стенограммы на рис. 1.2. Там написано следующее: «Говорить умеют все люди на свете. Даже у самых примитивных племен есть речь. Язык — это нечто всеобщее и самое человеческое, что есть на свете».
Китайские иероглифы обозначают целые слова и понятия. Можно придумать и другие способы кодирования.
Приведенные примеры иллюстрируют следующее важное правило: для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств. Если надо записать текст в темпе речи, делаем это с помощью стенографии; если надо передать текст за границу, пользуемся транслитом; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, записываем его по правилам грамматики русского языка.
Еще одно важное обстоятельство: выбор способа кодирования информацииможет быть связан с предполагаемым способом ее обработки.Обсудим это на примере представления чисел — количественной информации. Используя русский алфавит, можно записать число «тридцать пять». Используя же алфавит арабской десятичной системы счисления, пишем: 35. Пусть вам надо произвести вычисления. Скажите, какая запись удобнее для выполнения расчетов: «тридцать пять умножить на сто двадцать семь» или «35 х 127»? Очевидно, что для перемножения многозначных чисел вы будете пользоваться второй записью.
Заметим, что две эти записи, эквивалентные по смыслу, используют разные языки: первая — естественный русский язык, вторая — формальный язык математики, не имеющий национальной принадлежности. Переход от представления на естественном языке к представлению на формальном языке можно также рассматривать как кодирование. Человеку удобно использовать для кодирования чисел десятичную систему счисления, а компьютеру — двоичную систему.
Широко используемыми в информатике формальными языками являются языки программирования.
История технических способов кодирования информации
С появлением технических средств хранения и передачи информации возникли новые идеи и приемы кодирования. Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе.
Телеграфное сообщение — это последовательность электрических сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по проводам к другому телеграфному аппарату. Эти технические обстоятельства привели Морзе к идее использования всего двух видов сигналов — короткого и длинного — для кодирования сообщения, передаваемого по линиям телеграфной связи.
Такой способ кодирования получил название азбуки Морзе. В ней каждая буква алфавита кодируется последовательностью коротких сигналов (точек) и длинных сигналов (тире). Буквы отделяются друг от друга паузами — отсутствием сигналов.
Характерной особенностью азбуки Морзе является переменная длина кода разных букв, поэтому код Морзе называют неравномерным кодом.Буквы, которые встречаются в тексте чаще, имеют более короткий код, чем редкие буквы. Например, код буквы «Е — одна точка, а код буквы «Ъ» состоит из шести знаков. Зачем так сделано? Чтобы сократить длину всего сообщения. Но из-за переменной длины кода букв возникает проблема отделения букв друг от друга в тексте. Поэтому приходится для разделения использовать паузу (пропуск). Следовательно, телеграфный алфавит Морзе является троичным, так как в нем используется три знака: точка, тире, пропуск.
Равномерный телеграфный код был изобретен французом Жаном Морисом Бодо в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов. Неважно, как их назвать: точка и тире, плюс и минус, ноль и единица. Это два отличающихся друг от друга электрических сигнала.В коде Бодо длина кодов всех символов алфавита одинакова и равна пяти. В таком случае не возникает проблемы отделения букв друг от друга: каждая пятерка сигналов — это знак текста.
Код Бодо — это первый в истории техники способ двоичного кодирования информации. Благодаря идее Бодо удалось автоматизировать процесс передачи и печати букв. Был создан клавишный телеграфный аппарат. Нажатие клавиши с определенной буквой вырабатывает соответствующий пятиимпульсный сигнал, который передается по линии связи. Принимающий аппарат под воздействием этого сигнала печатает ту же букву на бумажной ленте.
Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с начала, если выполняется условие Фано: никакое кодовое слово не является началом другого кодового слова. Закодированное сообщение можно однозначно декодировать с конца, если выполняется обратное условие Фано: никакое кодовое слово не является окончанием другого кодового слова. Условие Фано – это достаточное, но не необходимое условие однозначного декодирования.
Система основных понятий
Представление информации | ||||||
Языки представления информации | ||||||
Естественные: русский, китайский, английский и др. | Формальные: язык математики, нотная грамота, языки программирования и др. | |||||
Кодирование | ||||||
Цели кодирования | ||||||
Засекречивание информации | Быстрый способ записи | Передача по техническим каналам связи | Выполнение математических вычислений | |||
Шифрование | Стенография | Телеграфный код | Системы счисления | |||
Алгоритмы криптографии | Один знак — слово или сочетание букв | Код Морзе: неравномерный, троичный код | Код Бодо: равномерный, двоичный код | Для человека: десятичная с. с. | Для компьютера: двоичная с. с. |
Задания обучающимся:
4.1 Записать определение:
Информационным называется процесс _________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
4.2 Заполнить пропуски:
а) Поиск информации - это ________________________ хранимой информации.
б) Методы поиска информации:
• непосредственное ____________________________;
• общение со _______________________ по интересующему вас вопросу;
• ____________________ соответствующей литературы;
• просмотр _________________________;
• __________________________ радиопередач, аудиокассет;
• ____________________ в библиотеках и архивах;
• запрос к _____________________________, базам и банкам компьютерных данных;
• другие методы.
4.3 Дописать определение: Сообщение, принимаемое человеком, содержит для него информацию, если _________________________________
__________________________________________________________________
4.4 ______________ - это знаковый способ представления информации.
4.5 Основные информационные процессы –
а) _________________________________________________________
б) _________________________________________________________
в) _________________________________________________________
4.6 Кодирование информации –это ____________________ информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее хранения, передачи, обработки без ________________ содержания информации.
4.7Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал _____________________, изобретенный в 1837 году американцем ______________________________________.
- Телеграфное сообщение — это последовательность ______________________________ сигналов, передаваемая от одного телеграфного аппарата по ______________________ к другому телеграфному аппарату.
- ______________________ телеграфный код был изобретен французом _________________________________________ в конце XIX века. В нем использовалось всего два вида сигналов.
- Код Бодо — это первый в истории техники способ ______________________________________информации.
- Решение задач:
- Задача: Для 6 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв из двух бит, для некоторых – из трех). Эти коды представлены в таблице:
A | B | C | D | E | F |
00 | 100 | 10 | 011 | 11 | 101 |
Определите, какая последовательность из 6 букв закодирована двоичной строкой 011 11 10 00 101 100.
- DEFBAC 2) ABDEFC 3) DECAFB 4) EFCABD
Ответ:
- Задача:
Для кодирования сообщения, состоящего только из букв A, B, C, D и E, используется неравномерный по длине двоичный код:
A | B | C | D | E |
000 | 11 | 01 | 001 | 10 |
Какое (только одно!) из четырех полученных сообщений было передано без ошибок и может быть раскодировано:
- 110000001011110 2) 110000011011110 3) 110001001001110
4) 11 000 001 001 11 10
Ответ:
- Задача:
Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из символов А, Б, В и Г используется посимвольное кодирование: А-0, Б-11, В-100, Г-011. Через канал связи передается сообщение: ГБАВАВГ. Закодируйте сообщение данным кодом.
Ответ:
- задача:
Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из символов А, Б, В и Г используется посимвольное кодирование: А-10, Б-11, В-110, Г-0. Через канал связи передается сообщение: ВАГБААГВ. Закодируйте сообщение данным кодом.
Ответ:
5 Тема: Хранение информации; выбор способа хранения информации. Передача информации. Обработка информации. Систематизация информации. Защита информации.
Теория:
Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить.
Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.
Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.
Деятельность людей всегда связана с передачей информации.
Передача информации
В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передачи в телеграфе. Эти помехи, или, как их называют специалисты, шумы, искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации - криптология.
Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью.
Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах.
Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала.
Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении.
С точки зрения теории информации все то, что делает литературный язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным,- избыточность. Например, как избыточно с таких позиций письмо Татьяны к Онегину. Сколько в нем информационных излишеств для краткого и всем понятного сообщения "Я Вас люблю!"
Обработка информации - преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам.
Обработка информации по принципу "черного ящика" - процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание.
"Черный ящик" - это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.
Использование
Информация используется при принятии решений.
• Достоверность, полнота, объективность полученной информации обеспечат вам возможность принять правильное решение.
• Ваша способность ясно и доступно излагать информацию пригодится в общении с окружающими.
• Умение общаться, то есть обмениваться информацией, становится одним главных умений человека в современном мире.
Информационная культурапользователя включает в себя:
• понимание закономерностей информационных процессов;
• знание основ компьютерной грамотности;
• технические навыки взаимодействия с компьютером;
• эффективное применение компьютера как инструмента;
• привычку своевременно обращаться к компьютеру при решении задач из любой области, основанную на владении компьютерными технологиями;
• применение полученной информации в практической деятельности.
Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом). ЭВМ предназначен для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.
Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляет собой стандартные, формализованные процедуры.
Историческое развитие человека, формирование человеческого общества связано с развитием речи, с появлением и распространением языков. Язык — это знаковая система для представления и передачи информации. В его состав входит алфавит, лексика (слова), грамматика, пунктуация (правила для записи слов и предложений).
- Люди сохраняют свои знания в записях на различных носителях. Носитель информации – физическая среда, содержащая образы сообщений. Сообщение – часть информации. Благодаря этому знания передаются не только в пространстве, но и во времени — от поколения к поколению.
- Языки бывают естественные, например русский, китайский, английский, и формальные (искусственно созданные человеком для какой-то науки или с определённой целью), например математическая символика, нотная грамота, языки программирования. В формальных языках каждое слово имеет единственное значение и смысл. В них нет синонимов, омонимов.
Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.
Обработка информации — это решение некоторой информационной задачи.
Вы хорошо знакомы с задачами по математике. Рассмотрим одну из них: ученики 5А класса посадили 21 дерево, а ученики 5Б класса посадили на 5 деревьев меньше. Сколько деревьев посадили оба класса вместе?
В этой задаче имеется набор исходных данных. Требуется получить результат. Процесс перехода от исходных данных к результату и естьобработка информации. Решая задачу, вы обрабатываете информацию, другими словами, вы являетесь исполнителем, обрабатывающим информацию. Исполнителем может быть не только человек, но и специальное техническое устройство, например, компьютер.В результате решения математических задач вы получаете новую информацию, ранее не существовавшую или не значившуюся в исходных данных. Это происходит за счёт их преобразования по некоторым правилам.
При переходе через дорогу мы получаем зрительную информацию о том, что на светофоре горит красный свет, мозг обрабатывает полученную информацию и выдаёт нам преобразованную: «Стоять!». Здесь входной информацией был красный свет светофора, выходной — решение человека стоять, не переходить дорогу. Аналогичное преобразование информации происходит при совершении покупок (информация о стоимости покупки и наличии денег в кармане преобразуется в решение покупать или не покупать), при планировании отдыха и во многих других случаях.
В рассмотренных выше случаях в результате обработки имеющейся, входной информации мы получаем новую, выходную информацию.
При решении некоторых информационных задач вы будете заниматься обработкой, направленной на изменение формы исходных данных. Это происходит, например, при систематизации исходной информации, поиске нужной информации в хранилище информации, кодировании информации.
Систематизация информации:Представьте себе большую кучу беспорядочно сложенных книг, журналов, фотографий, дисков. Ясно, что очень много самых разнообразных сведений. Но как в них разобраться?
В первую очередь все эти вещи могут быть разделены по определённым признакам на группы. Например, фотографии — отдельно, книги — отдельно, диски — тоже отдельно. Это деление по признаку «тип носителя информации».В свою очередь, каждая группа может быть разбита на более мелкие части по какому-нибудь другому признаку. Например, по году издания: старые (изданные и созданные, например, до 2000 года) и новые (изданные в 2010 году и позднее).Такое деление называют систематизацией (информации, данных, предметов и т. д.).
Систематизированы по темам экспонаты в залах музея, книги по алфавиту в библиотеке, товары в магазине, поезда в расписании и т. д.
Пример. Окружающие нас объекты (предметы, явления, живые существа и пр.) можно систематизировать различными способами. Например, их можно разделить на техногенные (созданные человеком) объекты и природные объекты. Последние, в свою очередь, можно разделить на неживые и живые объекты и т. д.Для облегчения поиска внутри каждого блока информация сортируется, т. е. размещается в определённом порядке (упорядочивается).Чаще всего используются следующие виды сортировки:
- по алфавиту (в порядке следования букв в алфавите);
- по номерам (в порядке возрастания или убывания чисел);
- в хронологической последовательности (по дате и времени). Например, в алфавитном порядке составляется список учащихся в классном журнале. В порядке убывания роста строятся школьники на уроке физкультуры. В хронологической последовательности изучаются события на уроках истории.
Изменение формы представления информации
Важным видом обработки информации является изменение формы её представления. Мы изменяем форму представления информации, когда занимаемся её кодированием. На уроках математики, отмечая на координатном луче точки, вы изменяете форму представления информации с числовой на графическую. Осуществляя на уроках иностранного языка перевод слов, предложений и текстов, вы также изменяете форму представления информации. С текстовой на графическую изменяется форма представления информации, когда вы рисуете иллюстрации к произведениям, изучаемым на уроках литературы.Следует понимать, что выбор формы представления информации зависит от цели, ради которой это представление осуществляется.
Если идёт ремонт дороги, и проезд по ней временно закрыт, то можно сообщать об этом водителям словами «Проезд запрещён», а можно поставить дорожный знак, имеющий такой же смысл. В первом случае на месте ремонтных работ должны день и ночь дежурить люди, а во втором достаточно поставить дорожный знак. Это гораздо удобнее.
Изменение формы представления информации — это переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, обработки, хранения или передачи.
Во многих задачах бывает заранее известно правило, по которому следует осуществлять преобразование входной информации в выходную. Это правило может быть представлено в виде формулы или подробного плана действий.
Управление является информационным процессом. Действительно для принятия тех или иных решений и их реализации требуете, постоянно производить различные действия с информацией: получить и обработать данные о состоянии регулируемого объекта и окружающее его среды, передать контролируемому объекту управляющие команды для изменения его состояния в соответствии с целью управления. Часто при организации процесса управления требуется также хранить поступающую информацию, для того чтобы использовать ее в дальнейшем. Таким образом, в ходе управления применяются все наиболее важные виды работы с информацией, фигурирующие в определении информационного процесса.
Необходимо отметить, что первоначально все исследования в области информации относились к кибернетике. Однако с развитием науки область ее проблем расширялась, изучались все новые аспекты работы с информацией. В результате возникла более общая наука - информатика, в которую в качестве составной части вошла кибернетика.
Системы могут быть очень сложными, включающими в себя множество взаимодействующих объектов. Однако для понимания базовых понятий теории можно обойтись простейшей из таких систем, которая содержит всего два объекта - управляющий и исполнительный (управляемый). Примером может служить, например, система, состоящая из светофора и автомобиля.
Значение цели и информации в процессе управления
Цель – это ожидаемый результат в процессе управления.
Кроме цели, для процесса управления важна известная заранее информация, которая называется исходной (входной) информацией.
Управление – процесс целенаправленного воздействия на объект.
Защитой информации называется предотвращение:
• доступа к информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения (несанкционированный, нелегальный доступ);
• непредумышленного или недозволенного использования, изменения или разрушения информации.
Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс организационных, правовых и технических мер по предотвращению угроз информационной безопасности и устранению их последствий. В некоторых случаях возникает потребность засекречивания текста сообщения или документа, для того чтобы его не смогли прочитать те, кому не положено. Это называется защитой от несанкционированного доступа. В таком случае секретный текст шифруется. В давние времена шифрование называлось тайнописью. Между процессами кодирования и шифрования очень тонкая грань. Действия производятся одинаковые, но цель разная. Кодируют информацию для удобной работы с ней, а шифруют, чтобы скрыть,спрятать её смысл от посторонних. Шифрование представляет собой процесс превращения открытого текста в зашифрованный, а дешифрование — процесс обратного преобразования, при котором восстанавливается исходный текст. Шифрование — это тоже кодирование, но с засекреченным методом (ключом), известным только источнику и адресату. Методами шифрования занимается наука криптография.
Задания обучающимся:
5.1 Заполнить пропуски:
а) К процессу хранения информации можно отнести процесс, в результате которого информация оказывается на носителе в виде, пригодном для последующего извлечения, называется __________________. Таким образом, мы создаем некоторый ______________________________.
б) Информация в хранилищах нуждается в _______________ по различным причинам, таким как: механические повреждения или изменения свойств носителя, устаревание информации, модернизация структуры для оптимизации доступа к информации и пр. С этой целью выполняется процесс _______________ информации.
в) Организация оптимального ______________ к различной по ценности информации с использованием процедур защиты от несанкционированного ________________ может быть отнесена к процессу хранения.
5.2 Записать определение:
а) Обработка информации - ____________________________________
__________________________________________________________________.
б) "Черный ящик" - это система, в которой _______________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________.
5.3 Процесс обработки информации может представлять собой:
а) ________________ информации отнесен к процессу обработки, поскольку при его осуществлении, независимо от того, осуществляется это вручную или с помощью компьютера, происходит процесс идентификации имеющейся (найденной) информации с требуемой в соответствии с определенными критериями __________________.
б) ___________________ новой информации. При решении задач любой дисциплины человек, обрабатывая имеющиеся исходные данные в соответствии с требуемым результатом, получает некоторую новую информацию. _____________________ новой по содержанию информации из исходной информации возможно путем как математических вычислений, так и логических рассуждений.
в) _______________________ означает изменение формы информации без изменения ее содержания.
г) ______________________ - преобразование информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее обработки, хранения или передачи. К этой деятельности можно отнести упаковку (архивирование), шифрование с использованием различных алгоритмов.
д) ________________________________- устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.
е)____________________________________________- устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.
5.4Процесс передачи информации представляет собой ______________
__________________ информации на расстоянии от исходного места хранения. В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации. Между ними действует _______________________. В процессе передачи информация может теряться или искажаться — случайно или намеренно. На устранение этого могут быть направлены методы ____________ при передаче информации.
5.5 Наука, разрабатывающая способы защиты информации - _______________________.
5.6Каналы__________________________________ характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью.
5.7 Каналы передачи данных делятся на:__________________________
(с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и ________________________ (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)).
5.8 По каким признакам может быть систематизирована информация? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
- Управление______________________________________________.
__________________________________________________________________
5.10 Защитой информации называется предотвращение:
• ___________________________________________________________
__________________________________________________________________
• ___________________________________________________________
__________________________________________________________________
- Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс __________________________________________________________
__________________________________________________________________
Раздел 2: Компьютерные технологии представления информации. Системы счисления и основы логики.
- Тема: Универсальность дискретного (цифрового) представления информации. Типы систем счисления. Двоичная система счисления.
Теория:
Системой счисления называют способ наименования и записи чисел. За время существования человечества были созданы десятки сотен систем счисления. Одни можно отнести к позиционным, другие – к непозиционным, были смешанные системы счисления.
В непозиционных системах счисления количественное значение символа определяется только его изображением и не зависит от его места (позиции) в числе. Количественное значение символа определяется суммой значений символов. Однако значение символа зависит от его места по отношению к другому символу. В непозиционных системах не представлены дробные и отрицательные числа.
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
Например, II = 1 + 1 = 2
здесь символ I обозначает 1 независимо от места в числе.
На самом деле, римская система не является полностью непозиционной, так как меньшая цифра, идущая перед большей, вычитается из неё, например:
IV = 4, в то время как:
VI = 6
Система счисления называется позиционной, если значение числа в ней определяется как цифрами, принятыми в этой системе, так и положением (позицией) этих цифр в числе. Закономерность построения позиционных чисел имеет простое математическое представление.
Изобретение позиционной нумерации, основанной на поместном значении цифр, приписывается шумерам и вавилонянам; развита была такая нумерация индусами и имела неоценимые последствия в истории человеческой цивилизации. К числу таких систем относится современная десятичная система счисления, возникновение которой связано со счётом на пальцах. В средневековой Европе она появилась через итальянских купцов, в свою очередь заимствовавших её у мусульман.
Каждая позиционная система счисления определяется некоторым числом b > 1 (основание системы счисления) таким, что b единиц в каждом разряде объединяется в одну единицу следующего по старшинству разряда. Система счисления с основанием b также называется b-ричной.
Число x в b-ричной системе счисления представляется в виде линейной комбинации степеней числа b:
Наиболее употребимыми в настоящее время позиционными системами являются системы с основаниями:
2 — двоичная (в дискретной математике, информатике, программировании)
10 — десятичная система счисления
16 — шестнадцатеричная (наиболее часто используется в программировании, а также в шрифтах)
60 — шестидесятеричная (измерение углов и, в частности, долготы и широты)
В двоичной системе счисления используются всего две цифры 0 и 1. Другими словами, двойка является основанием двоичной системы счисления. (Аналогично у десятичной системы основание 10.)
Чтобы научиться понимать числа в двоичной системе счисления, сначала рассмотрим, как формируются числа в привычной для нас десятичной системе счисления.
В десятичной системе счисления мы располагаем десятью знаками-цифрами (от 0 до 9). Когда счет достигает 9, то вводится новый разряд (десятки), а единицы обнуляются и счет начинается снова. После 19 разряд десятков увеличивается на 1, а единицы снова обнуляются. И так далее. Когда десятки доходят до 9, то потом появляется третий разряд – сотни.
Двоичная система счисления аналогична десятичной за исключением того, что в формировании числа участвуют всего лишь два знака-цифры: 0 и 1. Как только разряд достигает своего предела (т.е. единицы), появляется новый разряд, а старый обнуляется.
Перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную
Не трудно заметить, что в двоичной системе счисления длины чисел с увеличением значения растут быстрыми темпами. Как определить, что значит вот это: 10001001? Непривычный к такой форме записи чисел человеческий мозг обычно не может понять сколько это. Неплохо бы уметь переводить двоичные числа в десятичные.
В десятичной системе счисления любое число можно представить в форме суммы единиц, десяток, сотен и т.д.
Например:
1476 = 1000 + 400 + 70 + 6
Можно пойти еще дальше и разложить так:
1476 = 1 * 103 + 4 * 102 + 7 * 101 + 6 * 100
Посмотрите на эту запись внимательно. Здесь цифры 1, 4, 7 и 6 - это набор цифр из которых состоит число 1476. Все эти цифры поочередно умножаются на десять возведенную в ту или иную степень. Десять – это основание десятичной системы счисления. Степень, в которую возводится десятка – это разряд цифры за минусом единицы.
Аналогично можно разложить и любое двоичное число. Только основание здесь будет 2:
10001001 = 1*27 + 0*26 + 0*25 + 0*24 + 1*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20=128 + 0 + 0 + 0 + 8 + 0 + 0 + 1 = 137
Если посчитать сумму составляющих, то в итоге мы получим десятичное число, соответствующее 10001001:
Т.е. число 10001001 по основанию 2 равно числу 137 по основанию 10.
Записать это можно так:
100010012 = 13710
Почему двоичная система счисления так распространена?
Дело в том, что двоичная система счисления – это язык вычислительной техники. Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе. Если это десятичная система, то придется создать такое устройство, которое может быть в десяти состояниях. Это сложно. Проще изготовить физический элемент, который может быть лишь в двух состояниях (например, есть ток или нет тока). Это одна из основных причин, почему двоичной системе счисления уделяется столько внимания.
Перевод десятичного числа в двоичное.
Может потребоваться перевести десятичное число в двоичное. Один из способов – это деление на два и формирование двоичного числа из остатков. Например, нужно получить из числа 77 его двоичную запись:
77 / 2 = 38 (1 остаток)
- 2 = 19 (0 остаток)
19/ 2 = 9 (1 остаток)
9/ 2 = 4 (1 остаток)
4/ 2 = 2 (0 остаток)
2 / 2 = 1 (0 остаток)
1 / 2 = 0 (1 остаток)
Собираем остатки вместе, начиная с конца: 1001101. Это и есть число 77 в двоичном представлении. Проверим:
1001101 = 1*26 + 0*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 = 64 + 0 + 0 + 8 + 4 + 0 + 1 = 77
Переведем десятичное число 45 в двоичную систему счисления.
Правило: Чтобы перевести целое положительное десятичное число в систему счисления с другим основанием, нужно это число разделить на основание. Полученное частное снова разделить на основание и т.д. до тех пор, пока частное не окажется меньше основания. В результате записать в одну строку последнее частное и все остатки, начиная с последнего.
46 = 1011002.
Пример 2. Переведем десятичное число 672 в восьмеричную систему счисления.
672 = 12408.
Пример 3. Переведем десятичное число 934 в шестнадцатеричную систему счисления.
934 = 3А616.
Пример 4. Переведем в двоичную систему счисления положительную десятичную дробь 0.3.
Правило: Чтобы перевести положительную десятичную дробь в двоичную, нужно дробь умножить на 2. Целую часть произведения взять в качестве первой цифры после запятой в двоичной дроби, а дробную часть вновь умножить на 2. В качестве следующей цифры двоичной дроби взять целую часть этого произведения, а дробную часть произведения снова умножить на 2 и т.д. до получения после запятой заданного количества цифр.
Дробная часть 0,6 уже была на втором шаге вычислений. Поэтому вычисления будут повторяться. Следовательно, в двоичной системе счисления число 0,3 представляется периодической дробью:
0,3 = 0,0(1001)2.
Пример 5. Переведем в двоичную систему счисления положительную десятичную дробь 0,625.
0,625 = 0,1012.
Замечание: Перевод десятичного числа в двоичную систему счисления проводится отдельно для его целой и дробной части.
Пример 6. Переведем в десятичную систему счисления двоичное число 1011,011.
Правило: Чтобы перевести число из двоичной системы в десятичную систему счисления, нужно двоичное число представить в виде суммы степеней двойки с коэффициентами-цифрами и найти эту сумму.
1011,0112 = 1•23+0•22+1•21+1•20+0•2–1+1•2–2+1•2–3 =1•8+1•2+1+1•(1/2)2+1•(1/2)3 = 8+2+1+1/4+1/8 = 11,375
1011,0112 = 11,37510.
Пример 7. Переведем в десятичную систему счисления восьмеричное число 511.
5118 = 5•82+1•81+1•80 =5•64+1•8+1 = 329
5118 = 32910.
Пример 8. Переведем в десятичную систему счисления шестнадцатеричное число 1151.
1•163+1•162+5•161+1•160 = 1•4096+1•256+5•16+1 = 4096+256+80+1 = 4433.
115116 = 443310.
Пример 9. Переведем двоичное 1100001111010110 число в восьмеричную форму.
Правило: Для преобразования двоичного числа в восьмеричное, необходимо двоичную последовательность разбить на группы по три цифры справа налево и каждую группу заменить соответствующей восьмеричной цифрой. Аналогично поступают и при переводе в шестнадцатеричную систему, только двоичную последовательность разбивают не на три, а на четыре цифры.
Переведем наше число в восьмеричную и шестнадцатеричную системы:
1100001111010110
1 100 001 111 010 110 1100 0011 1101 0110
1 4 1 7 2 6 С 3 D 6
Аналогично осуществляется и обратное преобразование: для этого каждую цифру восьмеричного или шестнадцатеричного числа заменяют группой из трех или четырех цифр. Например:
A B 5 1 1 7 7 2 0 4
- 1011 0101 0001 1 111 111 010 000 100
Задания для обучающихся:
6.1 Кодирование и передача информации в компьютере осуществляются с помощью _________________ сигналов. Обработка этих сигналов происходит в ___________________. Уровню напряжения от 0 до 0,5 В (вольт) условно поставлена в соответствие цифра __, а уровню напряжения от 2,5 до 5 В цифра __.
6.2 Достоинства дискретного (цифрового) представления информации:
а) __________________.
б) Удобство ____________ реализации.
в) _________________ представления любого вида информации.
г) Уменьшение _______________ сообщения.
д) Обеспечение защиты от случайных ___________________ или нежелательного ________________.
6.3 Каждый символ занимает один байт, то есть представим цепочкой из ___ нулей и единиц.
6.4 Системой счисления называют способ _________________ и _________________ чисел.
6.5 __________________________ система счисления – это система счисления, в которой количественное значение символа определяется только его изображениеми не зависит от его места (___________________) в числе.
6.6 Система счисления называется ______________________, если значение числа в ней определяется как цифрами, принятыми в системе, так и ____________________ (позицией) этих цифр в числе.
6.7 Какие системы счисления позиционные, а какие – непозиционные?
а) Десятичная система счисления - ___________________________
б) Римские цифры - ___________________________
в) Двоичная система счисления - _____________________________
6.8 Какие цифры используются в двоичной системе счисления?
_________________________________
6.9 Перевести числа из десятичной системы в двоичную:
35; 108; 567; 85,15
6.10 Перевести числа из двоичной системы в десятичную:
10001110; 11101110011; 101011000; 1001101,101;
6.11 Перевести числа из десятичной системы в восьмеричную и в шестнадцатеричную:
27; 145; 808
6.12 Перевести из 8-ричной системы в десятичную и двоичную:
45; 60; 123
6.13 Перевести из 16-ричной системы в десятичную и двоичную:
А3; 8В; СF1
Тема: Двоичная арифметика. Компьютерное представление целых и вещественных чисел. Арифметические операции в двоичной системе счисления.
Теория:
Арифметические операции во всех позиционных системах счисления выполняются по одним и тем же хорошо известным правилам.
Правила выполнения арифметических операций в десятичной системе хорошо известны - это сложение, вычитание, умножение столбиком и деление уголком. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только таблицами сложения и умножения надо пользоваться особыми для каждой системы.
Таблицы сложения в любой позиционной системе счисления легко составить, используя правило счета:
Если сумма складываемых цифр больше или равна основанию системы счисления, то единица переносится в следующий слева разряд.
Таблица сложения в двоичной системе:
X | Y | X+Y |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 10 |
1+1+1=11
1+1+1+1=100
1+1+1+1+1=101
1+1+1+1+1+1=111
Пример:
1) Сложим числа 15 и 6 в различных системах счисления.
Решение. Переведем числа 15 и 6 в двоичную системы счисления и выполним сложение, используя таблицы сложения (см. выше).
15+6=21
15:2=7(ост1) 6:2=3(ост0)
7:2=3(ост1) 3:2=1(ост1)
3:2=1(ост1) 610=1102
1510=11112
+1111
110
10101
Ответ: 15+6=2110=101012
Вычитание осуществляется по тем же правилам, что и в десятичной системе счисления. При вычитании из меньшего числа большего производится заем из старшего разряда.
Таблица вычитания в двоичной системе:
X | Y | X-Y |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
10 | 1 | 1 |
Пример:
Вычислим разность X−Y двоичных чисел, если X=10101002 и Y=10000102. Результат представим в двоичном виде.
Решение:
Ответ: 10010
Замечание. Если вам трудно складывать или вычитать в системах счисления, отличных от десятичной, можете перевести числа в десятичную систему счисления, выполнить арифметические действия, а затем результат перевести в требуемую в ответе систему счисления.
Выполняя умножение многозначных чисел в различных позиционных системах счисления, можно использовать обычный алгоритм перемножения чисел в столбик, но при этом результаты перемножения и сложения однозначных чисел необходимо заимствовать из соответствующих рассматриваемой системе таблиц умножения и сложения.
Таблица умножения в двоичной системе:
X | Y | X·Y |
0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 |
Умножение многоразрядных чисел в различных позиционных системах счисления происходит по обычной схеме, применяемой в десятичной системе счисления, с последовательным умножением 1 множителя на очередную цифру 2 множителя
Пример:
Перемножим числа 15 и 12:
Десятичная: Двоичная: (1510= 11112; 1210=11002)
×15 ×1111
12 1100
+ 30 + 1111
15 1111___
180 10110100
Ответ: 15⋅12=18010=101101002
Операция деления выполняется по алгоритму, подобному алгоритму выполнения операции деления в десятичной системе счисления. Следует только грамотно пользоваться теми цифрами, которые входят в алфавит используемой системы счисления. В качестве примера произведем деление двоичного числа 1102 на 112:
Рассмотрим примеры на деление
Задания для обучающихся:
7.1 Заполнить пропуски в таблицах:
X | Y | X+Y |
0 | 0 | |
1 | 1 | |
0 | 1 | |
1 | 1 |
X | Y | X-Y |
0 | 0 | |
0 | 1 | |
1 | 1 | |
10 | 1 |
X | Y | X·Y |
0 | 0 | |
1 | 0 | |
0 | 1 | |
1 | 1 |
7.2 Выполнить сложение двоичных чисел:
а) +11110001 б) +110001100 в) +110001,10
1011010 1110111 101011,01
7.3 Выполнить вычитание двоичных чисел:
а) -11100011 б) -11000101 в) -100011,00
1100010 1110110 10110,11
7.4 Выполнить умножение двоичных чисел:
а) ×1110001 б) ×11000100 в) ×100011,1
101 1110 1010,1
- Выполнить деление двоичных чисел:
а)111000:110= б) 1010101:101
- Сделать проверку в десятичной системе для примеров 2а,3а 4а, 5а
- Тема: Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера. Элементы алгебраической логики (высказываний). Объекты и операции алгебраической логики.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами -программный принцип.
Главные элементы концепции:
- Двоичное кодирование информации;
- Программное управление;
- Принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
- Принцип хранимой программы;
В процессе обработки двоичной информации процессор выполняет арифметические и логические операции. Поэтому для получения представлений об устройстве компьютера необходимо познакомиться с основными логическими элементами, лежащими в основе построения компьютера. Для понимания принципа работы таких элементов начнем это знакомство с основных начальных понятий формальной логики.
Сам термин «логика» происходит от древнегреческого logos, означающего «слово, мысль, речь, разум».
Логика – наука о законах и формах мышления, о наиболее общих формах мышления. Начало исследований в области формальной логики было положено работами Аристотеля в IVвеке до н.э. Логика оперирует понятиями, суждениями, умозаключениями.
Логика использует ряд основных понятий и описывает действия над ними, подчиняющиеся законам логики. К этим основным понятиям логики относятся следующие.
Высказывание (суждение) — некоторое предложение, которое может быть истинно (верно) или ложно. Например, высказывание «сегодня хорошая погода» является истинным (принимает значение «истина»), если светит солнце, нет ветра и дождя и т. д. В противном случае это же высказывание будет ложным (принимает значение «ложь»). Рассуждая аналогично, в другом примере высказывания А>5, очевидно, приходим к тому, что оно истинно, если переменная А принимает любое значение, большее 5, и ложно в противном случае. Заметим, что любое высказывание не может быть одновременно истинным и ложным, а принимает только одно из этих двух возможных логических значений: истина или ложь. Эти значения называются логическими постоянными, или логическими константами.
Утверждение — суждение, которое требуется доказать или опровергнуть, например, сумма внутренних углов треугольника равна 180°.
Рассуждение — цепочка высказываний или утверждений, определенным образом связанных друг с другом, например, если хотите начать работать на компьютере, то необходимо сначала включить электропитание.
Умозаключение — логическая операция, в результате которой из одного или нескольких данных суждений получается (выводится) новое суждение.
В середине XIXвека возникла и начала интенсивно развиваться математическая логика,которая изучает истинность или ложность высказываний (суждений), применяющая для анализа рассуждений математические средства и методы. Утверждения в математической логике называются логическими выражениями.
Логическое выражение представляет собой запись или устное утверждение, в которое, наряду с постоянными, обязательно входят переменные величины (объекты). В зависимости от значений этих переменных логическое выражение может принимать одно из двух возможных значений: ИСТИНА (логическая единица) или ЛОЖЬ (логический ноль). Приведем некоторые примеры логических выражений:
а>5, где а — переменная, принимающая любое значение. При
значениях а>5 это логическое выражение истинно (равно логической 1), иначе — ложно (равно логическому 0).
Компьютер имеет оперативную память объемом не менее 32Мб.
В одном компьютере это справедливо, то есть такое логическое
выражение истинно (равно логической 1), а в другом — это же
выражение может оказаться ложным (равно логическому 0).
Подобно тому, как для описания действий над переменными величинами был разработан раздел математики — алгебра, так и для обработки логических выражений в математической логике была создана алгебра высказываний, или алгебра логики. Поскольку основы такой алгебры были заложены в трудах английского математика Джорджа Буля (XIX век), то алгебра логики получила также название булевой алгебры. Вспомним, что ранее мы уже говорили о том, что решение любой задачи на компьютере сводится к выполнению процессором ряда арифметических и логических операций. Последние как раз и выполняются над логическими выражениями на основе законов и правил булевой алгебры. Таким образом, математический аппарат булевой алгебры позволил формализовать действия над логическими выражениями и явился базой для разработки логических элементов и, в целом, логических основ построения компьютеров.
Из сказанного становится ясно, что для лучшего понимания работы компьютера как инструмента обработки информации необходимо познакомиться с логическими выражениями, а также их преобразованием с помощью логических операций, определенных в булевой алгебре.
Логические выражения и логические операции
Логические выражения могут быть простыми и сложными. Понятие и примеры простых логических выражений уже были рассмотрены выше. Но в основе логики работы компьютера, как правило, лежит преобразование сложных логических выражений. Для объяснения этого понятия нам понадобится ввести ряд операций алгебры логики (логических операций). Рассмотрим пять основных логических операций. Предварительно заметим, что аргументами этих операций являются простые логические выражения, а их результат равен 1 или 0 (логические значения) и определяется по соответствующей таблице истинности.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в ХХ веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики занимается исследованием операций с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).
Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание
АʌВ истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания истинны одновременно. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Обозначим 0 – ложь, 1 – истина
A | B | А∧B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A˅В ложно тогда и только тогда, когда А и В ложны одновременно. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:
A | B | АVB |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬А)и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид
A | Ᾱ |
0 | 1 |
1 | 0 |
Импликация – логическая операция, ставящаяся в соответствии каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда первое высказывание истинно, а второе ложно.
Таблица истинности операции импликации:
A | B | А→B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Эквивалентность - логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям, составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны или ложны одновременно.
Таблица истинности операции эквивалентности:
A | B | А↔B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Пример решения задачи: С помощью таблицы истинности доказать равносильность следующего тождества:
P | q | r | p | q | p q | p q | f | s |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
Задания для обучающихся.
8.1 Заполните пропуски:
а)Логика (от греческого слова «logos» - ________________________) – совокупность наук о ________________ и __________________ мышления, о наиболее общих законах _________________.
б) Начало исследования в области формальной логики было положено работами ____________________ в ______________
в) Логика оперирует __________________________________________
г) Математическая логика применяет для анализа рассуждений __________________________________________________________________
д) Основоположник алгебры логики ____________________________
е) Высказывание — повествовательное предложение, о котором можно сказать, ______________ оно или ______________
ж) Алгебра логики занимается исследованием ___________________
____________________________
8.2 Закончите предложения:
а) Суждение – это ____________________________________________
__________________________________________________________________
б) Умозаключение – это_______________________________________
__________________________________________________________________
в)Логическое выражение – это _________________________________
__________________________________________________________________
8.3 Какие из приведенных высказываний являются истинными, а какие ложными? Перечислите через запятую в строках таблицы.
а) Земля – это звезда
б) 5>3
в) 4-1=10
г) Париж – это столица Англии
д) Москва – столица России
е) Корова – млекопитающее.
Истинные | Ложные |
8.4Заполните пропуски в таблицах истинности:
а) б)
A | B | А∧B |
0 | 0 | |
1 | 0 | |
1 | 0 | |
1 | 1 | |
A | B | АVB |
0 | 0 | |
0 | 1 | |
1 | 0 | |
1 | 1 |
в)
A | Ᾱ |
0 | |
0 |
г) д)
A | B | А→B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
A | B | А↔B |
0 | 1 | |
0 | 1 | |
0 | 0 | |
1 | 1 |
- Поставить в соответствие определение логических операций и их названий:
а) Логическая операция, ставящаяся в соответствии каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда первое высказывание истинно, а второе ложно.
б)Сложное высказывание ложно тогда и только тогда, когда А и В ложны одновременно.
в)Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот.
г)Сложное высказывание АʌВ истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания истинны одновременно.
д)Логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям, составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны или ложны одновременно.
Дизъюнкция | Конъюнкция | Инверсия (отрицание) | Импликация | Эквивалентность |
8.6 С помощью таблицы истинности доказать (или опровергнуть) равносильность следующего тождества:
a | b | c | |||||
0 | 0 | 0 | |||||
0 | 0 | 1 | |||||
0 | 1 | 0 | |||||
0 | 1 | 1 | |||||
1 | 0 | 0 | |||||
1 | 0 | 1 | |||||
1 | 1 | 0 | |||||
1 | 1 | 1 |
Вывод: ______________________________________________________
- Тема: Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Состав и устройство ПК. Программное обеспечение ПК. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Операционные системы. Виды программного обеспечения компьютеров.
Компьютер — это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.
Под архитектурой персонального компьютера понимается его логическая организация, структура и ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.
В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом.
- Принцип программного управления — программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- Принцип однородности памяти — программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными!
- Принцип адресности — основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.
Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру.
Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера, к которым относятся:
- центральный процессор;
- основная память;
- внешняя память;
- периферийные устройства.
Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.
Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера:
- Системный блок.
- Монитор.
- Клавиатура.
- Мышь.
Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи – внешними. Внешние устройства, предназначенные для ввода, вывода, длительного хранения данных, также называют периферийными.
Монитор – устройство визуального представления данных. Это главное устройство вывода.
Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.
Группы клавиш:
Алфавитно-цифровые клавишипредназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах.
Функциональные клавиши – функции, закрепленные за ними, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программой, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы.
Служебные клавишииспользуются для выполнения различных действий, часто в сочетании с другими, например, смена регистра, ввод, удаление символа, табуляция и многое другое.
Клавиши управления курсором – стрелки вверх, вниз, вправо, влево.
Клавиши дополнительной панели дублируют действие цифровых и некоторых знаковых клавиш.
Мышь –устройство управления манипуляторного типа. (графический манипулятор)
Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещены:
Процессор –основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций.
Микропроцессорный комплект (чипсет) –набор микросхем, управляющий работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.
Шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера.
Оперативная память – набормикросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен.
Постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенных для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен.
Слоты – разъемы для подключения дополнительных устройств.
Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.
Звуковая карта – дочерняя карта, выполняющая вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки.
Видеокарта – дочерняя карта, выполняющая функции видеоконтроллера, видеопроцессора, видеопамяти.
Периферийные устройства компьютера служат для:
- Ввода данных.
а) Эргономичные, беспроводные, оптимизированные клавиатуры.
б) Сканеры, дигитайзеры.
в) Трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши, джойстики, тачпады,
геймпады, штурвально-педальные устройства
- Вывода данных - принтеры: матричные, лазерные, струйные, светодиодные.
- Хранения данных - Флэш-диски, магнитооптические устройства.
- Обмена данными- модем
Операционная системапредставляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему, с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высокого уровня – прикладных и большинства служебных приложений.
Основная функция операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
- интерфейс пользователя
- аппаратно-программный интерфейс
- программный интерфейс.
Основное устройство управления неграфической операционной системы является клавиатура. Такая система реализует интерфейс командной строки.
Устройства управления графической операционной системы – клавиатура и мышь. Такая ОС реализует более сложный тип интерфейса.
Виды ОС:
- Многопользовательская система, система с коллективным доступом, позволяющая нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ со своего терминала (локального или удаленного). Многопользовательский характер работы достигается благодаря режиму разделения времени, который заключается в очень быстром переключении ЭВМ между разными терминалами и программами и соответственно быстрой отработке команд каждого пользователя. При этом последний не замечает задержек времени, связанных с обслуживанием других пользователей.
- Однопользовательская система - операционная система, не обладающая свойствами многопользовательской.
- Сетевая операционная системапредназначенная для обеспечения работы вычислительной сети.
Типы ОС:
- графические (с наличием графического пользовательского интерфейса - GUI) - текстовые (только командная строка);
- бесплатные - платные;
- открытые (с возможностью редактировать исходный код) - закрытые (без возможности редактировать исходный код);
- клиентские - серверные;
- высокая стабильность (устойчивость к сбоям аппаратной части)- низкая стабильность;
- простая в администрировании (для рядового пользователя) - сложная, для системных администраторов;
- 16-разрядная - 32-разрядная - 64-разрядная (в далеком прошлом были еще и 8-разрядные);
- с высоким уровнем безопасности данных - с низким уровнем безопасности;
Задания обучающимся:
9.1 Заполнить пропуски:
а) Компьютер — это многофункциональное _____________________ устройство, предназначенное для _____________________________________ информации.
б) Под архитектурой персонального компьютера понимается его _________________ организация, _________________ и ресурсы, т. е. _____________ вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.
в) Архитектура компьютера определяет _________________________, информационные связи и взаимное соединение основных ________________
____________________ компьютера.
9.2 В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом. Записать названия этих принципов:
а) Принцип _____________________________________ — программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
б) Принцип _____________________________________ — программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными!
в) Принцип ______________________ — основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.
9.3Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера:
а)_________________________________________________
б) _________________________________________________
в) _________________________________________________
г) _________________________________________________
9.4 Закончить определения:
а) Системный блок представляет собой _________________________
__________________________________________________________________
б) Монитор – устройство______________________________________
__________________________________________________________________
в) Клавиатура -_______________________________________________
__________________________________________________________________
г) Мышь - ___________________________________________________
д) Материнская плата - ________________________________________
е) Процессор - _______________________________________________
__________________________________________________________________
9.5Поставить в соответствие название группы клавиш и их определение:
а) Эти клавишипредназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах.
б)Функции, закрепленные за ними, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программой, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы.
в)Используются для выполнения различных действий, часто в сочетании с другими, например, смена регистра, ввод, удаление символа, табуляция и многое другое.
г)Стрелки вверх, вниз, вправо, влево.
д)Дублируют действие цифровых и некоторых знаковых клавиш.
Функциональные. | Клавиши управления курсором | Алфавитно-цифровые. | Клавиши дополнительной панели. | Служебные Клавиши. |
9.6 Поставить в соответствие:
а) Набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен.
б) Микросхема, предназначенных для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен.
в) Дочерняя карта, выполняющая функции видеоконтроллера, видеопроцессора, видеопамяти.
г) Дочерняя карта, выполняющая вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки.
Видеокарта | Оперативная память | Звуковая карта | Постоянное запоминающее устройство |
9.7 Для чего служат периферийные устройства компьютера (Поставить в соответствие, одному пункту может соответствовать несколько устройств)
а) Эргономичные, беспроводные, оптимизированные клавиатуры,
б)Модем
в) Сканеры, дигитайзеры
г) Флэш-диски, магнитооптические устройства.
д) Принтеры
е) Трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши, джойстики, тачпады,
геймпады, штурвально-педальные устройства
Ввод данных | Вывод данных | Хранение данных | Обмен данными |
9.8 Заполнить пропуски:
а) Операционная система – комплекс____________________________
________________________________________________ средств.
б) Основная функция операционных систем- _____________________
в) Основное устройство управления неграфической операционной системы является _________________. Такая система реализует интерфейс ____________________________
г) Устройства управления графической операционной системы _________________________________________________________
9.9 Дополнить записи недостающими операционными системами:
а) Графические (с наличием графического пользовательского интерфейса - GUI) - ___________________(только командная строка);
б) __________________ - платные;
в) Открытые (с возможностью редактировать исходный код) –
___________________ (______________________________________);
г) Клиентские - _________________________;
д) ______________________________________ (устойчивость к сбоям аппаратной части)- низкая стабильность;
е) _____________________________________ (для рядового пользователя) - сложная, для системных администраторов;
ж) ____-разрядная - 32-разрядная - ___-разрядная (в далеком прошлом были еще и 8-разрядные);
з) С высоким уровнем безопасности данных - ____________________
___________________________________________________________;
9.10 В каких приложениях ВТ ОС излишни? (примеры, не меньше двух)
__________________________________________________________________
Раздел 4: Информационные модели. Моделирование и формализация.
- Информационное моделирование как метод познания. Формы представления моделей. Компьютерное моделирование и его виды. Структурирование данных. Структура данных как модель предметной области. Гипертекст как модель организации поисковых систем. Модель процесса управления. Самоуправляемые системы. Принцип иерархичности систем. Самоорганизующиеся системы.
В своей деятельности – практической, научной, художественной – человек всегда создает некий заменитель того объекта (предмета, явления, процесса), с которым ему приходится иметь дело. (Натурная копия воспроизводящая внешний вид, структура или поведение реального объекта, оформленная определенным образом информация об изучаемом объекте).
Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, используя ее модель – глобус, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул. Можно привести и другие примеры моделей: манекен в магазине – это модель человека, макет в мастерской архитектора – модель застройки города.
Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, существенные для проводимого исследования свойства.
Модель – это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса, это упрощенное подобие реального объекта или процесса.
Слово «модель» произошло от латинского слова modelium которое означает : мера, образ, способ и т. д.
В реальной жизни термин «модель» многозначен. Моделью мы называем :
- Уменьшенную копию какого-то предмета (модель самолета, макет застройки жилого района, муляж яблока)
- Математическую формулу (модель полета тела, брошенного под углом к горизонту)
- Схему физического явления (модель движения планет Солнечной системы)
- Описание последовательности действий (модель сборки изделия)
- Образец для подражания (фотомодель)
- Эталон чего-нибудь (модель метра) и так далее.
Обобщенные признаки модели:
Модель не может существовать изолированно, потому что она всегда связана с оригиналом Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и отличаться от него, причем модель отражает те свойства и отношения оригинала, которые существенны для того, кто ее применяет Модель обязательно имеет целевое назначение.
Построение человеком моделей реально существующих объектов(предметов, явлений, процессов) замену реального объекта его подходящей копией, исследование объектов познания на их моделях называют моделированием. Моделирование в широком смысле слова есть не только процесс построения модели, но и ее исследование.
Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей
Моделировать можно не только материальные объекты, но и процессы.
Например, конструкторы авиационной техники используют аэродинамическую трубу для воспроизведения на земле условий полета самолета. В такой трубе корпус самолета обдувается воздушным потоком. Создается модель полета самолета, т. е условия, подобные тем, что происходят в реальном полете. На такой модели измеряются нагрузки на корпусе, исследуется прочность самолета.
С моделями физических процессов работают физики-экспериментаторы
Например, в лабораторных условиях они моделируют процессы, происходящие в океане, в недрах Земли.
Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.
Например, земная поверхность может быть отражена в различных картах (политических, физических) т. е. один и тот же объект отражает несколько моделей. В то же время разные объекты могут описываться одной моделью, так, например, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.
Никакая модель не может заменить сам объект.
Общая схема моделирования выглядит следующим образом:
Задача на этой схеме – это некоторая реальная задача для решения которой строиться модель.
Объект моделирования – некоторый вещественный объект (предмет, система) или реальный процесс. Объекты моделирования могут быть естественными (растения, солнечная система, гроза), и искусственными – созданными человеком (автомобиль, электрическая цепь)
Субъектом моделирования является человек, осуществляющий исследование объекта моделирования, его системный анализ (выделение существенных для моделирования свойств объекта, связей между ними с целью их описания)
Цель моделирования – назначение будущей модели.
Моделирование применяют для:
- Представления материальных предметов;
- Объяснения известных фактов;
- Построения гипотез;
- Получения новых знаний об исследуемых объектах;
- Прогнозирования управления
Формы представления моделей
Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные.
Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, макеты зданий и сооружений)
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.
Образные модели (рисунки, фотографии и др) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком – либо носителе информации (бумаге, фото - и кинопленке и др.) Широко используются образные информационные модели в образовании (вспомните учебные плакаты по различным предметам).
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, на языке программирования), формулы (в алгебре sin, cos), таблицы (например, периодической таблицы Менделеева) и т. д.
Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный текст.
На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.
Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей.
Например: гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник:
- Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца
- Орбиты всех планет проходят вокруг Солнца
С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические)
Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков
Информационная модель – это описание объектов моделирования одним из способов кодирования информации.
Информационная модель – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта с учетом цели создания модели. Информационные модели одного и того же объекта могут быть различными.
Например: Информационная модель сотрудника для отдела кадров – это его личная карточка, содержащая его анкетные данные; информационная модель этого же человека для поликлиники – медицинская карточка, фиксирующая его обращения к врачу болезни и назначавшееся лечение.
Построение информационной модели:
1. Системный анализ объекта моделирования – процесс выделения существенных для моделирования свойств объекта, связей между ними с целью их описания
2. Формализация- замена реального объекта его формальным описанием, то есть его информационной моделью.
В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Например: блок-схемы, модель электрических цепей
Гипертекст в узком смысле представляет собой обычный текст, содержащий ссылки на другие связанные по смыслу фрагменты того же текста (документа) или на другие тексты (на внешние документы). При этом ссылки для пользователя-читателя в тексте имеют вид выделенных слов или словосочетаний, обладающих какой-либо смысловой связью с текстом того фрагмента или другого текста, куда «направляет» ссылка (так называемая гиперссылка).
Программное средство, отображающее гипертекст, например текстовый редактор или браузер сети Интернет, обеспечивает отображение гипертекста и навигацию пользователя-читателя по гиперссылкам. «Щелкнув» мышью по выделенному слову (т. е. по гиперссылке), пользователь-читатель открывает связанный по ссылке текст (другой фрагмент этого же текста или другой текст).
Привычным «бумажным» аналогом гипертекста являются оглавления и предметные указатели книг, содержащие ссылки на главы, разделы или фрагменты книги с соответствующей информацией. При этом ссылка выглядит как номер страницы, с которой начинается соответствующая глава или раздел, где находится соответствующий фрагмент текста. Отобрав в оглавлении или предметном указателе нужное название или термин и считав номер соответствующей страницы, читатель открывает книгу в искомом месте, т. е. переходит, или, выражаясь по-другому, осуществляет «навигацию» в нужное место книги.
В 70-е и 80-е годы, в особенности в период «персонализации» вычислительной техники, были предприняты многочисленные попытки создания специальных гипертекстовых оболочек, на основе которых либо совершенствовался примитивный текстово-командный интерфейс ранних операционных систем (знаменитая оболочка «Norton Commander» для ОС MS DOS), либо для прикладных программных средств создавались гипертекстовые справочные системы и руководства.Впоследствии гипертекст стал широко использоваться в справочных системах программ-приложений операционной системы Windows и фирмой MicroSoft был разработан специальный пакет WinHelp для создания гипертекстовых справочных «систем помощи». В настоящее время техника гипертекста является фактическим стандартом создания разнообразных компьютерных справочных и учебных систем, руководств пользователя и энциклопедий.
Период взрывной интенсификации применения технологий гипертекста связан с бурным развитием и распространением в конце 80-х — начале 90-х годов глобальных информационных систем, и, в частности, сети Интернет. Идеи гипертекста как принципа ассоциативного связывания в распределенную информационную среду документов на территориально удаленных компьютерах были использованы группой специалистов под руководством Теодора Нельсона, который в 1988 г. представил проект гипертекстовой системы Хаnаdu, финансировавшийся впоследствии основателем известной компании Autodesk Джоном Уокером, который в то время пророчески предвещал всеобъемлющее развитие и распространение гипертекстовых технологий. В 1989 г. в Лаборатории физики элементарных частиц европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) под руководством Тима Бернерса-Ли стартовал проект создания гипертекстовой системы обмена научными данными в сети Интернет, получивший впоследствии название «Всемирной паутины» — World-Wide Web (WWW). В 90-х годах паутина WWW стала одним из наиболее бурно развивающихся сегментов сети Интернет, создав немыслимую ранее глобальную гипертекстовую информационную инфраструктуру.
Прежде чем приступить к типизации самоорганизующихся систем, напомним: самоорганизующиеся системы — это открытые системы, они свободно обмениваются с внешней средой энергией, веществом и информацией. Одной из основных особенностей самоорганизующихся систем является способность противостоять энтропийным тенденциям, способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру.
Процесс самоорганизации приобретает значительно большие возможности благодаря появлению таких феноменов, как целеполагание и управление.Управление кибернетической системой включает два элемента: определение траектории состояния системы (формирование цели и указание путей ее достижения) и удержание системы на этой траектории путем регулирования с помощью обратных связей. Соответственно в подсистеме управления выделяются два блока: блок определения целей и блок регулирования.
Самоорганизующаяся система — это кибернетическая адаптирующаяся система, в которой накопление опыта, запоминание и структуризация информации выражается в изменении структуры системы и уровня ее организации. Адаптация системы происходит за счет различных факторов, которые могут действовать самостоятельно или сообща (кооперативно). Исходя из этого можно следующим образом классифицировать самоорганизующиеся системы:
- Самонастраивающаяся система — такая кибернетическая адаптирующаяся система, в которой накопление опыта (запоминание информации) выражается в изменении тех или иных ее параметров, существенных для цели системы. Например, предприятие расширяет выпуск продукции вслед за увеличением спроса: в соответствии с изменениями внешней среды изменяется способ функционирования системы.
- Саморазвивающаяся система — такая кибернетическая адаптируюшаяся система, которая самостоятельно вырабатывает цели своего развития и критерии их достижения, изменяет свои параметры, структуру и другие характеристики в заданном направлении.
- Самообучающаяся система — такая кибернетическая адаптирующаяся система, которая в процессе развития проходит процесс обучения, накапливая опыт, обладает способностью самостоятельно искать критерии качества своего функционирования.
Как видим, одна и та же система может демонстрировать самоорганизацию в разных смыслах. Любой организационной системе, где элементы — люди, свойственны самоорганизация и самообучение.
Такая система сама ищет пути содружества и соорганизации. Особенно эти эффекты заметны при гибкой системе управления.
Гибкая система управления — один из главных признаков зрелости социально-экономической системы. В такой системе каждый элемент способен самостоятельно определять свои задачи, согласуя их с целями надсистемы, и самостоятельно их решать.
Даже в условиях жесткой административно-командной системы (АКС) можно было наблюдать процессы самоорганизации. Особенно активно они действовали на нижних ступенях иерархии. Примером может служить явление изобретательства и рационализации — лавина рацпредложений и изобретений по улучшению технологических и организационных систем (другое дело, — как к этому относилась «надсистема» и как этот процесс «вписывался» в ее жесткую конструкцию). Современная программа управления бизнес-системой строится так, чтобы дать управляющей подсистеме адаптироваться, приспособиться к реальным условиям, к случайным отклонениям от ожидаемых показателей. Доказано, что чем меньше регламентирована программа и структура управляемой подсистемы, тем выше способность приспособления управляющей подсистемы к реальным условиям.
В ряде случаев самоорганизация эффективнее, чем формальная целенаправленная организация и управление. Процесс самоорганизации систем требует определенной свободы, определенного поля выбора, «хаоса возможностей». Вся организационно-управленческая деятельность должна быть направлена на создание управляющих систем, способных самостоятельно, в ходе процесса управления строить собственный алгоритм в результате адаптации и обучения. Такое управление, в отличие от управления по заранее заданному жесткому алгоритму, называют адаптивным управлением. Задача адаптивного управления состоит в поиске наилучшей стратегии по отношению к цели управления. Кибернетическую схему адаптивного управления поведением системы можно представить в виде замкнутого контура связи:
Процессы самоорганизации и самоуправления характерны для всех сложных систем — от общества в целом до первичных предпринимательских организаций. Сложные организационные системы, в свою очередь, обладают способностью не только к самоорганизации и саморегулированию, но и к соответствующему воздействию на внешнюю среду в целях собственного жизнеобеспечения и дальнейшего саморазвития.
Задания для обучающихся:
10.1 Завершите определение:
Модель – это некий новый объект, который ________________ ______________________________________________________________.
10.2 Приведите примеры каких-нибудь известных моделей:
_________________________________________________________
_________________________________________________________
10.3 Заполните пропуски:
а) Модель ___________________ существовать изолированно
б) Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и __________________________
в) Модель отражает те свойства оригинала, которые _______________
для того, кто ее применяет.
г) Модель обязательно имеет ______________________ назначение.
10.4Один и тот же объект может иметь ____________________________, а разные объекты могут описываться _________________________________.
10.5 Заполните схему:
10.6Поставьте в соответствие:
а) Рисунки, фотографии, плакаты
б) Текст, формулы, таблицы
в) Глобус, муляжи, макеты зданий
Предметные модели | Образные модели | Знаковые модели |
10.7 Вставить пропущенное слово:
а) _________________ – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков
б) _________________ модель – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта с учетом цели создания модели.
в) _____________________ анализ объекта моделирования – процесс выделения существенных для моделирования свойств объекта, связей между ними с целью их описания
10.8 Привести примеры визуализации формальных моделей.
_____________________________________________________________
- Закончить определение:
Построение информационной модели:
1. Системный анализ объекта моделирования –___________________
________________________________________________________________________________________________________________________
2. Формализация – заменареального объекта ______________________
__________________________________________________________________
- Записать, определение чего здесь дано:
____________________ в узком смысле представляет собой обычный текст, содержащий ссылки на другие связанные по смыслу фрагменты того же текста (документа) или на другие тексты (на внешние документы).
- Записать фамилии, имена ученых:
а) __________________________________ в 1988 г. представил проект гипертекстовой системы Хаnаdu.
б)Основатель известной компании Autodesk ____________________________, который в то время пророчески предвещал всеобъемлющее развитие и распространение гипертекстовых технологий.
в) В 1989 г. в Лаборатории физики элементарных частиц европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) под руководством ____________________________ стартовал проект создания гипертекстовой системы обмена научными данными в сети Интернет, получивший впоследствии название «Всемирной паутины»
10.12 Заполнить пропуски:
а) Самоорганизующиеся системы — это открытые системы, они свободно _____________________ с внешней средой __________________, веществом и _____________________.
б) Одной из основных особенностей самоорганизующихся систем является способность _______________________ энтропийным тенденциям, способность _________________________ к изменяющимся условиям, __________________________ при необходимости свою структуру.
10.13Заполнить таблицу классификации самоорганизующихся систем определениями:
Самонастраивающаяся система | Саморазвивающаяся система | Самообучающаяся система |
- Тема: Алгоритмизация как необходимое условие автоматизации. Алгоритм как модель деятельности. Алгоритм линейной структуры. Алгоритм разветвляющейся структуры.
Решение любой конкретной задачи предполагает обработку разнообразной информации о реальных объектах. Например, при решении задачи о начислении зарплаты сотрудникам фирмы объектами задачи могут быть: табельный номер сотрудника, его фамилия, имя, отчество, оклад, отработанное время и т.д. При решении системы алгебраических уравнений необходимой информацией являются значения коэффициентов уравнений и их правых частей.
Любая информация, представленная в формализованном виде и пригодная для обработки, называется данными. Организация данных, обеспечивающая определенные связи и соотношения между ними, называется структурой данных.
Существуют линейные и нелинейные структуры данных. К линейным структурам можно отнести: константы, переменные и массивы. Нелинейные структуры данных – деревья и графы.
Константами называются данные, которые в период реализации алгоритма не изменяют своего значения.
Переменными называют данные, которым в процессе работы алгоритма могут быть присвоены различные значения.
Рассмотренные данные (константы и переменные) называются простыми. Этим данным приписываются имена и по этим именам осуществляется обращение к соответствующим ячейкам памяти, где записываются их конкретные значения.
Алгоритм - точное предписание исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов.
Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово происходит от Algorithmi – латинского написания имени Мухаммеда аль-Хорезми (787 – 850) выдающегося математика средневекового Востока. В своей книге "Об индийском счете" он сформулировал правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними столбиком. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных.
Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством. Создание алгоритма, пусть даже самого простого, - процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. В XII в. был выполнен латинский перевод его математического трактата, из которого европейцы узнали о десятичной позиционной системе счисления и правилах арифметики многозначных чисел. Именно эти правила в то время называли алгоритмами.
Свойства алгоритма:
1. Дискретность. Это свойство состоит в том, что алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательность простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется некоторый конечный отрезок времени.
2. Определенность. Это свойство состоит в том, что каждая команда алгоритма должна быть четкой, однозначной и не оставлять места для произвола.
3. Конечность. Это свойство алгоритма состоит в том, что алгоритм долджен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
4. Массовость. Это свойство алгоритма состоит в том, что алгоритм решения задачи разрабатывается не для одной конкретной задачи, а для целого ряда однотипных задач, различающихся лишь исходными данными.
Обобщенную схему алгоритма обработки данных можно использовать как для разработки алгоритма решения в целом, так и для детализации конкретных его элементов. Практически каждый элемент алгоритма можно рассматривать с точки зрения этой схемы. В некоторых случаях отдельные части, связанные с подготовкой (вводом) или выводом результатов обработки, могут отсутствовать. Рассмотрим в качестве примера разработку алгоритма решения несложной задачи.
Задача 1: Разработать алгоритм вычисления функции вида:
Y = (7 X – 4) / (5
X + 3).
Этап 1. Математическое описание решения задачи. Оно представлено в условии задачи.
Этап 2. Определение входных и выходных данных. Следую математическому описанию, входным данным является аргумент функций x, выходным данным (результатом вычислений) – значение функции y.
Этап 3. Разработка алгоритма решения. Учитывая общие рекомендации, надо выполнить такую последовательность действий (шагов):
- Начало алгоритма.
- Ввод значений X.
Обработка данных – вычисление значения y по формуле:
Y : = (7x – 4) / (5x + 3).
- Вывод результата вычислений y.
- Конец алгоритма
Перечисленная последовательность действий является алгоритмом решения задачи. Символ «:=» означает действие присваивания, которое соответствует тому, что значение выражения, стоящее с правой стороны от символа, вычисляется и присваивается величине, записанной с лева от символа.
Описание алгоритма на соответствующем языке состоит из перечня действий (шагов), каждый из которых имеет порядковый номер. Алгоритм должен выполняться последовательно шаг за шагом. Если в тексте алгоритма написано «перейти к шагу с номером N», то это означает, что выполнение алгоритма продолжится с указанного шага с номером N. Словесное описание алгоритмов применяют при решении не сложных задач, но оно малопригодно для представления сложных алгоритмов из-за отсутствия наглядности.
Для обозначения шагов решения, в виде схемы алгоритма, используются специальные обозначения (символы). Каждый символ имеет номер (в верхнем левом углу в разрыве линии символа). Внутри символов описываются соответствующие им действия. Последовательность выполнения действий задается соединительными линиями между символами. Направление соединения можно обозначать стрелкой. Если направление соединения сверху вниз или слева направо, то стрелку ставить необязательно. Начало и конец алгоритма обозначаются символами «пуск – останов». Вычисления – символов «процесс». Ввод и вывод данных – символов «ввод – вывод».
Символы блок-схем
Номер | Наименование символов | Обозначение символа | Функция символа |
1 | Процесс | Выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположения данных. | |
2 | Решение | Выбор направления выполнения алгоритма или программы в зависимости от некоторых переменных условий. | |
3 | Ввод - вывод | Преобразование дынных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывода). | |
4 | Пуск - останов | Начало, конец, прерывание процесса обработки данных или выполнение программы. | |
5 | Предопределительный процесс | Использование ранее созданных или отдельно описанных алгоритмов и программ. | |
6 | Соединительный | Указание связи между прерванными линиями потока, связывающими символы. | |
7 | Комментарий | Связи между элементами схемы и пояснениями. |
Рис. 1 обобщенная схема алгоритма обработки данных Рис. 2 Схема алгоритма длязадачи 1
Алгоритмы линейной структурысостоят из последовательности определенных алгоритмом действий. Например, ввод значения x, вычисление значения y и вывод результата вычисления y.
Задача 2:Вычислить высоту треугольника, опущенную на сторону а, по известным значениям длин его сторон a, b, c.
Этап 1. Математическое описание решения задачи. Площадь треугольника можно вычислить по формуле
S = /2 (1)
или по формуле Герона
S = , (2)
где – высота, опущенная на сторону а;
- длины сторон а,b, c соответственно; p =
+
+
) /2 - полупериметр треугольника.
Из выражений (1) и (2) получим формулу для вычисления высоты треугольника:
= 2
/
(3)
Формула (3) является математическим описанием решения задачи.
Этап 2. Определение входных и выходных данных. Входными данными, исходя из условия задачи, являются значение высоты треугольника, опущенной на сторону а. Кроме того, как следует из математического описания, потребуется вычислить значение вспомогательной величины – полупериметра треугольника.
Этап 3. Разработка алгоритма решения. Введем обозначения: – длина стороны а;
– длина стороныв;
– длина стороныс;P – полупериметр треугольника;
– длина высоты, опущенной на сторону a.
Словесное описание алгоритма решения:
1. Начало алгоритма.
2. Ввод исходных данных – LA, LB, LC.
3. Вычисление полупериметра треугольника:
p = +
+
) /2
4. Вычисление высоты треугольника, опущенной на сторону a:
= 2
/
5. Вывод результата вычисления на печать
6. Конец алгоритма.
Описание алгоритма в виде блок-схемы:
Решение задач на всегда можно представить в виде линейного алгоритма. Существуют задачи, в которых требуется организовать выбор выполнения последовательности действий в зависимости от каких-либо условий. Такие алгоритмы называют алгоритмами разветвляющейся структуры.
Задача 2: Разработать алгоритм нахождения действительных корней квадратного уравнения: +
+ c = 0. Если действительных корней нет, то выдать соответствующее сообщение.
Этап 1. Математическое описание решения задачи. Из курса математики известно, что такое уравнение имеет два корня, которые вычисляются по формулам:
=
;
=
,
Где и
- первый и второй корни уравнения соответственно;
D = 4ac – дискриминант уравнения.
Уравнение имеет действительные корни, если дискриминант больше или равен 0 (D 0).
Этап 2. Определение входных и выходных данных. Входными данными являются коэффициенты уравнения a, b, с, выходными данными – значения корней уравнения или сообщение об отсутствии действительных корней. Для вычисления корней уравнения необходимо знать дискриминант уравнения.
Этап 3. Разработка алгоритма решения. Введем обозначения: A, B, C – коэффициенты уравнения, соответствующие a, b, и с; X1, X2 – первый и второй корни уравнения; D – дискриминант уравнения.
Словесное описание алгоритма решения:
1. Начало алгоритма.
2. Ввод значений A, B, C.
3. Вычисление дискриминанта D: = - 4 * А * С.
4. Если дискриминант D 0, то перейти к шагу 5, иначе – к шагу 7.
5. Вычисление значений корней
=
;
=
.
6. Вывод значений X1 и X2 на печать, переход к шагу 8.
7. Вывод сообщения: «Дискриминант уравнения меньше нуля».
8. Конец алгоритма.
В разработанном алгоритме имеются две ветви: одну ветвь составляют шаги 5 и 6 другую – шаг 7. Выбор ветви определяется по значению дискриминанта на шаге 4. Здесь неравенство D0 является условием, определяющим порядок выполнения шагов (ветвей) алгоритма.
Схема алгоритмов имеет специальные обозначения для выделения условий и порядка выполнения алгоритма, в зависимости от выполнения условий.
В схеме алгоритма для обозначения условия использован символ «решение» для элемента с номером 4. Если условие (неравенство), записанное внутри символа «решение», удовлетворяется при данном значении дискриминанта, то следующими выполняются элементы 5 и 6. Это следует из того, что они соединены с элементом 4 линией с надписью «ДА». Если условие в элементе 4 не удовлетворяется, то следующим выполняется элемент 7 (он соединен с элементом 4 линией с надписью «нет»).
да нет
Задания для обучающихся:
11.1 Закончить определения:
а) Любая информация, представленная в формализованном виде и пригодная для обработки, называется ______________________.
б) Организация данных, обеспечивающая определенные связи и соотношения между ними, называется _________________________________.
в) Данные, которые в период реализации алгоритма не изменяют своего значения, называются ___________________________
г) Данные, которым в процессе работы алгоритма могут быть присвоены различные значения, называются _________________________.
11.2 Заполнить таблицу:
Линейные структуры | Нелинейные структуры |
- Вставить пропущенные слова:
а) Алгоритм – точное____________________ исполнителю совеpшить определенную _______________________ действий для достижения поставленной ______________ за _____________________ число шагов.
б) Алгоритмы линейной структуры состоят из __________________ определенных алгоритмом _______________________.
в)Существуют задачи, в которых требуется организовать __________________ выполнения __________________ действий в зависимости от каких-либо __________________. Такие алгоритмы называют алгоритмами разветвляющейся структуры.
11.4 Поставить в соответствие:
а) Это свойство состоит в том, что алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательность простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется некоторый конечный отрезок времени.
б) Это свойство состоит в том, что каждая команда алгоритма должна быть четкой, однозначной и не оставлять места для произвола.
в) Это свойство алгоритма состоит в том, что алгоритм долджен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
г) Это свойство алгоритма состоит в том, что алгоритм решения задачи разрабатыватеся не для одной конкретной задачи, а для целого ряда однотипных задач, различающихся лишь исходными данными.
массовость | дискретность | определенность | конечность |
11.5 Заполнить таблицу названиями элементов блок-схем:
11.6 Составить алгоритм и блок-схему к задаче:
а) Вычислить объем прямоугольного параллелепипеда, если его измерения: a, b, c
б) Среди значений y=sinx; y=cosxвыбрать и вывести на печать наибольшее.
- Тема: Алгоритмы циклической структуры. Вложенные циклы. Понятие массива. Виды массива. Описание элементов массива. Одномерные массивы. Двумерные массивы.
Теория:
Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются алгоритмами циклической структуры.
Совокупность действий алгоритма, связанную с повторением, называют циклом.
При разработке алгоритма циклической структуры выделяют следующие понятия: Параметр цикла – величина, с изменением которой связано многократное выполнение цикла; начальное и конечное значение цикла; шаг цикла – значение, на которое изменяется параметр цикла при каждом повторении.
Цикл организуют по определенным правилам. Циклический алгоритм состоит из подготовки цикла, тела цикла, условия продолжения цикла.
В подготовку цикла входят действия, связанные с заданием исходных значений для параметра цикла (начальное и конечное значения, шаг параметра цикла). Иногда при подготовке цикла задаются начальные значения и другим величинам, которые используются в цикле.
В тело цикла входят: многократно повторяющиеся действия для вычисления искомых величин; подготовка других значений, необходимых для повторного выполнения действий в теле цикла.
В условии продолжения цикла определяется необходимость дальнейшего выполнения повторяющихся действий (тела цикла). Если параметр цикла превысил конечное значение, то выполнение цикла должно быть прекращено.
Обобщенная схема циклического алгоритма:
ДА
Решение задач по теме: « Алгоритмы циклической структуры».
- Вычислить множество значений функции , для x, изменяющегося от -3 до 30 с шагом 3, k=5.
Анализ условия задачи показывает необходимость многократного повторения вычислений значений функции y для различных значений аргумента х, то есть необходимость использования алгоритма циклической структуры. Параметр цикла – величина аргумента х. Начальное значение - хn , конечное значение– хk , шаг изменения параметра цикла –dx.
Алгоритм:
- Начало алгоритма.
2.Ввод хn, хk, dx
3. Задание первого значения x:= хn.
4. Вычисление значения
5. Вывод значений х,у.
6. Изменение значения х:= х+dx
7. Если , то перейти к шагу 4, иначе – к шагу 8
8. Конец алгоритма.
Блок-схема:
да
нет
- Вычислить сумму элементов числовой последовательности, номера которых кратны четырем, которая задана в виде -число членов ряда.
1 этап: (Математическое описание) Обозначим сумму членов через S, тогда:
2 этап: Параметр цикла – номер члена последовательности, начальное значение равно 4, конечное – n,число членов последовательности, шаг цикла – 4, S–значение суммы членов последовательности, i–параметр цикла, xi–член последовательности под номером i.
- этап:
Алгоритм:
- Начало алгоритма.
- Ввод количества членов последовательности.
- Подготовка цикла: S=0; i=4
- Ввод очередного члена последовательности xi.
Накопление суммы и вычисление следующего значения параметра цикла: S=S+xi; i=i+4.
- Если i ≤ n, то перейти к шагу 4 , иначе - к шагу 7.
- Вывод значения суммы S
- Конец алгоритма.
Блок-схема:
да
нет
Понятие массива.
Часто в технике, науке и жизни используются не отдельные числа и величины, а множества связанных однородных величин. Так, дата – это совокупность трех величин, например 19, 11, 01. С листом бумаги связывается 2 числа – длина и ширина, например 250 *170 мм, с чемоданом три – длина, ширина, высота, 500*300*150. Многочлену = + + +2x+3 определяется совокупностью из пяти чисел – коэффициентов: 7,4,5,2,3. Несложно представить другие множества связанных однородных величин с шестью, семью элементами и более. Такие множества широко используются и в информатике, где они называются массивами.
Массивомназывается упорядоченная совокупность однородных величин, обозначенных каждая одним и тем же именем с различными целочисленными индексами, изменяющимися по порядку. Индекс(ы) определяет(ют) положение эл-та в массиве. Раскроем смысл этого определения.
Каждому массиву обычно присваивается имя, что дает возможность различать массивы между собой и обращаться к ним по именам.
Различают разные виды массивов в зависимости от их внутреннего строения, временного расположения элементов.
Массивы, элементы которых располагаются строго последовательно, называются одномерными. (3, 4, 2, 8).
Каждый подобный массив определяется именем и числом элементов и обозначаются T(1,n).
где T- имя массива.
n- число элементов массива, например А(1;4)
Массивы характеризуются: именем, размерностью и типом данных, которые хранятся в данном массиве. Так, можно говорить о массиве символов, массиве целых чисел, массиве действительных чисел. Имя массива – уникальный набор символов, которые входят в алфавит языка программирования. Размерность массива – максимально допустимое число элементов массива. В памяти ЭВМ данные, образующие линейную структуру массива, хранятся в виде списка последовательно, одни за другими. Для определения положения элемента массива среди остальных необходимо задать значение индекса массива. В зависимости от количества индексов массивы бывают одномерными (один индекс) двумерными – два индекса, трехмерными – три индекса и т.д.
Структуру двумерного массива можно представить в виде матрицы или таблицы данных, тогда первый индекс массива указывает на номер строки, а второй индекс – на номер столбца матрицы (таблицы), на пересечении которых находится соответствующий элемент.
Подобного вида таблицы из нескольких строк с равным числом элементов в каждой называют в информатике двумерными массивами.
В математике подобные массивы называют матрицами.
С (1;4) = { ,…, } = { }
Как представляется массив в ЭВМ?
В ЭВМ для каждой величины выделяется ячейка памяти. Аналогично, для каждого элемента массива выделяется отдельная ячейка памяти, в другой хранится число (или текст), выражающее значение элемента. Поэтому использование массивов большого размера связано с большим размером памяти.
Задача 3 Найти сумму всех элементов массива B (1:10)
- Этап математического описания.
В качестве параметра цикла можно взять номер члена таблицы тогда начальное значение параметра равно 1, конечное значение 10, шаг цикла 1.
- Вход - B (1:10); выход – S.
3. Разработка алгоритма. Введем обозначение S – значение суммы элементов в таблице, I – номер очередного члена таблицы ( параметр цикла). BI – элемент таблицы под номером I.
Словесное описание.
1. Начало алгоритма.
2. Ввод B(1:10).
3. Подготовка цикла S: = 0; I = 1.
4. Накопление суммы S: = S + BI.
5. Вычисление следующего значения параметра цикла i: = I + 1.
6. Если I ≤10, то к ш.4, иначе – к ш. 7.
7. Вывод значения S.
8. Конец алгоритма.
Блок-схема:
да нет
Задача 4:
Найти сумму положительных элементов массива К(1:100).
1. Начало.
2. Ввод К(1:100)
3. S: = 0; i: = 1.
4. Если i 100, то к ш. 5, иначе к ш.8.
5. Если к > 0, то к ш. 6, иначе к ш. 7.
6. S: = S+ к .
7. i: = + 1.переход к шагу 4.
8. Конец.
Задания для обучающихся:
12.1 Закончить определение:
а) Алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются, называются ______________________________________________________.
б) Совокупность действий алгоритма, связанную с повторением, называют _____________.
в)Величина, с изменением которой связано многократное выполнение цикла – это ____________________________;
г) Значение, на которое изменяется параметр цикла при каждом повторении _____________________________________.
12.2 Заполнить пропуски:
а) Циклический алгоритм состоит из _______________ цикла, __________________ цикла, ____________________________________ цикла.
б) В подготовку цикла входят ________________, связанные с заданием _______________ значений для параметра цикла. Иногда при подготовке цикла задаются ________________ значения и другим ____________________, которые используются в цикле.
в) В тело цикла входят: __________________ повторяющиеся действия для вычисления _______________ величин; __________________ других значений, необходимых для _______________ выполнения действий в теле цикла.
г) В условии продолжения цикла определяется ________________ дальнейшего выполнения __________________ действий. Если параметр цикла превысил ________________ значение, то выполнение цикла должно быть ___________________.
12.3 Нарисовать обобщенную схему циклического алгоритма:
12.4 Заполнить пропуски:
а) Массивом называется упорядоченная _________________ однородных величин, обозначенных каждая одним и тем же ______________ с различными целочисленными _______________, изменяющимися __________________.
б) __________________ определяет положение эл-та в массиве.
в) Каждому массиву обычно присваивается _________, что даст возможность различать массивы между собой и обращаться к ним по ___________________.
г) Массивы, элементы которых располагаются строго последовательно, называются _______________________.
д) Таблицы из нескольких строк с равным числом элементов в каждой называют в информатике _______________________________.
е) Первый индекс двумерного массива указывает на номер ______________, а второй индекс – на номер _________________, на пересечении которых находится соответствующий элемент.
ж)Таблицы из нескольких строк с равным числом элементов в каждой называют в математике _______________________________.
12.5 Составить алгоритм и блок-схему для решения задач:
а) Вычислить множество значений функции , для x, изменяющегося от -3 до 13 с шагом 3, с=3.
б) Найти сумму положительных элементов массиваА(1:25).
Использованные источники:
Основные источники:
- Росс Г. В., Дулькин В. Н. «Основы информатики», Москва, 2013г.
- Симонович С. В., «Информатика», Санкт-Петербург, «Питер», 2013г.
- А.В. Могилев, Н.И. Пак «Информатика», Москва, «Академия» 2013г.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2018/11/16/picture-1082887-1542386889.jpg)
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине ОП.04 "Допуски и технические измерения" для обучающихся по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)
Рабочая тетрадьразработана на основе рабочей учебной программы по учебной дисциплине ОП.04 Допуски и технические измерения для обучающихся по профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и част...
![](/sites/default/files/pictures/2014/10/12/picture-478220-1413101389.jpg)
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика» (для обучающихся 1 курса, имеющих нарушения слуха, зрения, опорнщ-двигательного аппарата)
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика»предназначена для работы обучающихся I курса, имеющих нарушения слуха.Составлена в соответствии с Федеральным государственным образовател...
![](/sites/default/files/pictures/2014/10/12/picture-478220-1413101389.jpg)
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика» (для обучающихся 1 курса, имеющих нарушения слуха, зрения, опорнщ-двигательного аппарата)
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине «Информатика»предназначена для работы обучающихся I курса, имеющих нарушения слуха.Составлена в соответствии с Федеральным государственным образовател...
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ по учебной дисциплине Иностранный язык (английский) Для студентов 1 курса
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине Иностранный язык(английский) для студентов 1 курсаразработана на основе рабочей программы и в соответствии с требованиями к уровню подготовки сп...
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ по учебной дисциплине Английский язык на тему: “Великобритания ” для студентов 2 курса
Основная цель данной рабочей тетради – развитие умений и навыков чтения, а также расширение знаний студентов в области географии, культуры, традиций и науки Великобритании. Рабочая т...
Рабочая тетрадь по учебной дисциплине "Иностранный язык(английский)" для студентов 1 курса
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАИспользование рабочих тетрадей при обучении английскому языку является одним из современных способов ведения учебного процесса в системе СПО.Рабочая тетрадь – пособие с печа...
![](/sites/default/files/pictures/2014/10/12/picture-478220-1413101389.jpg)
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ по учебной дисциплине «Дискретная математика с элементами математической логики» (для обучающихся 2 курса) специальность: 09.02.07 «Информационные системы и программирование»
АННОТАЦИЯРабочая тетрадь по учебной дисциплине «Дискретная математика с элементами математической логики», специальность 09.02.07 «Информационные системы и программирование» вк...