405

17.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Этапы решения задач с использованием компьютера: формализация, программирование и тестирование.

Этапы решения задач с помощью компьютера: формализация, программирование и тестирование.

Решение практической задачи на компьютере требует построения информационной, дискретной, проверяемой модели. При помощи компьютера можно решать задачи из различных областей, где необходима обработка информации. Решение этих задач осуществляется по следующим этапам:

I этап Постановка задачи:

- сбор информации о задаче;

- формулировка условия задачи;

- определение конечных целей решения задачи;

- определение формы выдачи результатов;

- описание данных (их типов, диапазонов величин, формы вывода и т.д.).

Данный этап может носить неформализованный характер и быть описанным на естественном языке.

II этап Моделирование:

- анализ существующих аналогов;

- выбор технических и программных средств;

- разработка математической модели;

- разработка структур данных.

III этап Алгоритмизация:

- выбор метода проектирования алгоритма;

- выбор тестов и метода тестирования;

- проектирование алгоритма.

IV этап Программирование:

- выбор языка программирования;

- запись алгоритма на языке программирования

V этап Тестирование и отладка:

- синтаксическая отладка (синтаксические ошибки – нарушение принятых для данного исполнителя правил построения предписаний действий, локализация ошибок производится программной системой);

- отладка семантики и логической структуры (смысловые ошибки – некорректная обработка входных данных, локализация ошибок производится программистом);

- тестовые расчеты, анализ результатов тестирования;

Тестирование – это процесс исполнения программ с целью выявления (обнаружения) ошибок. Существуют различные способы тестирования программ:

1. Тестирование программ как «черного ящика» – анализ входных данных и результатов работы программы, критерием исчерпывающего входного тестирования является использование всех возможных входных данных;

2. Тестирование программ как «белого ящика» – стратегия управления логикой программы, используя ее внутреннюю структуру. Критерием выступает тестирование всех маршрутов и управляющих структур программы.

3. Альфа-тестирование – тестирование готового продукта на специально созданных задачах.

4. Бета-тестирование – опробование программного продукта, бесплатно разосланного потенциальным пользователям, на реальных задачах. О найденных ошибках и замечаниях пользователь сообщает разработчику.

- совершенствование программы.

VI этап Анализ результатов решения задачи и уточнение, в случае необходимости, математической модели с повторным выполнением II-V этапов.

VII этап Сопровождение программы:

- доработка программы для решения конкретных задач;

- составление документации к решенной задаче.

Решение задачи на компьютере требует умения пользоваться как формальными, так и естественными способами представления алгоритмов. А так же следует отметить, что отдельные этапы в каких-то конкретных задачах могут отсутствовать или представляться в ином виде.

Изучить:  1. Этапы решения задач..

                   2. Что такое тестирование? 

                   3. Способы тестирования программ.

16.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Методы разработки алгоритмов. 

Методы конструирования алгоритмов.

Есть множество методов конструирования алгоритмов, сегодня мы рассмотрим метод последовательного конструирования, также этот способ имеет названия метод пошаговой детализации или метод разработки сверху-вниз. Особенность данного метода состоит в том, что на первом этапе мы записываем алгоритм для исполнителя, который всё знает и всё умеет, то есть нам достаточно определить исходные и результирующие данные и записать алгоритм в виде единого предписания или команды.

Далее, если исполнитель уже может выполнить данный алгоритм в рамках его системы команд, то алгоритм задают исполнителю именно в таком виде. Если же нет – алгоритм разбивают на несколько команд, каждая из которых проще основного алгоритма. Если какие-то из команд алгоритма выходят за рамки системы команд исполнителя их тоже разбивают на более простые. Так происходит до тех пор, пока все команды алгоритма не входят в систему команд исполнителя.

После этого нам остаётся объединить все команды и предписания в определённом порядке. Составить из них алгоритм.

Для примера разработаем алгоритм для нахождения среднего арифметического последовательности чисел. Вспомним, что средним арифметическим нескольких чисел называется их сумма, поделённая на их количество.

Данный алгоритм можно разбить на подзадачи, первая из которых – найти сумму элементов последовательности, а вторая – разделить эту сумму на количество элементов.

Алгоритм нахождения суммы элементов массива мы уже знаем и можем записать. Разделить эту сумму на количество элементов тоже не составляет никакого труда. Нужно лишь объединить алгоритмы решения данных подзадач.

Рассмотрим ещё один пример нисходящей разработки алгоритма. Вы уже знакомы с исполнителем «Робот», рабочим полем которого является поле из клеток, между которыми могут быть стены. У Робота есть 5 основных команд, четыре из которых – команды перемещения: вверх, вниз, вправо, влево. И ещё есть команда «закрасить», по которой Робот закрашивает клетку, в которой находится.

Также Роботу можно задать для исполнения разветвляющийся алгоритм, структура условного оператора при этом будет следующей: сначала идёт служебное слово «если», затем идёт одно из условий, после которого идёт слово «то», ниже записывается последовательность команд, если условие выполняется. Затем записывается слово «иначе» и последовательность команд для случая, если условие не выполняется. В конце записывается служебное слово «всё».

Также можно задать и циклически алгоритм. При его записи сначала идут служебные слова «нц» и «пока», а после них записывается одно из условий. Ниже записывается последовательность команд, которая будет повторяться, пока условие выполняется. Заканчивается оператор цикла служебным словом «кц»

Исполнитель «Робот» может использовать простые условия:

·     сверху стена;

·     снизу стена;

·     справа стена;

·     слева стена;

·     сверху свободно;

·     снизу свободно;

·     справа свободно;

·     слева свободно;

·     клетка закрашена.

Из них можно делать составные условия, используя логические операции «И», «ИЛИ» и «НЕ».

Задача: Робот находится где-то в середине прямоугольного поля без стен. Необходимо, чтобы он закрасил все угловые клетки. Клетки можно закрашивать в любом порядке. Мы начнём с левой верхней и пойдём по часовой стрелке.

Очевидно, что общую задачу «Закрасить все угловые клетки» можно разбить на более простые подзадачи:

1.  Переместиться в левую верхнюю клетку.

2.  Закрасить.

3.  Переместиться в правую верхнюю клетку.

4.  Закрасить.

5.  Переместиться в правую нижнюю клетку.

6.  Закрасить.

7.  Переместиться в левую нижнюю клетку.

8.  Закрасить.

Обратим внимание что подзадачи по закраске клеток уже соответствуют системе команд исполнителя «Робот», а значит, дальнейшее их упрощение не требуется. А подзадачи, связанные с перемещением, ещё нужно уточнить.

Подзадачу «Переместиться в левую верхнюю клетку» можно разбить на две подзадачи. «Переместиться в верхний ряд» и «Переместиться в левый ряд», которые можно перефразировать в соответственно «пока сверху свободно – вверх» и «пока слева свободно – влево». Это уже соответствует системе команд Робота. Обратим внимание, что эти две подзадачи могут быть выполнены в другом порядке, сначала мы можем переместиться в левый ряд, а затем в верхний. Все равно мы окажемся в левой верхней клетке.

Подзадачу «Переместиться в правую верхнюю клетку» можно так же разбить на две подзадачи «Переместиться в верхний ряд» и «Переместиться в правый ряд», но обратим внимание, что перед этим мы закрасили левую верхнюю клетку, следовательно, Робот уже в верхнем ряду и первую подзадачу выполнять не нужно. Остаётся лишь подзадача «Переместиться в правый ряд», её можно перефразировать «Пока справа свободно – вправо», что соответствует системе команд исполнителя.

Подзадачу «Переместиться в правую нижнюю клетку», можно разбить на подзадачи: «Переместиться в правый ряд» и «Переместится в нижний ряд». Но так, как до этого мы закрасили правую верхнюю клетку – то Робот уже в правом ряду, и остаётся только «Переместиться в нижний ряд», что можно перефразировать «Пока снизу свободно – вниз», что соответствует системе команд Робота.

Таким же образом подзадача «Переместиться в левую нижнюю клетку» преобразуется в команду «Пока слева свободно – влево».

Схема алгоритма решения задачи

Обратим внимание, что если мы будем закрашивать клетки в другом порядке, то изменится и порядок решения подзадач. Теперь нам остаётся лишь собрать последовательность команд воедино, записать алгоритм для Робота и протестировать его.

Итак, в начале нам нужно записать цикл «пока сверху свободно», внутри которого будет одна команда – «вверх». Затем цикл «пока слева свободно», содержащий команду «влево». После данного цикла нам нужно закрасить клетку. Далее последует цикл «Пока справа свободно», содержащий команду «вправо», после чего снова закрасим клетку. Теперь запишем цикл «пока снизу свободно», в котором будет команда «вниз», и снова закрасим клетку. И наконец, запишем цикл «пока слева свободно», который будет содержать команду «влево», после чего закрасим клетку.

Алгоритм решения задачи

Ожидаемым результатом будут закрашенные угловые клетки. Запустим программу на выполнение. Убедимся, что фактический результат соответствует ожидаемому, а значит – задача решена верно.

Результат работы программы

Важно запомнить:

·      Метод последовательного конструирования алгоритма состоит в последовательном разбиении задачи на более простые подзадачи, пока все подзадачи не станут понятны исполнителю.

 

14.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Алгоритмы и способы их описания.

Алгоритм — это точное предписание, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату.

Пример: правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений, умножения матриц и т.п.

К сведению: Слово алгоритм происходит от algoritmi , являющегося латинской транслитерацией арабского имени хорезмийского математика IX века аль-Хорезми . Благодаря латинскому переводу трактата аль-Хорезми европейцы в XII веке познакомились с позиционной системой счисления, и в средневековой Европе алгоритмом называлась десятичная позиционная система счисления и правила счета в ней.

 

Понятие алгоритма

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с обработки некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Термин вычислительный процесс распространяется и на обработку других видов информации, например, символьной, графической или звуковой.

 

Основные свойства алгоритмов

• Результативность означает возможность получения результата после выполнения конечного количества операций.
• Определенность состоит в совпадении получаемых результатов независимо от пользователя и применяемых технических средств.
• Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных.
• Дискретность — возможность расчленения процесса вычислений, предписанных алгоритмом, на отдельные этапы, возможность выделения участков программы с определенной структурой.

 

Задание алгоритма

Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:

• набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;
• правило начала;
• правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);
• правило окончания;
• правило извлечения результатов.

 

Способы описания алгоритмов

• Словесно - формульный;
• структурный или блок - схемный;
• с помощью графов - схем;
• с помощью сетей Петри.

 

Словесно – формульный алгоритм

При словесно-формульном способе алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.

Пример : необходимо найти значение следующего выражения: у = 2а – (х+6).

Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:

1. Ввести значения а и х.

2. Сложить х и 6.

3. Умножить a на 2.

4. Вычесть из 2а сумму (х+6).

5. Вывести у как результат вычисления выражения.

 

Блок - схемы

При блок - схемном описании алгоритм изображается геометрическими фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.

Преимущества:

• наглядность: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой.
• графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и Другие детали.

К сведению: Оформление программ должно соответствовать определенным требованиям. В настоящее время действует единая система программной документации (ЕСПД), которая устанавливает правила разработки, оформления программ и программной документации. В ЕСПД определены и правила оформления блок-схем алгоритмов (ГОСТ 10.002-80 ЕСПД, ГОСТ 10.003-80 ЕСПД).

 

 

Блоки на блок - схемах

Операции обработки данных и носители информации изображаются на схеме соответствующими блоками .

Большая часть блоков по построению условно вписана в прямоугольник со сторонами а и b. Минимальное значение а = 10 мм , увеличение а производится на число, кратное 5 мм . Размер b=1,5a . Для от дельных блоков допускается соотношение между а и b, равное 1:2. В пределах одной схемы рекомендуется изображать блоки одинаковых размеров. Все блоки нумеруются.

Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки.

Комментарий

Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки, расположенные на разных листах.

Связь между элементом схемы и пояснением.

 

Правила создания блок - схем

• Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки.
• Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз.
• В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков.
• Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия.
• Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии.
• Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.
• Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

 

Структурные схемы алгоритмов

• Последовательность двух или более операций;
• выбор направления;
• повторение.

Любой вычислительный процесс может быть представлен как комбинация этих элементарных алгоритмических структур.

 

Виды алгоритмов

• линейные;
• ветвящиеся;
• циклические.

 

Линейные алгоритмы

В линейном алгоритме операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. На схеме блоки, отображающие эти операции, располагаются в линейной последовательности.

Линейные алгоритмы имеют место, например, при вычислении арифметических выражений, когда имеются конкретные числовые данные и над ними выполняются соответствующие условию задачи действия.

 

Алгоритм с ветвлением

Алгоритм называется ветвящимся , если для его реализации предусмотрено несколько направлений (ветвей). Каждое отдельное направление алгоритма обработки данных является отдельной ветвью вычислений.

Ветвление в программе — это выбор одной из нескольких последовательностей команд при выполнении программы. Выбор направления зависит от заранее определенного признака, который может относиться к исходным данным, к промежуточным или конечным результатам. Признак характеризует свойство данных и имеет два или более значений.

Ветвящийся процесс, включающий в себя две ветви, называется простым , более двух ветвей — сложным .

Сложный ветвящийся процесс можно представить с помощью простых ветвящихся процессов.

 

Алгоритм с ветвлением

Направление ветвления выбирается логической проверкой, в результате которой возможны два ответа:

• «да» — условие выполнено
• «нет» — условие не выполнено.

Следует иметь в виду , что, хотя на схеме алгоритма должны быть показаны все возможные направления вычислений в зависимости от выполнения определенного условия (или условий), при однократном прохождении программы процесс реализуется только по одной ветви, а остальные исключаются.

Важно! Любая ветвь, по которой осуществляются вычисления, должна приводить к завершению вычислительного процесса.

 

Циклические алгоритмы

Циклическими называются алгоритмы, содержащие циклы.

Цикл — это многократно повторяемый участок алгоритма.

 

Этапы организации цикла

• подготовка (инициализация) цикла ( И );
• выполнение вычислений цикла (тело цикла) ( Т );
• модификация параметров ( М );
• проверка условия окончания цикла ( У ).

Порядок выполнения этих этапов, например, Т и М , может изменяться.

 

Виды циклов

• Цикл называется детерминированным , если число повторений тела цикла заранее известно или определено.
• Цикл называется итерационным , если число повторений тела цикла заранее неизвестно, а зависит от значений параметров (некоторых переменных), участвующих в вычислениях.

 

Пример циклического алгоритма

Алгоритм нахождения суммы 10-ти чисел

Этапы подготовки и решения задач на ЭВМ

На ЭВМ могут решаться задачи различного характера, например:

научно-инженерные; разработки системного программного обеспечения; обучения; управления производственными процессами и т. д.

В процессе подготовки и решения на ЭВМ научно -инженерных задач можно выделить следующие этапы:

• постановка задачи; математическое описание задачи; выбор и обоснование метода решения;  алгоритмизация вычислительного процесса; составление программы; отладка программы; решение задачи на ЭВМ и анализ результатов. 
• постановка задачи; математическое описание задачи; выбор и обоснование метода решения;  алгоритмизация вычислительного процесса; составление программы; отладка программы; решение задачи на ЭВМ и анализ результатов. 
• постановка задачи;
• математическое описание задачи;
• выбор и обоснование метода решения; 
• алгоритмизация вычислительного процесса;
• составление программы;
• отладка программы;
• решение задачи на ЭВМ и анализ результатов. 

В задачах другого класса некоторые этапы могут отсутствовать, например, в задачах разработки системного программного обеспечения отсутствует математическое описание.

 

Постановка задачи

На данном этапе формулируется цель решения задачи и подробно описывается ее содержание. Анализируются характер и сущность всех величин, используемых в задаче, и определяются условия, при которых она решается.

Корректность постановки задачи является важным моментом, так как от нее в значительной степени зависят другие этапы.

 

Математическое описание задачи

Настоящий этап характеризуется математической формализацией задачи, при которой существующие соотношения между величинами, определяющими результат, выражаются посредством математических формул.

Так формируется математическая модель явления с определенной точностью, допущениями и ограничениями. При этом в зависимости от специфики решаемой задачи могут быть использованы различные разделы математики и других дисциплин.

Математическая модель должна удовлетворять по крайней мере двум требованиям: реалистичности и реализуемости. Под реалистичностью понимается правильное отражение моделью наиболее существенных черт исследуемого явления. 

Реализуемость достигается разумной абстракцией, отвлечением от второстепенных деталей, чтобы свести задачу к проблеме с известным решением. Условием реализуемости является возможность практического выполнения необходимых вычислений за отведенное время при доступных затратах требуемых ресурсов.

 

Выбор и обоснование метода решения

Модель решения задачи с учетом ее особенностей должна быть доведена до решения при помощи конкретных методов решения. Само по себе математическое описание задачи в большинстве случаев трудно перевести на язык машины. Выбор и использование метода решения задачи позволяет привести решение задачи к конкретным машинным операциям. При обосновании выбора метода необходимо учитывать различные факторы и условия, в том числе точность вычислений, время решения задачи на ЭВМ, требуемый объем памяти и другие.

Одну и ту же задачу можно решить различными методами, при этом в рамках каждого метода можно составить различные алгоритмы.

 

Алгоритмизация

На данном этапе составляется алгоритм решения задачи согласно действиям, задаваемым выбранным методом решения. Процесс обработки данных разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки, и устанавливается последовательность выполнения блоков. Разрабатывается блок-схема алгоритма.

 

Составление программы

При составлении программы алгоритм решения задачи переводится на конкретный язык программирования.

Для программирования обычно используются языки высокого уровня, поэтому составленная программа требует перевода ее на машинный язык ЭВМ. После такого перевода выполняется уже соответствующая машинная программа.

Отладка программы

Отладка заключается в поиске и устранении синтаксических и логических ошибок в программе.

В ходе синтаксического контроля программы транслятором  выявляются конструкции и сочетания символов, недопустимые с точки зрения правил их построения или написания, принятых в данном языке. Сообщения об ошибках ЭВМ выдает программисту, при этом вид и форма выдачи подобных сообщений зависят от вида языка и версии используемого транслятора.

После устранения синтаксических ошибок проверяется логика работы программы в процессе ее выполнения с конкретными исходными данными. Для этого используются специальные методы, например, в программе выбираются контрольные точки, для которых вручную рассчитываются промежуточные результаты. Эти результаты сверяются со значениями, получаемыми ЭВМ в данных точках при выполнении отлаживаемой программы.

Для поиска ошибок могут быть использованы отладчики , выполняющие специальные действия на этапе отладки, например, удаление, замена или вставка отдельных операторов или целых фрагментов программы, вывод или изменение значений заданных переменных.

 

Решение задачи на ЭВМ и анализ результатов

После отладки программы ее можно использовать для решения прикладной задачи . При этом обычно выполняется многократное решение задачи на ЭВМ для различных наборов исходных данных. Получаемые результаты интерпретируются и анализируются специалистом или пользователем, поставившим задачу.

Разработанная программа длительного использования устанавливается на ЭВМ, как правило, в виде готовой к выполнению машинной программы. К программе прилагается документация, включая инструкцию для пользователя.

Чаще всего при установке программы на диск для ее последующего использования помимо файлов с исполняемым кодом устанавливаются различные вспомогательные программы (утилиты, справочники, настройщики и т. д.), а также необходимые для работы программ разного рода файлы с текстовой, графической, звуковой и другой информацией.

 

Компиляция и интерпретация программ

ЭВМ непосредственно выполняет программы на машинном языке программирования данной ЭВМ.

Программа представляет собой набор отдельных команд компьютера. Эти команды являются достаточно «простыми», например, сложение, умножение, сравнение или пересылка отдельных данных.

Каждая команда содержит в себе сведения о том, какая операция должна быть выполнена (код операции), с какими операндами (адреса данных или непосредственно сами данные) выполняются вычисления и куда (адрес) должен быть помещен результат.

 

Компиляция и интерпретация программ

Машинные языки были первыми языками программирования.

Программирование на них затруднительно ввиду того, что:

• эти языки различны для каждого типа ЭВМ,
• являются трудоемкими для большинства пользователей по причине необходимости знания особенностей конкретной ЭВМ и большого количества реализуемых ею операций (команд).

Данные языки обычно используются для разработки системных программ, при этом чаще всего применяются специальные символические языки — Ассемблеры, близкие к соответствующим машинным языкам.

 

Компиляция и интерпретация программ

Человеку свойственно формулировать и решать задачи в выражениях более общего характера, чем команды ЭВМ. Поэтому с развитием программирования появились языки, ориентированные на более высокий уровень абстракции при описании решаемой на ЭВМ задачи.

Эти языки получили название языков высокого уровня . Их теоретическую основу составляют алгоритмические языки, например, Паскаль, Си, Бейсик, Фортран, PL/1.

 

Виды процессоров

Для перевода программы, написанной на языке высокого уровня, в соответствующую машинную программу используются языковые процессоры .

Различают два вида языковых процессоров:

• интерпретаторы
• трансляторы.

 

Интерпретатор

Интерпретатор — это программа, которая получает исходную программу и по мере распознавания конструкций входного языка реализует действия, описываемые этими конструкциями.

 

Транслятор

Транслятор — это программа, которая принимает исходную программу и порождает на своем выходе программу, записываемую на объектном языке программирования (объектную программу).

В частном случае объектным может служит машинный язык, и в этом случае полученную на выходе транслятора программу можно сразу же выполнить на ЭВМ. В общем случае объектный язык необязательно должен быть машинным или близким к нему (автокодом). В качестве объектного языка может служить и некоторый промежуточный язык.

Транслятор с языка высокого уровня называют компилятором .

 

Стили программирования

Одним из важнейших признаков классификации языков программирования является принадлежность их к одному из стилей, основными из которых являются следующие:

• процедурный,
• функциональный,
• логический и
• объектно-ориентированный.

 

Процедурное  программирование

Процедурное (императивное) программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена фон Нейманом в 40-х годах. Теоретической моделью процедурного программирования служит алгоритмическая система под названием «машина Тьюринга».

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания , служащий для изменения содержимого областей памяти. Концепция памяти как хранилища значений, содержимое которого может обновляться операторами программы, является фундаментальной в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.

 

Процедурное  программирование

Процедурные языки характеризуются следующими особенностями:

• необходимостью явного управления памятью, в частности, описанием переменных;
• малой пригодностью для символьных вычислений;
• отсутствием строгой математической основы;
• высокой эффективностью реализации на традиционных ЭВМ.

Одним из важнейших классификационных признаков процедурного языка является его уровень. Уровень языка определяется семантической (смысловой) емкостью его конструкций и степенью его ориентации на программиста.

Язык программирования частично ликвидирует разрыв между методами решения различного рода задач человеком и вычислительной машиной.

Чем более язык ориентирован на человека, тем выше его уровень.

 

Языки  программирования

Ваsic (Бэйсик) (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) — многоцелевой язык символических инструкций для начинающих) представляет собой простой язык программирования, разработанный в 1964 году для использования новичками. Он был разработан как простейший язык для непосредственного общения человека с ЭВМ. Поэтому первоначально работа велась в интерактивном режиме с использованием интерпретаторов. В настоящее время для этого языка имеются также и компиляторы.

Согласно концепциям, заложенным в Basic, этот язык в смысле строгости и стройности является антиподом языка Pascal. В частности, в нем широко распространены различные правила умолчания, что считается плохим тоном в большинстве языков программирования подобного типа.

Basic широко распространен на ЭВМ различных типов и очень популярен в среде программистов, особенно начинающих. Существует множество версий этого языка, мало совместимых между собой. Basic активно поглощает многие концепции и новинки из других языков. Поэтому он достаточно динамичен, и нельзя однозначно определить его уровень.

 

Языки  программирования

Pascal (Паскаль) является одним из наиболее популярных среди прикладных программистов процедурным языком программирования, особенно для ПЭВМ.

Разработанный в 1970 году швейцарским специалистом в области вычислительной техники профессором Н. Виртом, язык назван в честь французского математика и по замыслу автора предназначался для обучения программированию. Однако язык получился настолько удачным, что стал одним из основных инструментов прикладных и системных программистов при решении задач вычислительного и информационно-логического характера. В 1979 году был подготовлен проект описания языка — Британский стандарт языка программирования Pascal BS6192, который стал также и международным стандартом ISO 7185.

 

Языки  программирования

В Pascal реализован ряд концепций, рассматриваемых как основа «дисциплинированного» программирования и заимствованных впоследствии разработчиками многих языков. Одним из существенных признаков Pascal является последовательная и достаточно полная реализация концепции структурного программирования. Причем это осуществляется не только путем упорядочивания связей между фрагментами программы по управлению, но и за счет структуризации данных. В языке реализована концепция определения новых типов данных на основе уже имеющихся. Этот язык, в отличие от языка С, является строго типизированным.

Pascal характеризуется:

• высоким уровнем;
• широкими возможностями;
• стройностью, простотой и краткостью;
• строгостью, способствующей написанию эффективных и надежных программ;
• высокой эффективностью реализации на ЭВМ.

Pascal реализован на ЭВМ различных типов, но наиболее распространен и развит для ПЭВМ. В настоящее время широко используются такие версии этого языка для ПЭВМ, как Borland Pascal и Turbo Pascal.

 

Функциональное программирование

Сущность функционального (аппликативного) программирования определена А. П. Ершовым как «... способ составления программ, в которых единственным действием является вызов функции, единственным способом расчленения программы на части является введение имени для функции, а единственным правилом композиции — оператор суперпозиции функции. Никаких ячеек памяти, ни операторов присваивания, ни циклов, ни, тем более, блок-схем, ни передачи управления».

Роль основной конструкции в функциональных языках играет выражение: К выражениям относятся скалярные константы, структурированные объекты, функции, тела функций и вызовы функций. Функция трактуется как однозначное отображение из X в X, где X — множество выражений.

Программа представляет собой совокупность описаний функций и выражения, которые необходимо вычислить.

Функциональное программирование

Функциональное программирование не использует концепцию памяти как хранилища значений переменных. Операторы присваивания отсутствуют, вследствие чего переменные обозначают не области памяти, а объекты программы, что полностью соответствует понятию переменной в математике. В принципе, можно составлять программы и вообще без переменных. Кроме того, нет существенных различий между константами и функциями, то есть между программами и данными. В результате этого функция может быть значением вызова другой функции и может быть элементом структурированного объекта. Число аргументов при вызове функции не обязательно должно совпадать с числом параметров, указанных при ее описании. Перечисленные свойства характеризуют аппликативные языки как языки программирования очень высокого уровня.

Первым таким языком был LISP(Лисп) (LISt Processing — обработка списков), созданный в 1959 году. Цель его создания состояла в организации удобства обработки символьной информации. Существенная черта этого языка — унификация программных структур и структур данных: все выражения записываются в виде списков.

 

Логическое программирование

Логическое, или реляционное программирование открыло появление языка PROLOG (Пролог) (PROgramming in LOGic — программирование в терминах логики). Этот язык был создан французским ученым А. Кольмероэ в 1973 году.

Языки логического программирования используются в системах искусственного интеллекта.

Программа представляет собой совокупность определений отношений между объектами (в терминах условий или ограничений) и цели (запроса). Процесс выполнения программы трактуется как процесс общезначимости логической формулы, построен- ной из программы по правилам, установленным семантикой используемого языка. Результат вычисления является побочным продуктом этого процесса. В реляционном программировании нужно только специфицировать факты, на которых алгоритм основывается, а не определять последовательность шагов, которые требуется выполнить.

Формула Р. Ковальского: «алгоритм = логика + управление»

 

Логическое программирование

Языки логического программирования характеризуются:

• высоким уровнем;
• строгой ориентацией на символьные вычисления;
• возможностью инверсных вычислений, то есть переменные в процедурах не делятся на входные и выходные;
• возможной логической неполнотой, поскольку зачастую невозможно выразить в программе определенные логические соотношения, а также невозможно получить из программы все выводы правильные.

Логические программы имеют небольшое быстродействие, так как вычисления осуществляются методом проб и ошибок, поиском с возвратами к предыдущим шагам.

 

Объектно-ориентированное программирование

Прототипом объектно-ориентированного программирования послужил ряд средств, входящих в состав языка SIMULA-67. Но в самостоятельный стиль оно оформилось с появлением языка SMALLTALK, разработанного А. Кеем в 1972 году и первоначально предназначенного для реализации функций машинной графики.

В основе объектно-ориентированного стиля программирования лежит понятие объекта, а суть его выражается формулой:

«объект - данные + процедуры».

Каждый объект интегрирует в себе некоторую структуру данных и доступные только ему процедуры обработки этих данных, называемые методами . Объединение данных и процедур в одном объекте называется инкапсуляцией и присуще объектно-ориентированному программированию.

 

Объектно-ориентированное программирование

Для описания объектов служат классы. Класс определяет свойства и методы объекта, принадлежащего этому классу. Соответственно, любой объект можно определить как экземпляр класса.

Программирование рассматриваемого стиля заключается в выборе имеющихся или создании новых объектов и организации взаимодействия между ними. При создании новых объектов свойства объектов могут добавляться или наследоваться от объектов-предков. В процессе работы с объектами допускается полиморфизм — возможность использования методов с одинаковыми именами для обработки данных разных типов.

К наиболее современным объектно-ориентированным языкам программирования относятся C++ и Java.

 

Объектно-ориентированное программирование

В силу своей конструктивности идеи объектно-ориентированного программирования используются во многих универсальных процедурных языках. Так, например, в состав интегрированной системы программирования на языке Borland PASCAL в. 5.5 входит специальная библиотека объектно-ориентированного программирования Turbo Vision.

В последнее время многие программы, в особенности объектно-ориентированные, реализуются как системы визуального программирования.

Отличительной особенностью таких систем является мощная среда разработки программ из готовых «строительных блоков», позволяющая создать интерфейсную часть программного продукта в диалоговом режиме, практически без кодирования программных операций.

К числу объектно-ориентированных систем визуального программирования относятся: Visual Basic, Delphi, C++Builder и Visual C++.

Изучить:  1. Что такое алгоритм?

                   2. Основные свойства алгоритмов. 

                   3. Языки программирования. 

 

14.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Элементарная база компьютера.

История развития элементной базы ЭВМ

Развитие элементной базы РЭА, в том числе и РЭС прошло четыре этапа, которые в основном связаны с развитием элементной базы. Четыре поколения РЭА

Первое поколение	(1915-1955 гг.)	создание РЭА на основе электровакуумных приборов и дискретных ЭРЭ;
Второе поколение	(1955-1965 гг.)	использование дискретных транзисторов и миниатюрных ЭРЭ;
Третье поколение	(1965 - 1980 гг.)	применение ИС и микроминиатюрных дискретных ЭРЭ;
Четвертое поколение	(с 1980 г)	комплексное использование ЭРЭ, БИС и СБИС, УФЭ и микропроцессорных комплектов.

Развитие элементной базы определяется потребностями СМЭ и основано на достижениях физики, технологии и производства. Особенно быстро она стала развиваться с начала 60-х гг., когда достижения физики создали основу для появления микроэлектроники. Это привело к формированию в конструкции и технологии самостоятельного направления - конструирования и технологии радиоаппаратуры.

Четвертый этап продолжается и в настоящее время. Существуют и другие классификации, особенно в отдельных направлениях РЭА.

Современная микроэлектроника базируется на интеграции дискретных элементов электронной техники, при которой каждый элемент схемы формируется отдельно в полупроводниковом кристалле. При этом в основе создания, ИМС лежит принцип элементной (технологической) интеграции, сопровождающейся микроминиатюризацией элементов (активных и пассивных) микросхемы. В ИМС можно выделить области, представляющие собой активные (диоды, транзисторы) и пассивные (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) элементы. В интегральной микроэлектронике сохраняется главный принцип дискретной электроники, основанной на разработке электрической схемы по законам теории цепей. Этот принцип неизбежно связан с ростом числа элементов микросхемы, и межэлементных соединений по мере усложнения выполняемых ею функций.

Повышение степени интеграции микросхем и связанное с. этим уменьшение размеров элементов имеет определенные пределы. Интеграция свыше нескольких сотен тысяч элементов (в отдельных случаях и миллионов) на одном кристалле оказывается экономически нецелесообразной и технологически трудно выполнимой.

Сложными становятся проблемы топологии и теплоотвода. Поэтому в отдаленной перспективе интегральная микроэлектроника уже не будет полностью удовлетворять разработчиков сложной радиоэлектронной аппаратуры.

Функциональная микроэлектроника предполагает принципиально новый подход, позволяющий реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, основываясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле. В этом случае локальному объекту твердого тела придаются такие свойства, которые требуются для выполнения данной функции, и промежуточный этап представления желаемой функции в виде эквивалентной электрической схемы не требуется. Функциональные микросхемы могут выполняться не только на основе полупроводников, но и на основе таких материалов, как сверхпроводники, сегнетоэлектрики, материалы с. фотопроводящими свойствами и др. Для переработки информации можно использовать явления, не связанные с электропроводностью (например, оптические и магнитные явления в диэлектриках, закономерности распространения ультразвука и т.д.).

Таким образом, функциональная микроэлектроника охватывает вопросы получения специальных сред с наперед заданными свойствами и создания различных электронных устройств методом физической интеграции, т.е. использования таких физических принципов и явлений, реализация которых позволяет получить приборы со сложным схемотехническим или системотехническим функциональным назначением.

Оптические явления (когерентная и некомпетентная оптика, нелинейная оптика, электрооптика, магнитооптика). Их свойства, связанные со свойствами светового потока, следующие:

• ? зарядовая нейтральность, однонаправленность, отсутствие гальванических связей и электрических контактов;
• ? двухмерность светового потока, а, следовательно, возможность многоканальной обработки информации;
• ? высокая несущая частота и, следовательно, большая полоса пропускания каналов обработки информации.

Эти особенности стали основой интенсивно развивающегося направления функциональной микроэлектроники - оптоэлектроники.

Физические явления, связанные с взаимодействием потока электронов с акустическими волнами в твердом теле. Такие явления, как генерация и усиление акустических воли потоком электронов, движущихся со сверхзвуковыми скоростями, обусловили появление нового направления функциональной микроэлектроники - акустоэлектроники. Особенность этих явлений заключается в малой скорости распространения акустических волн (1.105см/с) в отличие от электромагнитных волн (3.1010 см/с), что позволяет реализовать миниатюрные линии задержки, фильтры с заданными частотными свойствами, усилители СВЧ и др.

Преимущество этого направления состоит в том, что реализация заданной функции обеспечивается лишь выбором конфигурации устройства.

Новые магнитные материалы (слабые ферромагнетики и магнитные полупроводники), появление которых привело к созданию нового направления - магнетоэлектроники. Отличительной особенностью слабых ферромагнетиков является малая по сравнению с классическими магнитными материалами намагниченность насыщения. Это дает возможность управлять движением магнитных доменов, называемых пузырями, в двух и трех измерениях слабыми магнитными полями и осуществлять тем самым функции хранения, перемещения и обработки больших объемов информации.

Характерные размеры "пузырей", составлявших примерно 1 мкм, позволяют достичь, высокой плотности записи информации (1.108 бит/см 2). Большое преимущество таких систем состоит в том, что хранение информации осуществляется без питания, а перемещение "пузырей" - малым рассеянием мощности. Ряд новых материалов - магнитных полупроводников, обладающих свойствами магнетиков и полупроводников, - позволяет создавать приборы с большой функциональной гибкостью.

Покоящиеся и движущиеся электрические неоднородности (домены и шнуры) в однородных полупроводниках. Их исследование стимулировало создание функциональных интегральных микросхем.

Так как в данном случае используется однородный материал, то реализация заданной функции может быть достигнута выбором соответствующей конфигурации устройства. Высокие скорости движения неоднородностей электрического поля (1.107 см/с) обусловливают высокое быстродействие (меньше 1.10-9 с), а также генерацию и усиление в диапазоне СВЧ.

Основные компоненты компьютера и их функции.

Компьютер — это электронное устройство для программной обработки информации.

Архитектура компьютера описывает его организацию и принципы функционирования его структурных элементов. Она включает в себя основные устройства компьютера и структуру связей между ними. Состав ПК еще называют конфигурацией.

Базовая конфигурация — минимальный состав компьютера, достаточный для начала работы с компьютером. В базовую конфигурацию обычно входят системный блок, монитор (дисплей) и клавиатура.

Системный (базовый) блок — это основной узел компьютерной системы; он содержит наиболее важные компоненты, осуществляющие обработку данных. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода, обмена и длительного хранения данных, называют периферийными.

Монитор (дисплей) компьютера предназначен для отображения информации, передаваемой в виде сигналов от видеоконтроллера (видеокарты).

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Системный блок содержит материнскую плату, накопители на магнитных и лазерных дисках, блок питания с вентилятором. В системном блоке также могут быть установлены звуковая карта, видеокарта и др.

Материнская (системная) плата — это сложная многослойная печатная плата, на которой располагаются все необходимые компоненты для работы компьютера. Она обеспечивает обмен информацией между устройствами с помощью различных шин. На ней расположены разъемы (слоты) для подключения разных устройств: процессора, модулей памяти, адаптеров и контроллеров, соединенных системной шиной. Материнская плата осуществляет основные функции по объединению этих компонентов компьютера в согласованно работающее устройство.

Процессор (центральный процессор, ЦП) выполняет все действия по обработке информации и управляет работой компьютера. Производительность процессора зависит от его частоты и разрядности. Тактовая частота — количество операций, которые процессор производит за секунду. Она измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц): 1 МГц означает выполнение 10⁶ (миллион) операций за секунду, 1 ГГц — 10⁹ (миллиард) операций за секунду. Разрядность — длина двоичного кода, который процессор может обработать или передать целиком одновременно. Современные ПК обычно оснащены 32– или 64–разрядными процессорами; существуют процессоры с разрядностью 128 бит. Современные процессоры — многоядерные, они содержат несколько (до 32) процессорных ядер в одном корпусе. Однако частота процессора намного важнее количества ядер. Так что одноядерный процессор с 3,6 ГГц лучше 4 ядерного процессора с 1,5 ГГц.

Основная память компьютера состоит из оперативной памяти (ОП, ОЗУ, оперативного запоминающего устройства) и постоянной памяти (ПП, ПЗУ, постоянного запоминающего устройства). Оперативная память — это набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен (после его выключения содержимое ОЗУ теряется). В ней сохраняются команды и промежуточные результаты, с которыми компьютер работает в данный момент. Постоянная память — это микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе когда компьютер выключен. Она сохраняет постоянную информацию, которая записывается лишь один раз в заводских условиях и не может быть изменена пользователем. Самой важной характеристикой памяти является ее объем. Современным программам, например, требуется оперативная память объемом 128, 256 Мбайт и больше.

Обмен данными между отдельными элементами компьютера осуществляется через системную шину (магистраль). Шина — это кабель, состоящий из множества проводников. Обычно шина управляется специальной программой — драйвером.

Внешние устройства (клавиатура, монитор, дисководы, мышь и др.) подсоединяются к системной шине через адаптеры и контроллеры, которые обеспечивают функционирование этих устройств.

Устройства внешней памяти называются накопителями. Они предназначены для длительного сохранения информации. К ним относятся накопители на жестких, гибких и оптических дисках, флеш–память и др. Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, HDD — Hard Disk Drive, он же «винчестер») — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ практически всех современных компьютеров. Одна из основных характеристик жесткого диска — емкость (количество данных, которые могут храниться накопителем; для современных устройств достигает нескольких терабайт). Гибкие магнитные диски были вытеснены компакт–дисками (оптическими дисками) и DVD, а затем — флеш-памятью (твердотельными носителями данных), которые имеют значительно большую емкость и надежность. В настоящее время существуют не только внутренние, но и внешние дисководы, имеющие удобное подключение к настольному ПК, ноутбуку, нетбуку.

Звуковая карта (звуковая плата) — это плата, которая позволяет работать на компьютере со звуком.

Видеокарта (графическая плата, видеоадаптер) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Изучить:  1. Развитие элементной базы компьютера.

                   2. Основные компоненты компьютера. 

10.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока:Логические законы и правила преобразования логических выражений. 

Способ определения истинности логического выражения путем построения его таблицы истинности становится неудобным при увеличении количества логических переменных, т.к. за счет существенного увеличения числа строк таблицы становятся громоздкими. В таких случаях выполняются преобразования логических выражений в равносильные. Для этого используют свойства логических операций, которые иначе называют законами алгебры логики.

Основные законы алгебры логики

Справедливость законов можно доказать построением таблиц истинности.

Пример 1. Упростим логическое выражение 

Последовательно применим дистрибутивный закон и закон исключенного третьего:

В общем случае можно предложить следующую последовательность действий:

1. Заменить операции строгая дизъюнкция, импликация, эквиваленция на их выражения через операции конъюнкция, дизъюнкция, инверсия;
2. Раскрыть отрицания сложных выражений по законам де Моргана.
3. Используя законы алгебры логики, упростить выражение.

Пример 2. Упростим логическое выражение 

.

Здесь последовательно использованы замена операции импликация, закон де Моргана, распределительный закон, закон противоречия и операция с константой, закон идемпотентности и поглощения.

Аналогичные законы выполняются для операции объединения, пересечения и дополнения множеств. Например:

Пример 3. На числовой прямой даны отрезки B = [2;12] и C = [7;18]. Каким должен быть отрезок A, чтобы предикат  становился истинным высказыванием при любых значениях x.

Преобразуем исходное выражение, избавившись от импликации:

A, B, C — множества. Для них можно записать (U — универсальное множество).

Будем считать, что.

Тогда , причем это минимально возможное множество А.

Так как множество B — это отрезок [2;12], а множество — это промежутки  и, то пересечением этих множеств будет служить промежуток . В качестве ответа мы можем взять этот промежуток, а также любой другой, его включающий.

Пример 4. Для какого наименьшего неотрицательного целого десятичного числа а выражение

тождественно истинно (т. е. принимает значение 1 при любом неотрицательном целом значении десятичной переменной х)? Здесь & — поразрядная конъюнкция двух неотрицательных целых десятичных чисел.

Введем обозначения:

Перепишем исходное выражение в наших обозначениях и преобразуем его:

Рассмотрим предикат . В числе 28₁₀=11100₂ 4-й, 3-й и 2-й биты содержат единицы, а 1-й и 0-й — нули. Следовательно, множеством истинности этого предиката являются такие числа х, у которых хотя бы один из битов с номерами 4, 3 или 2 содержит единицу. Если и 4-й, и 3-й, и 2-й биты числа х нулевые, то высказывание  будет ложным.

Рассмотрим предикат . В числе 45₁₀=101101₂ 5-й, 3-й, 2-й и 0-й биты содержат единицы, 4-й и 1-й — нули. Следовательно, множеством истинности этого предиката являются такие числа х, у которых хотя бы один из битов с номерами 5, 3, 2 или 0 содержит единицу. Если и 5-й, и 3-й, и 2-й, и 0-й биты числа х нулевые, то высказывание  будет ложным.

Рассмотрим предикат . В числе 17₁₀=10001₂ 3-й, 2-й и 1-й биты содержат нули, 4-й и 0-й — единицы. Побитовая конъюнкция 17 и х будет равна 0, если в числе х 4-й и 0-й биты будут содержать нули. Множество истинности этого предиката — все х с нулями в 4-м и 0-м битах.

По условию задачи надо, чтобы .

Запишем это выражение для рассмотренных множеств истинности:

Так как , примем .

Объединением множеств M и N являются все двоичные числа, у которых хотя бы один из битов с номерами 5, 4, 3, 2, 0 содержит единицу. Пересечением этого множества с множеством K будут все двоичные числа, у которых биты с номерами 4 и 0 будут заняты нулями, т.е. такие двоичные числа, у которых хотя бы один из битов с номерами 5, 3, 2 содержит 1. Все эти числа образуют множество А.

Искомое число a должно быть таким, чтобы при любом неотрицательном целом значении переменной х: , и, кроме того, оно должно быть минимальным из возможных. Этим условиям удовлетворяет число 101100₂ = 44₁₀.

Значение любого логического выражения определяется значениями входящих в него логических переменных. Тем самым логическое выражение может рассматриваться как способ задания логической функции.

Совокупность значений n аргументов удобно интерпретировать как строку нулей и единиц длины n. Существует ровно  различных двоичных строк длины n. Так как на каждой такой строке некая функция может принимать значение 0 или 1, общее количество различных булевых функций от n аргументов равно .

Для n=2 существует 16 различных логических функций. Рассмотрим их подробнее.

A	B	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12	F13	F14	F15	F16
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1
0	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1
1	0	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1
1	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1

F₁(A,B) = 0 — константа «ложь»;

F₂(A,B) = A&B — конъюнкция;

F₃(A,B) =  — отрицание импликации;

F₄(A,B) = A — функция, равная первому аргументу;

F₅(A,B) =  — отрицание обратной импликации;

F₆(A,B) = B — функция, равная второму аргументу;

F₇(A,B) =  — строгая дизъюнкция;

F₈(A,B) = A˅B — дизъюнкция;

F₉(A,B) =  — стрелка Пирса (отрицание дизъюнкции, ИЛИ-НЕ);

F₁₀(A,B) =  — эквиваленция;

F₁₁(A,B) =  — отрицание второго аргумента;

F₁₂(A,B) =  — обратная импликация;

F₁₃(A,B) =  — отрицание первого аргумента;

F₁₄(A,B) =  — импликация;

F₁₅(A,B) =  — штрих Шеффера (отрицание конъюнкции, И-НЕ);

F₁₆(A,B) = 1 — константа «истина».

С увеличением числа аргументов количество логических функций резко возрастает. Отметим, что путем преобразований функция любого количества переменных может быть выражена через функции только двух переменных. Более того, можно использовать не все, а лишь некоторые логические функции двух переменных. Например:

1. F₂ и F₁₁ (конъюнкция и отрицание второго аргумента);
2. F₈ и F₁₃ (дизъюнкция и отрицание первого аргумента);
3. F₉ (стрелка Пирса, отрицание дизъюнкции);
4. F₁₅ (штрих Шеффера, отрицание конъюнкции).

Последние два примера говорят о том, что при желании всю алгебру логики можно свести к одной функции.

Любую логическую формулу путем тождественных преобразований можно привести к формуле, содержащей только операции отрицания, конъюнкции и дизъюнкции:

Такой способ представления логической формулы называется нормальной формой.

При решении задач часто требуется по таблице истинности логической формулы записать ее аналитическое выражение. Для этого используются понятия совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ) и совершенной конъюнктивной нормальной формы (СКНФ).

Простой конъюнкцией называется конъюнкция одной или нескольких переменных, в которой каждая переменная встречается не более одного раза (либо сама, либо ее отрицание). Например, запись  является простой конъюнкцией.

Аналогично, выражение  — простая дизъюнкция.

Дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ) называется дизъюнкция простых конъюнкций. Например, выражение  является ДНФ.

Конъюнктивной нормальной формой (КНФ) называется конъюнкция простых дизъюнкций. Например, выражение является КНФ.

Совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) называется такая дизъюнктивная нормальная форма, у которой в каждую конъюнкцию входят все переменные (либо сами, либо их отрицания). Например, выражение  является ДНФ, но не СДНФ. Выражение же представляет собой СДНФ.

Совершенной конъюнктивной нормальной формой (СКНФ) называется такая КНФ, у которой в каждую простую дизъюнкцию входят все переменные (либо сами, либо их отрицания). Например, выражение представляет собой СКНФ.

Для всякой таблицы истинности можно составить соответствующее ей логическое выражение. Для этого необходимо:

1. Отметить в таблице истинности наборы переменных, при которых значение логического выражения равно единице;
2. Для каждого отмеченного набора записать конъюнкцию всех переменных следующим образом: если значение некоторой переменной в этом наборе равно 1, то в конъюнкцию включаем саму переменную, в противном случае — её отрицание;
3. Все полученные конъюнкции связать операциями дизъюнкции.

Пример 5. Имеется следующая таблица истинности:

После выполнения первых двух шагов алгоритма получим:

После выполнения третьего шага получаем логическое выражение:

Попробуем упростить полученное выражение. Прежде всего, вынесем за скобки  и применим закон исключенного третьего и распределительный закон:

 

09.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Арифметические и логические основы работы компьютера.

Арифметические и логические основы компьютеров.

Логический элемент компьютера— это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию.

Логическими элементами компьютеров являются электронные схемы И, ИЛИ, НЕ, И—НЕ, ИЛИ—НЕ и другие (называемые также вентилями), а также триггер.

С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Обычно у вентилей бывает от двух до восьми входов и один или два выхода.

Чтобы представить два логических состояния — “1” и “0” в вентилях, соответствующие им входные и выходные сигналы имеют один из двух установленных уровней напряжения. Например, +5 вольт и 0 вольт.

Высокий уровень обычно соответствует значению “истина” (“1”), а низкий — значению “ложь” (“0”).

Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую функцию, но не указывает на то, какая именно электронная схема в нем реализована. Это упрощает запись и понимание сложных логических схем.

Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

Основание позиционной системы счисления — количество различных цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления.

Логика – наука, изучающая законы и формы мышления. Алгебра логики это математический аппарат , с помощью которого записывают, упрощают, преобразовывают и вычисляют логические высказывания. Это раздел математики, который изучает высказывания с точки зрения их логических значений и логических (операций)связок. Впервые АЛ, как математический аппарат возникла в середине 19 века в трудах английского математика Джорджа Буля и с тех пор носит название «булева алгебра».

Логическое высказывание это любое повествовательное предложение, в отношение которого можно сказать однозначно истинно оно или ложно. Рим – столица Италии (истина), 5 – четное число (ложь). Кроме того, в АЛ используются и сложные высказывания, которые содержат несколько простых мыслей, соединенных между собой (связками) логическими операциями.

Каждая логическая связка рассматривается как операция над логическими высказываниями и имеет свое название и обозначение:

НЕ - Операция, выражаемая словом "не", называется отрицанием и обозначается чертой над высказыванием (или знаком  ). Высказывание истинно, когда A ложно, и ложно, когда A истинно. Пример. "Луна - спутник Земли" (А); "Луна - не спутник Земли" ( ).

И - Операция, выражаемая связкой "и", называется конъюнкцией (лат. conjunction - соединение) или логическим умножением и обозначается точкой "  " (может также обозначаться знаками или &). Высказывание А . В истинно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В истинны. Например, высказывание: "10 делится на 2 и 5 больше 3" истинно, а высказывания : "10 делится на 2 и 5 не больше 3", "10 не делится на 2 и 5 больше 3", "10 не делится на 2 и 5 не больше 3" - ложны.

ИЛИ - Операция, выражаемая связкой "или" (в неисключающем смысле этого слова), называется дизъюнкцией (лат. disjunctio - разделение) или логическим сложением и обозначается знаком v (или плюсом). Высказывание А v В ложно тогда и только тогда, когда оба высказывания А и В ложны. Например, высказывание "10 не делится на 2 или 5" ложно, а высказывание "10 делится на 2 или 10 делится на 3", - истинно.

Логический элемент компьютера - это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию.

Логическими элементами компьютеров являются электронные схемы И, ИЛИ, НЕ, (называемые также вентилями), а также триггер. Имеется один или несколько входов и один выход.

Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую функцию, но не указывает на то, какая именно электронная схема в нем реализована. Это упрощает запись и понимание сложных логических схем.

Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.

Таблица истинности - это табличное представление логической схемы (операции), в котором перечислены все возможные сочетания значений входных сигналов (операндов) и соответствующие им значения выходного сигнала (результата операции) для каждого из этих сочетаний.

Рис.1

Схема И

Схема И реализует конъюнкцию двух или более логических значений. Условное обозначение на структурных схемах схемы И с двумя входами представлено на рис 1.

Таблица истинности схемы И

x	y	x*y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Единица на выходе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы. Когда хотя бы на одном входе будет ноль, на выходе также будет ноль.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается соотношением: z = x . y

(читается как "x и y"). Операция конъюнкции на структурных схемах обозначается знаком "&" (читается как "амперсэнд"), являющимся сокращенной записью английского слова and.

Рис. 2

Схема ИЛИ

Схема  ИЛИ  реализует дизъюнкцию двух или более логических значений. Когда хотя бы на одном входе схемы  ИЛИ  будет единица, на её выходе также будет единица.

Условное обозначение на структурных схемах схемы ИЛИ с двумя входами представлено на рис.2. Обозначение - знак "1" на схеме Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается соотношением: z = x v y (читается как "x или y").

Таблица истинности схемы ИЛИ

x	y	x+y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Рис. .3

Схема НЕ

Схема НЕ (инвертор) реализует операцию отрицания. Связь между входом x этой схемы и выходом z можно записать соотношением z =  , где читается как "не x" или "инверсия х".

Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1, на выходе 0. Условное обозначение на структурных схемах инвертора - на рисунке 3

Таблица истинности схемы НЕ

x
0	1
1	0

 

Изучить:  1. Логический элемент компьютера.

                   2. Основание позиционной системы счисления

                   3. Таблица истинности.

07.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Принципы обработки информации при помощи компьютера.

Принципы обработки информации компьютером.

 

Информационные процессы являются предметом информатики.

Передача, обработка и хранение информации происходит в форме сигналов или знаков.

Сигналы: можно разделить на несколько типов:

-                  по физической природе (электромагнитный, световой, тепловой, звуковой, биохимический);

-                  по способу восприятия (зрительный, слуховой, осязательный, вкусовой, болевой, физиологический).

Знаками можно считать алфавит любого языка, знаки языка жестов, любые коды и шифры, ноты и т.д.

Рассмотрим по отдельности передачу, обработку и хранение информации.

Обработка информации – это получение одних информационных объектов из других путем выполнения некоторых действий.

Развитие человечества не было бы возможно без сохранения знаний. В результате мы так много знаем о минувших веках. Человеческий разум является самым совершенным инструментом познания мира. А память человека – великолепное устройство для хранения полученной информации.

Чтобы информация стала достоянием многих людей, необходимо иметь возможность хранить её помимо памяти одного человека. Необходим какой-либо материальный объект, предназначенный для хранения информации – носитель информации. Хранение информации – это её накопление на различных носителях.

Благодаря гибкости компьютеры могут взаимодействовать не только с человеком, но и с любыми другими техническими устройствами, в том числе и с другими компьютерами — так образуются компьютерные сети. Именно благодаря неограниченным возможностям работы с любыми устройствами компьютер и стал универсальным прибором, способным выполнять столь разнородные функции, как регистрация, хранение, обработка, прием, передача и воспроизведение данных.

Принципы обработки информации компьютером.

Принципы Джона фон Неймана для компьютера        сначала с помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа;

•        устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция программы, и организует ее выполнение (арифметические или логические операции, чтение данных с внешних устройств или из памяти, вывод данных на внешние устройства или запись в память);

•        переход на следующую (или заданную) ячейку памяти и выполнение следующей инструкции;  повторение предыдущих шагов.

 

Главные элементы концепции:

1.     двоичное кодирование информации;

2.     программное управление;

3.     принцип хранимой программы;

4.     принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.

 

С тех пор структуру (архитектуру) современных компьютеров часто называют неймановской. Это в полной мере относится и к персональным компьютерам как инструменту школьной информатики.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА

 

Персональный компьютер (ПК) в своём минимально необходимом составе согласно этой схеме включает:

•        основные устройства ввода: клавиатуру и манипулятор «мышь»;

•        основное устройство вывода: монитор;

•        центральная часть располагается в системном блоке;

•        внешняя память располагается на носителях – дисках и приводится в действие специальными приводами – дисководами;

•        в единую конфигурацию все части ПК соединены с помощью устройств сопряжения.

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно магистрально-модульному принципу все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

 

Принцип открытой архитектуры предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору).

 

 

Таким образом может быть организовано автоматическое (без вмешательства человека) выполнение всех инструкций программы. Затем результаты выполненной программы должны быть выведены на внешние устройства (экран дисплея, листы бумаги принтера или внешняя память), и компьютер переходит в режим ожидания сигналов внешних устройств. Любой вариант процесса обработки информации происходит по следующей схеме (рис.

3):

 

Рис. 3 Общая схема процесса обработки информации

 

В любом случае можно говорить о том, что в процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных — исходной информации; требуется получить некоторые результаты — итоговую информацию. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Тот объект или субъект, который осуществляет обработку, может быть

назван исполнителем обработки. Исполнитель может быть человеком, а» может быть специальным техническим устройством, в том числе компьютером.

Обычно обработка информации — это целенаправленный процесс. Для успешного выполнения обработки информации исполнителю должен быть известен способ обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужною результата. Описание такой последовательности действий в информатике принято называть алгоритмом обработки.

Примеры ситуаций, связанных с обработкой информации. Такие ситуации можно разделить на два типа.

Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний.

К этому типу обработки относится решение математических задач. Например, даны две стороны треугольника и угол между ними, требуется определить все остальные параметры треугольника: третью сторону, углы, площадь, периметр. Способ обработки, т.е. алгоритм решения задачи, определяется математическими формулами, которые должен знать исполнитель.

К первому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т.п.

Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания.

К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой. Изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики является кодирование. Кодирование — это преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры).

Другой вид обработки информации — структурирование данных. Структурирование связано с внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Расположение данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование табличного или (графового представления — все это примеры структурирования. Еще один важный вид обработки информации —  поиск. 

Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, и можно построить оптимальный алгоритм.

 

Изучить:  1. Дайте определение понятию  «обработка информации».

                   2. Перечислите принципы Джона фон Неймана для компьютера.

                   3. Перечислите устройства, входящие в минимально необходимый состав компьютера.

 

07.02.2022
03.02.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации.

Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации

При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом, а в компьютер поступает его двоичный код. С помощью восьми битов (1 байт) можно закодировать 256 (2⁸) различных последовательностей из 8 нулей и единиц. Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. При выводе символа на экран происходит обратный процесс — декодирование, т.е. преобразование кода символа в его изображение.

В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (англ. — American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информацией). Поддерживает кодирование 128 буквенно-цифровых символов.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы разработчикам аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но используются для функций управления (например, возврата каретки или возврата на один символ).

Национальные стандарты кодировочных таблиц включают международную часть кодовой таблицы без изменений, а во второй половине содержат коды национальных алфавитов, символы псевдографики и некоторые математические знаки.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Базовая таблица кодировки ASCII приведена в табл. 4.

Наиболее распространенной в настоящее время является кодировка Windows 1251 (см. табл. 5), с учетом широкого использования операционных систем и других продуктов этой компании в России.

Таблица 4. Базовая таблица кодировки ASCII

sp 32	! 33	« 34	# 35	$ 36	% 37	& 38	? 39	( 40	) 41	* 42	+ 43	44	45	46	/ 47
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9		*	<	=	>	?
48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62	63
@	А	В	С	D	Е	F	G	Н	I	J	К	L	M	N	0
64	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74	75	76	77	78	79
Р	Q	R	S	Т	и	V	W	X	Y	Z	[		]	Л
80	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95
'	а	Ь	С	d	е	f	g	h	i	j	k	1	m	n	0
96	97	98	99	100	101	102	103	104	105	106	107	108	109	110	111
Р	q	г	S	t	и	V	w	X	У	z	{	|	}	~
112	113	114	115	116	117	118	119	120	121	122	123	124	125	126

 

ъ 128	Г 129	130	г 131	132	133	t 134	.L	€ 136	%0 137	Л> 138	<  139	Н> 140	К 141	Ъ 142	Ц 143
ъ	4	’	“	”	•	-	—	?	тм	л»	>	н>	к	h	1Д
144	145	146	147	148	149	150	151	152	153	154	155	156	157	158	159
	У	У	J	а	Г	1 1	§	Е	©	е	«	-	-	®	I
160	161	162	163	164	165	166	167	168	169	170	171	172	173	174	175
О	±	I	i	г	Р	11		е	№	е	»	j	S	S	I
176	177	178	179	180	181	182	183	184	185	186	187	188	189	190	191
А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	3	И	Й	К	Л	М	Н	О	П
192	193	194	195	196	197	198	199	200	201	202	203	204	205	206	207
Р	С	Т	У	Ф	X	Ц	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь	Э	Ю	Я
208	209	210	211	212	213	214	215	216	217	218	219	220	221	222	223
а	б	в	г	д	е	ж	3	и	й	к	л	м	н	о	п
224	225	226	227	228	229	230	231	232	233	234	235	236	237	238	239
Р	с	т	У	Ф	X	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
240	241	242	243	244	245	246	247	248	249	250	251	252	253	254	255

В 1991 г. появился новый международный стандарт Unicode — 16-разрядная система кодирования, совместимая с системой ASCII. В Unicode под один символ отводится не один байт, а два, поэтому с его помощью можно закодировать не 256, а 65 536 различных символов. Полная спецификация стандарта Unicode охватывает символы различных письменностей: латинской, кириллической, греческой, а также языков, использующих иероглифы, например китайского и японского.

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой и дискретной формах. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем величина изменяется скачкообразно. Примеры аналогового и дискретного представлений информации помещены в табл. 6.

Таблица 6. Примеры аналогового и дискретного представлений информации

Тип информации	Аналоговое представление	Дискретное представление
Графическая	Рисунок ребенка, в котором цвет меняется непрерывно	Изображение, напечатанное с помощью струйного принтера (состоит из отдельных точек разного цвета)
Звуковая	Разговор по телефону (голос человека меняет свою форму непрерывно)	Звуковой компакт-диск (звуковая дорожка содержит участки с различной отражающей способностью)

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, т.е. разбиения непрерывного графического изображения (звукового сигнала) на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование — присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация — это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кода.

В процессе кодирования изображения производится пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные точки, образующие характерный узор, называемый растром.

Качество кодирования зависит от размера точки (чем меньше размер точки, тем качество выше) и от цветовой палитры — количества цветов (чем больше количество, тем выше качество изображения). Для представления черно-белых изображений используется 256 градаций серого цвета. Таким образом, для кодирования яркости любой точки достаточно восьмиразрядного двоичного кода.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). Такая система кодирования называется системой RGB — по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для чернобелых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче, чем больше частота, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация (рис. 11).

Рис. 11. Дискретизация звукового сигнала

Дискретизацией называется процесс превращения исходного звукового сигнала в цифровую форму, в которой он хранится для последующего воспроизведения.

При этом звуковая волна разбивается на мелкие временные участки, для каждого из которых устанавливается значение амплитуды. На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность «ступенек», каждой из которых присваивается значение уровня громкости. Чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем более качественным будет звучание.

Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодировки звука. Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле N=2¹⁶=65 536. Таким образом, современные звуковые карты обеспечивают кодирование 65 536 уровней сигнала. Каждому значению амплитуды присваивается 16-битный код.

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. частотой дискретизации. Чем большее количество измерений проводится в 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Глубина кодирования звука —- это количество информации, которое необходимо для кодирования дискретных уровней громкости цифрового звука. Если известна глубина кодирования, то количество уровней громкости цифрового звука можно рассчитывать по общей формуле N = 2¹. Например, пусть глубина кодирования звука составляет 16 бит, в таком случае количество уровней громкости звука равно: N = 2¹ = 2¹⁶ = 65 536.

В процессе кодирования каждому уровню громкости звука присваивается свой 16-битовый двоичный код, наименьшему уровню звука будет соответствовать код 0000000000000000, а наибольшему — 1111111111111111.

Частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 кГц до 48 кГц. При частоте 8 кГц качество дискретизированного звукового сигнала соответствует качеству радиотрансляции, а при частоте 48 кГц — качеству звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стереорежимы.

Чем больше частота дискретизации и глубина кодирования звука, тем более качественным будет звучание оцифрованного звука и тем лучше можно приблизить оцифрованный звук к оригинальному звучанию.

Попробуем оценить информационный объем стереоаудиофайла длительностью звучания 1 секунда при высоком качестве звука (16 бит, 48 кГц). Для этого количество бит нужно умножить на количество выборок в 1 секунду и умножить на 2 (стерео):

Пример 1. 

Чему будет равен информационный объем фразы «Ученье — свет, а неученье — тьма.» при кодировании (Unicode)?

Решение:

В кодировке Unicode на каждый символ отводится 2 байт = 16 бит. Подсчитаем число символов в заданной фразе, учитывая буквы, пробелы и знаки препинания (тире, запятую, точку). Всего символов — 33. Вычислим объем фразы: 33 (символа) • 2 (байт) = 66 байт = 528 бит.

Пример 2.

Растровое изображение размером 64 х 64 пикселя занимает 4 Кбайт памяти. Найдите чему равно максимальное количество цветов, используемых в изображении.

Решение:

Сначала узнаем, сколько битовых разрядов используется для кодирования цвета одного пикселя. Всего пикселей 64 х 64 = 4096. Объем памяти 4 Кбайт = 4096 байт. Получается, что на кодирование цвета каждого пикселя отводится 1 байт памяти, т. е. 8 битов. Далее обращаемся к формуле, связывающей количество двоичных разрядов (Y) для кодирования цвета с количеством цветов (N). N = 2^Y. В нашем примере N = 2^Y = 2⁸ = 256. Итак, каждый пиксель может иметь один цвет из 256.

Изучить:  1. Расскажите, в чем заключается процесс кодирования и декодирования информации.

                   2. В чем разница между дискретным и аналоговым представлением информации?

                   3. В чем заключается процесс дискретизации?

                    4. Каким образом кодируется звуковой сигнал?

02.02.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Алфавитный подход к определению количества информации.

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.

Информационная емкость знака. Представим себе, что необходимо передать информационное сообщение по каналу передачи информации от отправителя к получателю. Пусть сообщение кодируется с помощью знаковой системы, алфавит которой состоит из N знаков {1, ..., N}. В простейшем случае, когда длина кода сообщения составляет один знак, отправитель может послать одно из N возможных сообщений "1", "2", ..., "N", которое будет нести количество информации I.

Формула (1.1) связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение. Тогда в рассматриваемой ситуации N - это количество знаков в алфавите знаковой системы, а I - количество информации, которое несет каждый знак:

N = 2^I.

С помощью этой формулы можно, например, определить количество информации, которое несет знак в двоичной знаковой системе:

N = 2 => 2 = 2^I => 2¹ = 2^I => I=1 бит.

Таким образом, в двоичной знаковой системе знак несет 1 бит информации. Интересно, что сама единица измерения количества информации "бит" (bit) получила свое название ОТ английского словосочетания "Binary digiT" - "двоичная цифра".

Информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит.

Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак. В качестве примера определим количество информации, которое несет буква русского алфавита. В русский алфавит входят 33 буквы, однако на практике часто для передачи сообщений используются только 32 буквы (исключается буква "ё").

С помощью формулы (1.1) определим количество информации, которое несет буква русского алфавита:

N = 32 => 32 = 2^I => 2⁵ = 2^I => I=5 битов.

Таким образом, буква русского алфавита несет 5 битов информации (при алфавитном подходе к измерению количества информации).

Количество информации, которое несет знак, зависит от вероятности его получения. Если получатель заранее точно знает, какой знак придет, то полученное количество информации будет равно 0. Наоборот, чем менее вероятно получение знака, тем больше его информационная емкость.

В русской письменной речи частота использования букв в тексте различна, так в среднем на 1000 знаков осмысленного текста приходится 200 букв "а" и в сто раз меньшее количество буквы "ф" (всего 2). Таким образом, с точки зрения теории информации, информационная емкость знаков русского алфавита различна (у буквы "а" она наименьшая, а у буквы "ф" - наибольшая).

Количество информации в сообщении. Сообщение состоит из последовательности знаков, каждый из которых несет определенное количество информации.

Если знаки несут одинаковое количество информации, то количество информации I_c в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации I_з, которое несет один знак, на длину кода (количество знаков в сообщении) К:

I_c = I_з × K

Так, каждая цифра двоичного компьютерного кода несет информацию в 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры - в 3 бита и т. д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного компьютерного кода 

Вводится понятие ценности информации и демонстрируются различные варианты понятия макси-мина ( наилучшего гарантированного результата) в зависимости от информированности об обстановке операций. Излагаются необходимые условия максимина и примеры его определения для ряда моделей операций, имеющих не только учебный характер.Понятие ценности информации, вводимое в настоящей главе, связывает шенноновскую теорию информации с теорией стастисти-ческих решений. В последней теории основным является понятие средних потерь или риска, которое характеризирует качество принимаемых решений. Ценность информации специализируется как та максимальная польза, которую данное количество информации способно принести в деле уменьшения средних потерь. Такое определение ценности информации оказывается связанным с формулировкой и решением определенных условных вариационных задач. Ввести понятие ценности информации можно тремя родственными способами, выбирая за основу хартлиевское, больцмановское или шенноновское количество информации. При выборе шеннонов-ского количества информации нужно решать третью вариационную задачу. Между указанными определениями существует известная связь, и одно понятие может служить удобной заменой другого. Все эти понятия характеризуют определенный объект - бейесов-скую систему, который наряду с каналом является важнейшим объектом исследования теории информации.

Таким образом, понятие ценности информации, введенное в предыдущем разделе, шире понятия сложности и, в сущности, включает сложность. Пользуясь понятием ценности, можно преодолеть трудность, связанную с тем, что в эволюции может происходить не усложнение, но упрощение.

Важно отметить, что понятие ценности информации, используемой при контроле функционирования АС, является многогранным и в значительной мере субъективным. Многогранность понятия определяется, с одной стороны, степенью соответствия получаемой информации конкретной задаче контроля, а с другой - возможностью, целесообразностью и своевременностью ее получения. Так, например, интуитивно ясно, что состояние сложной энергетической системы определяется уровнем вырабатываемой или аккумулируемой энергии.

 

Мы видим, что понятие сложности сходно с понятием ценности информации, рассмотренным в предыдущем параграфе.

Для того чтобы правильно ставить такого рода вопросы, необходимо ввести понятие ценности информации, и это в дальнейшем будет сделано в полном соответствии с проводимыми здесь идеями о сравнении эффективности стратегий вообще.

Таким образом, последнее условие ( хотя оно часто и не принимается во внимание) имеет по существу главное определяющее значение в формулировке понятия ценности информации.

Уменьшение избыточной информации может быть выполнено на основании анализа ценности информации для управления. Как известно, понятие ценности информации не вытекает из самой теории информации, основанной на статистической трактовке вопросов.

Здесь не рассматривается генерация информации и ее инструктирующее значение, определяющее ту или иную биологическую функцию носителя информации. При исследовании развивающейся и эволюционирующей системы необходимо ввести понятие ценности информации для реализации конкретного процесса, эквивалентное ее программирующему, инструктирующему, значению. Ценность информации выражает ее содержание, тогда как количество информации не имеет отношения к ее содержанию. Содержание можно оценить лишь применительно к определенным физическим процессам.

В общем случае работа динамической биологической системы означает реализацию инструктивного, программирующего значения информации, содержащейся в конечном счете в биологических макромолекулах нуклеиновых кислот и белков. Модельное описание такой системы действительно требует понятия ценности информации как инструктирующего фактора. Такое понятие, вообще говоря, не может быть универсальным. Оно должно выражаться в строгих физико-математических терминах применительно к конкретным биологическим процессам. Эйген вводит понятие селективной ценности, характеризующей кинетику матричного синтеза биологических макромолекул. Изложение этой теории и некоторых других вопросов, связанных с понятием ценности информации в биологии, дано в гл

Показатели качества информации

Показатели качества информации

Информация в системе управления является и предметом труда, и продуктом труда, поэтому от ее качества существенно зависят эффективность и качество функционирования системы.

Качество информации можно определить как совокупность свойств, обусловливающих возможность ее использования для удовлетворения определенных в соответствии с ее назначением потребностей.

Рекомендуется выделять следующие основные виды показателей качества промышленной продукции:

□ показатели назначения, характеризующие полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливающие область ее применения;

U показатели надежности и долговечности, характеризующие одноименные е.нойства изделий в конкретных условиях их использования;

L) показатели технологичности, обусловливающие высокую производительность труда при изготовлении и ремонте продукции;

U эргономические показатели, учитывающие комплекс физиологических, психологических, антропометрических параметров человека;

L) эстетические показатели, характеризующие такие свойства продукции, как иi>iразительность, гармоничность, соответствие среде, стилю и т. п.;

U показатели стандартизации и унификации продукции;

U патентно-правовые показатели, характеризующие патентную чистоту изделий и степень его патентной защиты в стране;

U показатели экономические, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции, а также экономическую эффективность эксплуатации.

Однако информация — весьма своеобразная, не материальная продукция, поэтому применить к ней в полном объеме данные рекомендации невозможно. Анализируя возможность использования названных видов показателей качества, можно сформулировать систему основных показателей качества экономической информации.

Возможность и эффективность использования информации для управления обусловливается такими ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, своевременность, устойчивость, точность, достоверность, актуальность и ценность.

Репрезентативность

Репрезентативность — правильность, качественная адекватность отражения заданных свойств объекта. Репрезентативность информации зависит от правильности ее отбора и формирования. Важнейшее значение при этом приобретают: верность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие, отображаемое показателем; обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления; правильность методики измерения и алгоритма формирования экономического показателя. Нарушение репрезентативности информации приводит нередко к существенным ее погрешностям, называемым чаще всего алгоритмическими.

Содержательность

Содержательность информации — это ее удельная семантическая емкость, равная отношению количества семантической информации в сообщении к объему данных, его отображающих, то есть S = IC/VA. С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы, так как для передачи одних и тех же сведений требуется преобразовы-иать меньший объем данных. Наряду с содержательностью можно использовать и показатель информативности, характеризующийся отношением количества синтаксической информации (по Шеннону) к объему данных — Y = I/V&. Поскольку в правильно организованных системах управления количество семантической информации пропорционально, а часто и равно количеству синтаксической информации в сообщении, то значение S часто может характеризоваться значением Y.

Достаточность

Достаточность {полнота) экономической информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного управленческого решения набор экономических показателей. Понятие достаточности информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, то есть недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижают эффективность управления; наивысшим качеством обладает именно полная информация.

Доступность

Доступность информации для восприятия при принятии управленческого решения обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Так, назначением вычислительной системы является увеличение ценности информации путем согласования ее с тезаурусом пользователя, то есть преобразование ее к доступной и удобной для восприятия пользователем форме.

Актуальность

Актуальность информации — это свойство информации сохранять свою полезность (ценность) для управления во времени. Измеряется актуальность A(f) степенью сохранения начальной ценности информации Z(t0) в момент времени t ее использования:

A(t) = Z(t)/Z(t0),

где Z(t) — ценность информации в момент времени t

Актуальность зависит от статистических характеристик отображаемого объекта (от динамики изменения этих характеристик) и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность

Своевременность — это свойство информации, обеспечивающее возможность ее использования в заданный момент времени. Несвоевременная информация приводит к экономическим потерям и в сфере управления, и в сфере производства. Причиной, обусловливающей экономические потери от несвоевременности в сфере управления, является нарушение установленного режима решения функциональных задач, а иногда и их алгоритмов. Это приводит к увеличению стоимости решения задач вследствие снижения ритмичности, увеличения простоев и сверхурочных работ и т. п. в сфере материального производства. Потери от несвоевременности информации связаны со снижением качества управленческих решений, принятием решения на базе неполной информации или информации некачественной. Своевременной является такая информация, которая может быть учтена при выработке управленческого решения без нарушения регламента, поступающая в систему управления не позже назначенного момента времени.

Точность

Точность информации — это степень близости отображаемого информацией значения и истинного значения данного параметра. Для экономических показателей, отображаемых цифровым кодом, известны четыре классификационных понятия точности:

□ формальная точность, измеряемая значением единицы младшего разряда числа, которым показатель представлен;

□ реальная точность, определяемая значением единицы последнего разряда числа, верность которого гарантируется;

□ достижимая точность — максимальная точность, которую можно получить в данных конкретных условиях функционирования системы;

□ необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя и обеспечивающая правильность принимаемого управленческого решения.

Достоверность

Достоверность информации — свойство информации отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, то есть вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности. Наряду с понятием «достоверность информации», существует понятие «достоверность данных», то есть информации, рассматриваемой в синтаксическом аспекте. Под достоверностью данных понимается их безошибочность; измеряемая вероятностью появления ошибок в данных. Недостоверность данных может не повлиять на объем данных, а может даже и увеличить его, в отличие от недостоверности информации, всегда уменьшающей ее количество.

Устойчивость

Устойчивость информации — свойство результатной информации реагировать на изменения исходных данных, сохраняя необходимую точность. Устойчивость информации, как и ее репрезентативность, обусловлена в первую очередь методической правильностью ее отбора и формирования.

Ценность

Ценность экономической информации — комплексный показатель ее качества, ее мера на прагматическом уровне. Ценность экономической информации определяется эффективностью осуществляемого на ее основе экономического управления.

Успешное внедрение информационных технологий связано с возможностью их типизации. Конкретная информационная технология обладает комплексным составом компонентов, поэтому целесообразно определить ее структуру и состав.

Конкретная информационная технология определяется в результате компиляции и синтеза базовых технологических операций, специализированных технологий и средств реализации.

Технологический процесс - часть информационного процесса, содержащая действия (физические, механические и др.) по изменению состояния информации.

Информационная технология базируется на реализации информационных процессов, разнообразие которых требует выделения базовых, характерных для любой информационной технологии.

Базовый технологический процесс основан на использовании стандартных моделей и инструментальных средств и может быть использован в качестве составной части информационной технологии. К их числу можно отнести: операции извлечения, транспортировки, хранения, обработки и представления информации.

Среди базовых технологических процессов выделим:

извлечение информации;

транспортирование информации;

обработку информации;

хранение информации;

представление и использование информации.

Процесс извлечения информации связан с переходом от реального представления предметной области к его описанию в формальном виде и в виде данных, которые отражают это представление.

В процессе транспортирования осуществляют передачу информации на расстояние для ускоренного обмена и организации быстрого доступа к ней, используя при этом различные способы преобразования.

Процесс обработки информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов», путем выполнения некоторых алгоритмов; он является одной из основных операций, выполняемых над информацией и главным средством увеличения ее объема и разнообразия.

Процесс хранения связан с необходимостью накопления и долговременного хранения данных, обеспечением их актуальности, целостности, безопасности, доступности.

Процесс представления и использования информации направлен на решение задачи доступа к информации в удобной для пользователя форме.

Базовые информационные технологии строятся на основе базовых технологических операций, но кроме этого включают ряд специфических моделей и инструментальных средств. Этот вид технологий ориентирован на решение определенного класса задач и используется в конкретных технологиях в виде отдельной компоненты. Среди них можно выделить:

мультимедиа-технологии;

геоинформационные технологии;

технологии защиты информации;

CASE-технологии;

телекоммуникационные технологии;

технологии искусственного интеллекта.

Специфика конкретной предметной области находит отражение в специализированных информационных технологиях, например, организационное управление, управление технологическими процессами, автоматизированное проектирование, обучение и др. Среди них наиболее продвинутыми являются следующие информационные технологии:

организационного управления (корпоративные информационные технологии);

в промышленности и экономике;

в образовании;

автоматизированного проектирования.

Аналогом инструментальной базы (оборудование, станки, инструмент) являются средства реализации информационных технологий, которые можно разделить на методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные.

CASE-технология (Computer Aided Software Engineering - Компьютерное Автоматизированное Проектирование Программного обеспечения) является своеобразной «технологической оснасткой», позволяющей осуществить автоматизированное проектирование информационных технологий.

Методические средства определяют требования при разработке, внедрении и эксплуатации информационных технологий, обеспечивая информационную, программную и техническую совместимость. Наиболее важными из них являются требования по стандартизации.

Информационные средства обеспечивают эффективное представление предметной области, к их числу относятся информационные модели, системы классификации и кодирования информации (общероссийские, отраслевые) и др.

Математические средства включают в себя модели решения функциональных задач и модели организации информационных процессов, обеспечивающие эффективное принятие решения. Математические средства автоматически переходят в алгоритмические, обеспечивающие их реализацию.

Технические и программные средства задают уровень реализации информационных технологий как при их создании, так и при их реализации.

Таким образом, конкретная информационная технология определяется в результате компиляции и синтеза базовых технологических операций, отраслевых технологий и средств реализации.

Изучить:  1. Что такое количество информации?

                  2. Что такое количество алфавит?

                  3. Что называют мощностью алфавита?

02.02.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Универсальность дискретного (цифрового) представления информации.

1.    Универсальность дискретного (цифрового) представления информации.

Существует два принципиально отличных способа представления информации: непрерывный и дискретный.

Если некоторая величина, несущая информацию, в пределах заданного интервала может принимать любое значение, то она называется непрерывной (аналоговой). Наоборот, если величина способна принимать только конечное число значений в пределах интервала, она называется дискретной.

Хорошим примером, демонстрирующим различия между непрерывными и дискретными величинами, могут служить целые и вещественные числа. В частности, между значениями 2 и 4 имеется всего одно целое число, но бесконечно много вещественных (включая знаменитое p).

Сама по себе информация не является непрерывной или дискретной: таковыми являются лишь способы ее представления. Например, давление крови можно с одинаковым успехом измерять аналоговым или цифровым прибором.

Принципиально важным отличием дискретных данных от непрерывных является конечное число их возможных значений. Благодаря этому каждому из них может быть поставлен в соответствие некоторый знак (символ) или, что для компьютерных целей гораздо лучше, определенное число. Иными словами, все значения дискретной величины могут быть тем или иным способом пронумерованы.

Достоинства дискретного (цифрового)  представления информации:

·       простота

·       удобство физической реализации

·       универсальность представления любого вида информации

·       уменьшение избыточности сообщения

·       обеспечение защиты от случайных искажений или нежелательного доступа.

2.    Кодирование информации

Преобразование информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую называется кодированием.

Средством кодирования служит таблица соответствия знаковых систем, которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем. В процессе обмена информацией часто приходится производить операции кодирования и декодирования информации. При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре происходит кодирование знака, то есть преобразование его в компьютерный код. При выводе знака на экран монитора или принтер происходит обратный процесс - декодирование, когда из компьютерного кода знак преобразуется в его графическое изображение.

Выбор способа представления информации в соответствии с поставленной задачей.

Язык как знаковая система. Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), то есть информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов).

Последовательности символов алфавита в соответствии с правилами грамматики образуют основные объекты языка — слова. Правила, согласно которым образуются предложения из слов данного языка, называются синтаксисом. Необходимо отметить, что в естественных языках грамматика и синтаксис языка формулируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, так как такие правила складывались исторически.

Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки (системы счисления, язык алгебры, языки программирования и др.). Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

Например, системы счисления можно рассматривать как формальные языки, имеющие алфавит (цифры) и позволяющие не только именовать и записывать объекты (числа), но и выполнять над ними арифметические операции по строго определенным правилам.

Некоторые языки используют в качестве знаков не буквы и цифры, а другие символы, например химические формулы, ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе) и др.

Знаки могут - иметь различную физическую природу.

Например, для представления информации с использованием языка в письменной форме используются знаки, которые являются изображениями на бумаге или других носителях, в устной речи в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представляются в форме последовательностей электрических импульсов (компьютерных кодов).

3.    Двоичное кодирование информации

В компьютере для представления информации используется двоичное кодирование, так как удалось создать надежно работающие технические устройства, которые могут со стопроцентной надежностью сохранять и распознавать не более двух различных состояний (цифр):

·       электромагнитные реле (замкнуто/разомкнуто), широко использовались в конструкциях первых ЭВМ;

·       участок поверхности магнитного носителя информации (намагничен/размагничен);

·       участок поверхности лазерного диска (отражает/не отражает);

·       триггер (см. п. 3.7.3), может устойчиво находиться в одном из двух состояний, широко используется в оперативной памяти компьютера.

Все виды информации в компьютере кодируются на машинном языке, в виде логических последовательностей нулей и единиц.

Цифры двоичного кода можно рассматривать как два равновероятных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.

Даже сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания BInary digiT (двоичная цифра).

Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры — в 3 бита и так далее. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Дискретизация — это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

Двоичное кодирование текстовой информации. Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации, равное 1 байту, то есть I = 1 байт = 8 битов.

Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации.

Если рассматривать символы как возможные события, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать: N = 2I= 28 = 256

Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и пр.

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертаниям, а компьютер - по их кодам.

Изучить:  1. Универсальность дискретного (цифрового) представления информации.

                                2. Кодирование информации.

                                3. Двоичное кодирование информации. 

31.01.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Информационные объекты различных видов.

Информационные объекты различных видов

Информационный объект – обобщающее понятие, описывающее различные виды объектов; это предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств.

Простые информационные объекты: звук, изображение, текст, число. Комплексные (структурированные) информационные объекты: элемент, база данных, таблица, гипертекст, гипермедиа.

Информация содержится везде. Дерево содержит собственную генетическую информацию, и только благодаря этой информации от семечка берёзы вырастает только берёза. Для деревьев источником информации является воздух, именно по уровню состояния воздуха дерево может определить время распускания почек. Перелетные птицы знают свой маршрут перелёта, и каждая стая идёт только своим заданным в генах маршрутом. Стремление зафиксировать, сохранить надолго свое восприятие информации было всегда свойственно человеку. Мозг человека хранит множество информации, и использует для хранения ее свои способы, основа которых — двоичный код, как и у компьютеров. Человек всегда стремился иметь возможность поделиться своей информацией с другими людьми и найти надежные средства для ее передачи и долговременного хранения. Для этого в настоящее время изобретено множество способов хранения информации на внешних (относительно мозга человека) носителях и ее передачи на огромные расстояния.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения:

· графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей;

· звуковая — мир вокруг нас полон звуков, и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 г.

Разновидностью звуковой информации является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

· текстовая— способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв (алфавиты) для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

· числовая— количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

· видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

Для передачи информации на большие расстояния первоначально использовались кодированные световые сигналы, с изобретением электричества — передача закодированного определенным образом сигнала по проводам, позднее — с использованием радиоволн.

Создатель общей теории информации и основоположник цифровой связи Клод Шеннон впервые обосновал возможность применения двоичного кода для передачи информации.

С появлением компьютеров (или, как их вначале называли в нашей стране, ЭВМ — электронные вычислительные машины) вначале появилось средство для обработки числовой информации. Однако в дальнейшем, особенно после широкого распространения персональных компьютеров (ПК), компьютеры стали использоваться для хранения, обработки, передачи и поиска текстовой, числовой, изобразительной, звуковой и видеоинформации. С момента появления первых персональных компьютеров (80-е годы XX века) — до 80 % их рабочего времени посвящено работе с текстовой информацией.

Хранение информации при использовании компьютеров осуществляется на магнитных дисках или лентах, на лазерных дисках (CD и DVD), специальных устройствах энергонезависимой памяти (флэш-память и пр.). Эти методы постоянно совершенствуются, изобретаются новые устройства и носители информации.

Особым видом информации в настоящее время можно считать информацию, представленную в глобальной сети Интернет. Здесь используются особые приемы хранения, обработки, поиска и передачи распределенной информации больших объемов и особые способы работы с различными видами информации.

С помощью компьютера возможно создание, обработка и хранение информационных объектов любых видов, для чего служат специальные программы.

Информационный объект:

· обладает определенными потребительскими качествами (т.е. он нужен пользователю);

· допускает хранение на цифровых носителях в виде самостоятельной информационной единицы (файла, папки, архива);

· допускает выполнение над ним определенных действий путем использования аппаратных и программных средств компьютера.

В таблице приведены основные виды программ и соответствующие информационные объекты, которые с их помощью создаются и обрабатываются.

Программы	Информационные объекты
Текстовые редакторы и процессоры	Текстовые документы
Графические редакторы и пакеты компьютерной графики	Графические объекты: чертежи, рисунки, фотографии
Табличные процессоры	Электронные таблицы
СУБД – системы управления базами данных	Базы данных
Пакеты мультимедийных презентаций	Компьютерные презентации
Клиент-программа электронной почты	Электронные письма, архивы, адресные списки
Программа-обозреватель Интернета (браузер)	Web-страницы, файлы из архивов Интернета

 

Изучить:  1. Что такое информационный объект?

                   2. Основные виды информации. 

                   3. Свойства информационного объекта. 

 

31.01.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Подходы к понятию информации и измерению информации.

Информация. Измерение информации

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает «сведения», «разъяснение», «ознакомление». Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие понятия. В геометрии, например, невозможно выразить содержание базовых понятий «точка», «луч», «плоскость» через более простые понятия. Содержание основных, базовых понятий в любой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путём их сопоставления с содержанием других понятий.

В случае с понятием «информация» проблема его определения ещё более сложна, так как это понятие является общенаучным. Оно используется в различных науках (в информатике, кибернетике, биологии, физике и др.), при этом в каждой науке понятие «информация» связано с различными системами понятий.

Информация в неживой природе. В физике, которая изучает неживую природу, информация является мерой упорядоченности системы по шкале «хаос—порядок». Один из основных законов классической физики утверждает, что замкнутые системы, в которых отсутствует обмен веществом и энергией с окружающей средой, стремятся с течением времени перейти из менее вероятного упорядоченного состояния в наиболее вероятное хаотическое состояние.

В соответствии с такой точкой зрения физики в конце XIX века предсказывали, что нашу Вселенную ждёт «тепловая смерть», т. е. молекулы и атомы равномерно распределятся в пространстве и какие-либо изменения и развитие прекратятся.

Однако современная наука установила, что некоторые законы классической физики, справедливые для макротел, нельзя применять для микро- и мегамира. Согласно современным научным представлениям, наша Вселенная является динамически развивающейся системой, в которой постоянно происходят процессы усложнения структуры.

Таким образом, с одной стороны, в неживой природе в замкнутых системах идут процессы в направлении от порядка к хаосу (в них информация уменьшается). С другой стороны, в процессе эволюции Вселенной в микро- и мегамире возникают объекты со всё более сложной структурой и, следовательно, информация, являющаяся мерой упорядоченности элементов системы, возрастает.

Информация в живой природе. Живые системы в процессе своего развития способны повышать сложность своей структуры, т. е. увеличивать информацию, понимаемую как меру упорядоченности элементов системы. Так, растения в процессе фотосинтеза потребляют энергию солнечного излучения и строят сложные органические молекулы из простых неорганических молекул.

Животные подхватывают эстафету увеличения сложности живых систем, поедают растения и используют растительные органические молекулы в качестве строительного материала при создании ещё более сложных молекул.

Биологи образно говорят, что «живое питается информацией» , создавая, накапливая и активно используя информацию.

Целесообразное поведение живых организмов и выживание популяций животных во многом строятся на основе получения информационных сигналов. Такие сигналы могут иметь различную физическую или химическую природу: звук, свет, запах и др.

Генетическая информация представляет собой набор генов, каждый из которых отвечает за определённые особенности строения и функционирования организма. При этом дети не являются точными копиями своих родителей, так как каждый организм обладает уникальным набором генов, которые определяют различия в строении и функциональных возможностях.

Человек и информация. Человек существует в информационном пространстве, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит её в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми.

Основные информационные процессы это получение, хранение, обработка и передача информации.

   Человек не может жить вне общества. В процессе общения с другими людьми он передаёт и получает информацию в форме сообщений. На заре человеческой истории для передачи информации сначала использовался язык жестов, а затем появилась устная речь. В настоящее время обмен сообщениями между людьми производится с помощью сотен естественных языков (русского, английского и пр.).

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть полной и точной. Получение полной и точной информации о природе, обществе и технике это основная задача современной науки. Процесс систематического научного познания окружающего мира, в котором информация рассматривается как знания, начался с середины XV века после изобретения книгопечатания.

Информация в технике. Функционирование систем управления техническими устройствами связано с процессами получения (приёма), хранения, обработки и передачи информации. Системы управления встроены практически во всю современную бытовую технику, станки с числовым программным управлением, транспортные средства и т. д.

Системы управления могут обеспечивать функционирование технической системы по заданной программе. Например, системы программного управления обеспечивают выбор режимов стирки в стиральной машине, обработки детали на станке с программным управлением и т. д.

В некоторых случаях главную роль в процессе управления выполняет человек, в других управление осуществляет встроенный в техническое устройство микропроцессор или подключённый компьютер.

В современном информационном обществе главным ресурсом является информация, использование которой базируется на информационных и коммуникационных технологиях.

 

Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) являются совокупностью методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.

Количество информации как мера уменьшения неопределённости знания. Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знания или, ещё говорят, к уменьшению неопределённости знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределённости нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Чем более неопределённа первоначальная ситуация (больше количество возможных информационных сообщений), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (в большее количество раз уменьшится неопределённость знания).

 Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределённости знания при получении информационных сообщений.

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 произойдёт одно из двух возможных событий — монета окажется в одном из двух положений: «орёл» 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 «орёл» может выпасть 7 раз, а решка З раза, если бросим монету 100 раз, то «орёл» может выпасть 60 раз, а «решка» — 40 раз, если бросим монету 1000 раз, то «орёл» выпадет 520 раз, а «решка» 480 и т. д. В итоге при очень большой серии опытов количества выпаданий «орла» и «решки» практически сравняются.

Перед броском существует неопределённость нашего знания (возможны два события и два возможных информационных сообщения об этих событиях), и как упадёт монета, предсказать невозможно. После броска наступает полная определённость, так как мы видим (получаем зрительное сообщение), что монета в данный момент находится в определённом положении (например, выпал «орёл»). Это сообщение приводит к уменьшению неопределённости нашего знания в два раза, так как из двух возможных равновероятных событий реализовалось одно.

В окружающей действительности достаточно часто встречаются ситуации, когда может произойти некоторое количество

равновероятных событий. Так, при бросании равносторонней четырёхгранной пирамиды существуют 4 равновероятных события, а при бросании шестигранного игрального кубика 6 равновероятных событий.

Чем больше количество возможных событий (информационных сообщений), тем больше начальная неопределённость нашего знания и, соответственно, тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта.

Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределённости знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений  и количество информации, которое несёт полученное сообщение:

Для количественного выражения любой величины необходимо сначала определить единицу измерения.

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределённость знания в два раза. Такая единица носит название бит.

Если вернуться к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределённость уменьшается именно в два раза (из двух возможных событий реализуется одно) и, следовательно, количество полученной информации равно 1 биту.

Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей байт, причём

1 байт = 8 бит 2 ³ бит.

В информатике система образования кратных единиц измерения количества информации использует коэффициент 2 ^п . Кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 Кбайт  2 ¹⁰ байт 1024 байт;

1 Мбайт = 2 ¹⁰ Кбайт - 1024 Кбайт;

1 Гбайт = 2 ¹⁰ Мбайт - 1024 Мбайт.

Определение количества информации на основе уменьшения неопределённости нашего знания рассматривает информацию с точки зрения содержания: её понятности и новизны для человека. С этой точки зрения, в опыте по бросанию монеты одинаковое количество информации содержится и в зрительном образе упавшей монеты, и в коротком сообщении «Орёл», и в длинной фразе «Монета упала на поверхность земли той стороной вверх, на которой изображен орёл».

Алфавитный подход к определению количества информации. При алфавитном подходе к определению количества информации мы отвлекаемся от содержания информации и рассматриваем информационное сообщение как последовательность знаков определённой знаковой системы.

Формула (1.1) связывает между собой количество возможных информационных сообщений л^т и количество информации i, которое несёт полученное сообщение. Тогда в рассматриваемой ситуации — это количество знаков в алфавите знаковой системы, а i количество информации, которое несёт каждый знак:

С помощью данной формулы можно, например, определить количество информации, которое несёт знак в двоичной знаковой системе:

2 ⁱ 2 ¹ - —i = 1 бит.

Таким образом, в двоичной знаковой системе знак несёт 1 бит информации. Интересно, что сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания BInary digiT — «двоичная цифра».

Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несёт один знак.

 

Изучить:  1. Приведите примеры перехода от хаоса к порядку (увеличения информации) в окружающем мире.

                 2. Приведите примеры перехода от порядка к хаосу (уменьшения информации) в окружающем мире.

                    3.  Каковы должны быть свойства информации, представленной в форме знаний?

27.01.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Организация обновления программного обеспечения с использованием сети Интернет.

Организация обновления программного обеспечения с использованием сети Интернет

Любая операционная система, как и программные продукты, через какое-то время после установки должна обновляться. Обновления выпускаются для:

• устранения уязвимости в системе безопасности;
• обеспечения совместимости со вновь появившимися на рынке комплектующими компьютеров;
• оптимизации программного кода;
• повышения производительности всей системы.

Если служба «Центр обновления Windows» включена, и некоторые программные компоненты системы, которые связанны с работой службы обновления, нуждаются в обновлении для ее функционирования, то эти обновления должны устанавливаться перед проверкой, загрузкой и установкой любых других обновлений. Эти обязательные обновления исправляют ошибки, а также обеспечивают усовершенствования и поддерживают совместимость с серверами корпорации Майкрософт, поддерживающими работу службы. Если служба обновления отключена, то получать обновления для операционной системы будет невозможно.

Обновления представляют собой дополнения к программному обеспечению, предназначенные для предотвращения или устранения проблем и улучшения работы компьютера. Обновления безопасности для Windows способствуют защите от новых и существующих угроз для конфиденциальности и устойчивой работы компьютера. Оптимальный способ получения обновлений безопасности - включить автоматическое обновление Windows и всегда оставаться в курсе последних проблем, связанных с безопасностью и предоставить операционной системе самостоятельно заботиться о своей безопасности. В этой статье речь пойдет именно о Центре обновления Windows.

Желательно обновлять компьютер как можно чаще. В этом случае использования автоматического обновления, операционная система Windows устанавливает новые обновления, как только они становятся доступными. Если не устанавливать обновления, то компьютер может подвергнуться риску в плане безопасности или же могут возникнуть нежелательные неполадки в работе Windows или программ.

Каждый день появляется все больше и больше новых вредоносных программ, использующих уязвимости Windows и другого программного обеспечения для нанесения ущерба и получения доступа к компьютеру и данным. Обновления Windows и другого программного обеспечения позволяют устранить уязвимости вскоре после их обнаружения. Если отложить установку обновлений, компьютер может стать уязвимым для таких угроз.

Обновления и программное обеспечение от Microsoft для продуктов Microsoft являются бесплатным предложением от службы поддержки, так что можно не волноваться за то, что с вас будет взиматься дополнительная плата за обеспечение надежности вашей системы. Чтобы узнать, являются ли обновления других программ бесплатными, обращайтесь к соответствующему издателю или изготовителю. При загрузке и установке обновлений различных программ в зависимости от типа подключения к Интернету может взиматься стандартная плата за местные или междугородные телефонные переговоры, а также плата за пользование Интернетом. В связи с тем, что обновления применяются к Windows и установленным на компьютере программам независимо от того, кто ими пользуется, после установки обновлений они будут доступны для всех пользователей компьютера.

Все обновления подразделяются на:

• Важные обновления обеспечивают существенные преимущества в безопасности, конфиденциальности и надежности. Их следует устанавливать сразу же, как только они становятся доступны, и можно выполнять установку автоматически с помощью «Центра обновления Windows».
• Рекомендуемые обновления могут устранять менее существенные проблемы или делать использование компьютера более удобным. Хотя эти обновления не предназначены для устранения существенных недостатков в работе компьютера или программного обеспечения Windows, их установка может привести к заметным улучшениям. Их можно устанавливать автоматически.
• К необязательным обновлениям относятся обновления, драйверы или новое программное обеспечение Майкрософт, делающее использование компьютера более удобным. Их можно устанавливать только вручную.
• К остальным обновлениям можно отнести все обновления, которые не входят в состав важных, рекомендуемых или необязательных обновлений.

В зависимости от типа обновления в «Центре обновления Windows» предлагаются следующие возможности:

• Обновления безопасности. Это открыто распространяемые исправления уязвимостей определенных продуктов. Уязвимости различаются по уровню серьезности и указаны в бюллетене по безопасности Майкрософт как критические, важные, средние или низкие.
• Критические обновления. Это открыто распространяемые исправления определенных проблем, которые связаны с критическими ошибками, не относящимися к безопасности.
• Пакеты обновления. Протестированные наборы программных средств, включающие в себя исправления, обновления безопасности, критические и обычные обновления, а также дополнительные исправления проблем, обнаруженных при внутреннем тестировании после выпуска продукта. Пакеты обновления могут содержать небольшое количество изменений оформления или функций, запрошенных пользователями.

Для обновления программного обеспечения через Интернет рекомендуется включить автоматическое обновление.

Для автоматического обновления программ необходимо войти в систему с учетной записью «Администратор».

Нажмите кнопку Пуск, выберите команду Панель управления и два раза щелкните значок Автоматическое обновление.

Выберите вариант Автоматически (рекомендуется).

Под вариантом Автоматически загружать и устанавливать на компьютер рекомендуемые обновления выберите день и время, когда операционная система Windows должна устанавливать обновления.

Автоматическое обновление обеспечивает установку первоочередных обновлений, которые включают в себя обновления безопасности и другие важные обновления, помогающие защитить компьютер. Также рекомендуется регулярно посещать веб-узел Windows Update (http://www.microsoft.com/) для получения необязательных обновлений, например рекомендованных обновлений программного обеспечения и оборудования, которые помогут улучшить производительность компьютера.

Изучить:  1. Что такое программное обеспечение компьютера?

                   2. Что такое программное обновление? 

                   3. Виды обновлений. 

 

26.01.2022

                                            группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Лицензионные и свободно распространяемые программные продукты.

Лицензионный и свободно распространяемые программные продукты

Программы по их правовому статусу можно разделить на три большие группы: лицензионные, условно бесплатные и свободно распространяемые.

Лицензионные программы. В соответствии с лицензионным соглашением разработчики программы гарантируют её нормальное функционирование в определенной операционной системе и несут за это ответственность.

Лицензионные программы разработчики обычно продают в коробочных дистрибутивах. В коробочке находятся CD-диски, с которых производится установка программы на компьютеры пользователей, и руководство пользователей по работе с программой.

Довольно часто разработчики предоставляют существенные скидки при покупке лицензий на использовании программы на большом количестве компьютеров или учебных заведениях.

Условно бесплатные программы. Некоторые фирмы разработчики программного обеспечения предлагают пользователям условно бесплатные программы в целях рекламы и продвижения на рынок. Пользователю предоставляется версия программы с определённым сроком действия (после истечения указанного срока действия программы прекращает работать, если за неё не была произведена оплата) или версия программы с ограниченными функциональными возможностями (в случае оплаты пользователю сообщается код, включающий все функции программы).

Производители бесплатного программного обеспечения заинтересованы в его широком распространении. К таким программным средствам можно отнести следующие:

 -Свободно распространяемые программы. Многие производители программного обеспечения и компьютерного оборудования заинтересованы в широком бесплатном распространении программного обеспечения. К таким программным средствам можно отнести:

· Новые недоработанные (бета) версии программных продуктов (это позволяет провести их широкое тестирование).

· Программные продукты, являющиеся частью принципиально новых технологий (это позволяет завоевать рынок).

· Дополнения к ранее выпущенным программам, исправляющие найденные ошибки или расширяющие возможности.

· Драйверы к новым или улучшенные драйверы к уже существующим устройствам.

Но какое бы программное обеспечение вы не выбрали, существуют общие требования ко всем группам программного обеспечения:

· Лицензионная чистота (применение программного обеспечения допустимо только в рамках лицензионного соглашения).

· Возможность консультации и других форм сопровождения.

· Соответствие характеристикам, комплектации, классу и типу компьютеров, а также архитектуре применяемой вычислительной техники.

· Надежность и работоспособность в любом из предусмотренных режимов работы, как минимум, в русскоязычной среде.

· Наличие интерфейса, поддерживающего работу с использованием русского языка. Для системного и инструментального программного обеспечения допустимо наличие интерфейса на английском языке.

· Наличие документации, необходимой для практического применения и освоения программного обеспечения, на русском языке.

· Возможность использования шрифтов, поддерживающих работу с кириллицей.

Наличие спецификации, оговаривающей все требования к аппаратным и программным средствам, необходимым для функционирования данного программного обеспечения.

Лицензионное программное обеспечение имеет ряд преимуществ:

Техническая поддержка производителя программного обеспечения. При эксплуатации приобретенного лицензионного программного обеспечения у пользователей могут возникнуть различные вопросы. Владельцы лицензионных программ имеют право воспользоваться технической поддержкой производителя программного обеспечения, что в большинстве случаев позволяет разрешить возникшие проблемы.

· Обновление программ. Производители программного обеспечения регулярно выпускают пакеты обновлений лицензионных программ (patch, service-pack). Их своевременная установка - одно из основных средств защиты персонального компьютера (особенно это касается антивирусных программ). Легальные пользователи оперативно и бесплатно получают все вышедшие обновления.

· Законность и престиж. Покупая нелицензионное программное обеспечение, вы нарушаете закон, так как приобретаете "ворованные" программы. Вы подвергаете себя и свой бизнес риску юридических санкций со стороны правообладателей. У организаций, использующих нелегальное программное обеспечение, возникают проблемы при проверках лицензионной чистоты программного обеспечения, которые периодически проводят правоохранительные органы. За нарушение авторских прав в ряде случаев предусмотрена не только административная, но и уголовная ответственность. Нарушение законодательства, защищающего авторское право, может негативно отразиться на репутации компании. Нелицензионные копии программного обеспечения могут стать причиной несовместимости программ, которые в обычных условиях хорошо взаимодействуют друг с другом.

· В ногу с техническим прогрессом. Управление программным обеспечением поможет определить потребности компании в программном обеспечении, избежать использования устаревших программ и будет способствовать правильному выбору технологии, которая позволит компании достичь поставленных целей и преуспеть в конкурентной борьбе.

· Профессиональные предпродажные консультации. Преимущества приобретения лицензионного программного обеспечения пользователи ощущают уже при его покупке. Продажу лицензионных продуктов осуществляют сотрудники компаний - авторизованных партнеров ведущих мировых производителей программного обеспечения, квалифицированные специалисты. Покупатель может рассчитывать на профессиональную консультацию по выбору оптимального решения для стоящих перед ним задач.

· Повышение функциональности. Если у вас возникнут пожелания к функциональности продукта, вы имеете возможность передать их разработчикам; ваши пожелания будут учтены при выпуске новых версий продукта.

Приобретая нелицензионное программное обеспечение вы очень рискуете.

Административная ответственность за нарушение авторских прав. Согласно статьи 7.12 КоАП РФ 1, ввоз, продажа, сдача в прокат или иное незаконное использование экземпляров произведений или фонограмм в целях извлечения дохода в случаях, если экземпляры произведений или фонограмм являются контрафактными: влечет наложение административного штрафа: на юридических лиц - от 300 до 400 МРОТ с конфискацией контрафактных экземпляров, произведений и фонограмм, а также материалов и оборудования, используемых для их воспроизведения, и иных орудий совершения административного правонарушения.

Уголовная ответственность за нарушение авторских прав. Согласно статьи 146 УК РФ (часть 2), незаконное использование объектов авторского права или смежных прав, а равно приобретение, хранение, перевозка контрафактных экземпляров произведений или фонограмм в целях сбыта, совершенные в крупном размере, наказываются штрафом в размере от 200 до 400 МРОТ или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до четырех месяцев, либо обязательными работами на срок от 180 до 240 часов, либо лишением свободы на срок до двух лет.

При использовании нелицензионного, то есть измененной пиратами версии, программного продукта, могут возникнуть ряд проблем:

· Некорректная работа программы. Взломанная программа– это изменённая программа, после изменений не прошедшая цикл тестирования.

· Нестабильная работа компьютера в целом.

Проблемы с подключением периферии (неполный набор драйверов устройств).

· Отсутствие файла справки, документации, руководства.

· Невозможность установки обновлений.

· Отсутствие технической поддержки продукта со стороны разработчика.

· Опасность заражения компьютерными вирусами (от частичной потери данных до полной утраты содержимого жёсткого диска) или другими вредоносными программами.

Дистрибутив(англ. distribute — распространять) — это форма распространения программного обеспечения.

Например, дистрибутив операционной системы обычно содержит программы для начальной инициализации — инициализация аппаратной части, загрузка урезанной версии системы и запуск программы-установщика), программу-установщик (для выбора режимов и параметров установки) и набор специальных файлов, содержащих отдельные части системы (так называемые пакеты).

Дистрибутив- это пакет, сборка, изготовленная специально для удобства инсталляции программы в достаточно произвольный компьютер.

Дистрибутив также может содержать README-файл(от англ. read me — «прочти меня») — текстовый файл, содержащий информацию о других файлах.

Дистрибутив (ПО) - это комплект (как правило, набор файлов), приспособленный для распространения ПО. Может включать вспомогательные инструменты для автоматической или автоматизированной начальной настройки ПО (установщик).

Так и при использовании дистрибутива программного обеспечения - устанавливаются только необходимые файлы, при чем таким образом, чтобы их правильно видела операционная система. Также конфигурируются начальные параметры, язык, способ подключения, например, к Интернету.

Виды дистрибутивов:

· Архив (.zip, .rar, .tar.gz и др.) - неавтоматизированный дистрибутив

· Исполняемый файл - дистрибутив с автоматизированным установщиком, позволяет пользователю указать необходимые параметры при установке.

· Комплект на CD/DVD - такой дистрибутив, как правило, состоит из нескольких файлов и сопровождается автоматизированным установщиком. Используется для крупных пакетов ПО и системного программного обеспечения (дистрибутивы ОС Windows, различные дистрибутивы Linux).

· Большинство программ поставляются для продажи и распространения в сжатом (упакованном) виде.  Для нормальной работы они должны быть распакованы, а необходимые данные правильно размещены на компьютере, учитывая различия между компьютерами и настройками пользователя. В процессе установки выполняются различные тесты на соответствие заданным требованиям, а компьютер необходимым образом конфигурируется (настраивается) для хранения файлов и данных, необходимых для правильной работы программы.

· Установка включает в себя размещение всех необходимых программе файлов в соответствующих местах файловой системы. Многие программы (включая операционные системы) поставляются вместе с универсальным или специальным инсталлятором — программой, которая автоматизирует большую часть работы, необходимой для их установки.

· Инсталлятор – это компьютерная программа, которая устанавливает файлы, такие как приложения, драйверы или другое ПО, на компьютер. Она запускается из файла SETUP.EXE или INSTALL.EXE

Изучить:  1. Лицензионные программы.

                  2. Свободно распространяемые программы. 

                  3. Проблемы возникающие при использовании нелицензионного программного обеспечения. 

                   4. Что такое дистрибутив?

 

26.01.2022

20.01.2022                                       группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Инсталляция програмного обеспечения ( в соответствии с техническим направлением профессиональной деятельности), его использование и обновление.

Инсталляция (установка) — процесс установки программного обеспечения на компьютер конечного пользователя. Выполняется особой программой (пакетным менеджером), присутствующей в операционной системе (например, RPM и APT в GNU/Linux,Windows Installer в Microsoft Windows), или же входящим в состав самого программного обеспечения средством установки. В операционной системе GNU очень распространено использование системы GNU toolchain и её аналогов для компиляции программного обеспечения непосредственно перед установкой.                                           Большинство программ поставляются для продажи и распространения в сжатом (упакованном, см.: Архив) виде. Для нормальной работы они должны быть распакованы, а необходимые данные правильно размещены на компьютере, учитывая различия между компьютерами и настройками пользователя. В процессе установки выполняются различные тесты на соответствие заданным требованиям, а компьютер необходимым образом конфигурируется (настраивается) для хранения файлов и данных, необходимых для правильной работы программы.     Установка, как правило, включает в себя размещение всех необходимых программе файлов в соответствующих местах файловой системы, а также модификацию и создание конфигурационных файлов. Пакетные менеджеры также выполняют при установке контроль зависимостей, проверяя, есть ли в системе необходимые для работы данной программы пакеты, а в случае успешной установки регистрируя новый пакет в списке доступных.     Так как данный процесс является различным для каждой программы и компьютера, то многие программы (включая сами операционные системы) поставляются вместе с универсальным или специальным установщиком — программой, которая автоматизирует большую часть работы, необходимой для их установки.     Некоторые программы написаны таким образом, что устанавливаются простым копированием своих файлов в нужное место, а самого процесса установки как такового нет. Про такие программы говорят, что они «не требуют установки». Это распространено среди программ для Mac OS X, DOS и Microsoft Windows. Существуют операционные системы, которые не требуют установки, и, таким образом, могут быть напрямую запущены с загрузочного диска (компакт- или DVD-диск), не оказывая воздействия на другие операционные системы, установленные на компьютере пользователя. Примером такой операционной системы является Knoppix или Mac OS 1-9.     Данный термин также распространяется на плагины, драйверы и программные файлы, которые сами по себе не являются программами.     Обычные операции, выполняемые в процессе установки программного обеспечения, включают создание или изменение: Используемых и неиспользуемых совместно программных файлов. Каталогов. Записей конфигурационных файлов, используемых одной программой, или совместно. Переменных среды.   Возможные варианты установки: Установка вручную — установка выполняется без установщика или со значительным количеством операций, вручную выполняемых пользователем.«Тихая» установка — установка, в процессе которой не отображаются сообщения или окна. «„Тихая“ установка» не является синонимом «автоматическая установка», хотя часто ошибочно используется в этом значении. Автоматическая установка — установка, которая выполняется без вмешательства со стороны пользователя, исключая, конечно, сам процесс её запуска. Процесс установки иногда требует взаимодействия с пользователем, который управляет процессом установки, делая выбор: принимая пользовательское соглашение, настраивая параметры, указывая пароли и так далее. В графических средах могут использоваться инсталляторы, которые предоставляют так называемого Мастера установки, однако и они зачастую предоставляют параметры командной строки, позволяющие выполнить полностью автоматическую установку. Самостоятельная установка — установка, которая не требует начального запуска процесса. Например,Vodafone Mobile Connect USB Modem, который устанавливается с USB-порта компьютера при подключении к нему без необходимости в ручном запуске. Удалённая установка — установка, которая выполняется без использования монитора, подсоединённого к компьютеру пользователя (в частности, выполняемая на компьютере без видеовыхода вообще). Это может быть контролируемая установка с другой машины, соединенной через локальную сеть или посредством последовательного кабеля. Автоматическая и удалённая установки являются обычными операциями, выполняемыми системными администраторами. «Чистая» установка — установка, выполняемая в отсутствие таких факторов, которые могут изменяться от программы к программе. Ввиду сложности типичной установки, имеется множество факторов, влияющих на её успешный исход. В частности, файлы, оставшиеся от предыдущей установки этой же программы, или нестабильное состояние операционной системы могут привести к неправильной установке и работе программы. Непосредственная установка — установка программы, выполняемая с её копии на жестком диске (называемой flat copy), а не с самого оригинального носителя (обычно компакт- или DVD-диск). Это может быть полезным в ситуациях, когда целевая машина не способна справиться с произвольным доступом для чтения с оптических дисководов во время выполнения задач, вызывающих большую загрузку процессора, как, например, при установке программ. Распространенные программы установки: Семейство Windows Наиболее популярным форматом для семейства Windows NT является установочный пакет MSI, который устанавливается посредством Установщика Windows. Компании, производящие средства для создания инсталляторов: InstallShield (InstallShield Wizard), Macrovision (InstallAnywhere), Wise Solutions, Inc., SetupBuilder, Install Builders (Smart Install Maker). Большинство из этих средств могут создавать как пакеты MSI, так и свои собственные пакеты. Бесплатными альтернативами являются NSIS, Actual Installer Free, Clickteam Install Creator, Inno Setup, Install Simple, а также инструментальные средства от Microsoft (WiX). Семейство UNIX Большинство дистрибутивов операционных систем на базе GNU, Linux и BSD имеет встроенные системы управления пакетами, с помощью которых можно устанавливать как необходимые компоненты операционной системы, так и стороннее программное обеспечение, зачастую даже если оно использует собственный установщик, которым это не предусмотрено. Семейство MaсOS Mac OS X также использует систему управления пакетами. Некоторые коммерческие приложения для Mac OS X используют отдельный установщик, например, Installer VISE или Stuffit Installer Maker. Приложения, которые не нуждаются в установке дополнительных компонентов системы, могут быть установлены посредством простого копирования файлов приложения в нужное место на жестком диске. Mac OS X также включает отдельное приложение для обновления программ Software Update (также известное как команда оболочки softwareupdate), но оно поддерживает только программное обеспечение продуктов Apple. Программы установки и архиваторы Некоторые архиваторы (например WinRAR, WinZip, 7-Zip и другие) также позволяют создавать установщики (самораспаковывающийся архив). Некоторые операционные среды — например, Windows NT (по умолчанию) и Xfce 4 (по желанию пользователя), содержат функцию автоматического запуска определённой программы, находящейся на носителе, при его вставке в устройство чтения. Как компромисс между Установщиком Windows и системами управления содержимым UNIX-подобных систем, существуют системы управления установкой Windows

 

Изучить:  1. Что такое инсталляция?

                  2. Операции, выполняемые в процессе установки программного обеспечения. 

                  3. Варианты установки. 

19.01.2022                                       группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Образовательные информационные ресурсы.  

 Информационно-образовательные ресурсы: определение и виды

В последние годы намечается тенденция повышения эффективности образования за счет внедрения новых информационных технологий, широкого использования ресурсов сети Интернет.

Информационно-образовательные ресурсы –это совокупность технических, программных, телекоммуникационных и методических средств, позволяющих оптимально использовать новые информационные технологии в сфере образования, внедрять их во все виды и формы образовательной деятельности. Это открытая коммуникационная структура, состоящая из взаимосвязанных компьютерных локальных, региональных сетей, совокупности технических и программных средств, обеспечивающих свободный доступ членам общества к любым источникам удаленной информации и обмен информацией учебной, научной, культурной и любой другой.

Информационно-образовательные ресурсы находятся в виде первичного или вторичного контента на порталах. Первичные ресурсы располагаются на портале владельца. Описание и адреса вторичных ресурсов располагаются в других местах, доступных через Интернет.

В 1993 году по заказу Европейского Союза группой специальных экспертов был подготовлен материал под названием «Европа и Глобальное информационное сообщество». В этом материале утверждается, что с появлением новых информационных технологий произошла новая промышленная революция, базирующаяся на информации, как таковой. Технологические возможности увеличивают возможности человеческого интеллекта, изменяют способы совместной работы, общения и жизни людей. Как пример такой новой технологии в материалах приводилась сеть сетей - Internet.

В действительности Internet не просто сеть, - она есть структура, объединяющая обычные сети.

Портал - это сетевой телекоммуникационный узел, обладающий быстродействующим доступом, развитым пользовательским интерфейсом и широким диапазоном разнообразного содержимого, услуг и ссылок.

Слово «портал» пришло в Интернет из архитектуры и обозначает «главный вход», с которого пользователь начинает свою работу в Интернете. Портал представляет единый доступ к широкому спектру информационных ресурсов и услуг, ориентированных на большую аудиторию (в данном случае образовательное сообщество), является функциональной структурированной средой, в которой имеется ряд классификаторов и баз данных, наращиваемых по модульному принципу. Портал включает веб-сервисы, контент и ссылки на другие ресурсы, единую систему навигации и поиска информации, а также возможность расширения всех частей портала и увеличения его масштабности в целом.

В настоящее время создана система образовательных порталов — удобная для учащихся и преподавателей информационная и обучающая среда, которая дает возможность пользователю удовлетворять индивидуальные информационные и образовательные потребности, получать необходимые знания для научной и практической деятельности, а также предоставляет средства для информационного поиска и профессионального общения.

В структуру образовательного портала, как правило, входят: новостные ленты и рассылки; расширенные многоуровневые средства навигации и поиска; электронные учебники и библиотеки; каталоги образовательных ресурсов; материалы, посвященные отдельным учебно-воспитательным и организационно-методическим вопросам; интерактивные обучающие средства, обеспечивающие активное участие пользователей в процессе обучения; виртуальные среды учебно-практической деятельности; компьютерные демонстрации; универсальные обучающие среды; базы данных и архивы; справочный отдел для поиска информации, он-лайновые журналы; обучающие игры; средства дистанционного и открытого обучения.

Залог информационного успеха официального портала образовательного учреждения лежит в понимании потребностей аудитории и в четком представлении, как портал будет использован.

Под сайтом (от англ. site — место, синонимы: веб-сайт, ресурс) обычно понимают совокупность объединенных общим содержанием веб-страниц, размещенных на каком-либо сервере под определенным доменным именем и реализующих виртуальное представительство организации или отдельного человека в Интернете. Сайт имеет в Интернете свое место с определенным IP адресом (протокол, обеспечивающий прохождение пакетов к пункту назначения через различные сети), владельца и состоит из веб-страниц, которые воспринимаются как единое целое. В качестве составляющих компонентов в сайты нередко включают систему поиска, каталоги, базы данных, электронные обновления, картографический сервис, библиотеки, Интернет-магазины, форумы, опросы, глоссарии и т. д.

Информация, помещенная на сайтах и порталах дает возможность пользователям работать в гипертекстовой среде, т. е. в условиях, когда он может самостоятельно, с учетом индивидуальных склонностей, мотиваций, способностей, мышления и уровня знаний формировать области и маршруты процесса усвоения знаний, получать, обрабатывать и передавать текстовую и графическую информацию, принимать активное участие в конференциях и дискуссиях. Средства навигации портала предоставляют пользователям возможность ориентироваться в образовательной среде отрасли, региона, страны, обеспечивают поиск учебной или информационно-справочной литературы, а также позволяют проводить сравнение и оценку характеристик учебных заведений независимо от их месторасположения и удаленности.

Порталы делятся на официальные и неофициальные, федеральные и региональные, вертикальные и горизонтальные, отраслевые и предметные, дистанционного и очного обучения, порталы исследовательских работ, порталы учащихся, преподавателей, научных работников, консультативного назначения по общеобразовательным предметам, порталы виртуальных методических объединений, порталы для тематических телеконференций и чатов в режиме on-line по вопросам образования, порталы для повышения квалификации педагогических кадров, порталы телекоммуникационных олимпиад, конкурсов и викторин, порталы информационно-развлекательных проектов образовательной тематики, порталы высших учебных заведений, колледжей, общеобразовательных школ, лицеев и гимназий, электронные библиотеки, виртуальные журналы и газеты образовательной тематики, музеи, клубы, порталы справочного характера: электронные энциклопедии, словари, справочники, каталоги, базы данных, портал смешанного типа и др.

Официальные порталы содержат наиболее важные нормативные документы, информирующие и регламентирующие правительственные и ведомственные решения, связанные с модернизацией и дальнейшим развитием системы образования, нормативно-правовым регулированием в данной области, научно-технической и инновационной деятельностью, оперативную информацию о проводимой государственной политике в сфере образования и науке.

Федеральные порталы содержат официальные и нормативные материалы по образованию и науке, воспитанию и социальной защите детей, аттестации, аккредитации и лицензированию образовательных учреждений, обеспечению школьников и студентов учебно-методическими пособиями, техническими средствами, повышению квалификации кадров. Сайты организаций органов управления содержат нормативные и методические материалы, регламентирующие управленческую и учебную деятельность.

 

Изучить:  1. Что такое информационно – образовательные ресурсы?

                   2. Что такое портал?

                   3. Официальный портал?

 

19.01.2022                                       группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Информационные ресурсы общества

Информационные ресурсы общества

Современному человеку сегодня трудно представить свою жизнь компьютеров. В настоящее время любой желающий, в соответствии со своими запросами, может собрать у себя на рабочем столе полноценный вычислительный центр. Так было, конечно, не всегда. Путь человечества к этому достижению был труден и тернист. Много веков назад люди хотели иметь приспособления, которые помогали бы им решать разнообразные задачи. Многие из этих задач решались последовательным выполнением некоторых рутинных действий, или, как принято говорить сейчас, выполнением алгоритма. С попытки изобрести устройство, способное реализовать простейшие из этих алгоритмов (сложение и вычитание чисел), все и началось.

Блез Паскаль

Точкой отсчета можно считать начало XVII века (1623 год), когда ученый В. Шикард создал машину, умеющую складывать и вычитать числа. Но первым арифмометром, способным выполнять четыре основных арифметических действия, стал арифмометр знаменитого французского ученого и философа Блеза Паскаля . Основным элементом в нем было зубчатое колесо, изобретение которого уже само по себе стало ключевым событием в истории вычислительной техники.

Густав Лейбниц

В 1671 году немецкий философ и математик Густав Лейбниц также создает арифмометр на основе зубчатого колеса особенной конструкции - зубчатою колеса Лейбница. Арифмометр Лейбница, как и арифмометры его предшественников, выполнял четыре основных арифметических действия. На этом данный период закончился, и человечество в течение почти полутора веков копило силы и знания для следующего витка эволюции вычислительной техники. XVIII и XIX века были временем, когда бурно развивались различные науки, в том числе математика и астрономия. В них часто возникали задачи, требующие длительных и трудоемких вычислений.

Чарльз Бэббидж

Еще одним известным человеком в истории вычислительной техники стал английский математик Чарльз Бэббидж . В 1823 году Бэббидж начал работать над машиной для вычисления полиномов, но, что более интересно, эта машина должна была, кроме непосредственного производства вычислений, выдавать результаты - печатать их на негативной пластине для фотопечати. Планировалось, что машина будет приводиться в действие паровым двигателем. Из-за технических трудностей Бэббиджу до конца не удалось реализовать свой проект. Здесь впервые возникла идея использовать некоторое внешнее (периферийное) устройство для выдачи результатов вычислений. Отметим, что другой ученый, Шойц, в 1853 году все же реализовал машину, задуманную Бэббиджем (она получилась даже меньше, чем планировалась). Наверное, Бэббиджу больше нравился творческий процесс поиска новых идей, чем воплощение их в нечто материальное. В 1834 году он изложил принципы работы очередной машины, которая была названа им «Аналитической». Технические трудности вновь не позволили ему до конца реализовать свои идеи. Бэббидж смог довести машину лишь до стадии эксперимента. Но именно идея является двигателем научно-технического прогресса. Очередная машина Чарльза Бэббиджа была воплощением следующих идей:

Управление производственным процессом. Машина управляла работой ткацкого станка, изменяя узор создаваемой ткани в зависимости от сочетания отверстий на специальной бумажной ленте. Эта лента стала предшественницей таких знакомых нам всем носителей информации, как перфокарты и перфоленты.

Программируемость. Работой машины также управляла специальная бумажная лента с отверстиями. Порядок следования отверстий на ней определял команды и обрабатываемые этими командами данные. Машина имела арифметическое устройство и память. В состав команд машины входила даже команда условного перехода, изменяющая ход вычислений в зависимости от некоторых промежуточных результатов.

В разработке этой машины принимала участие графиня Ада Августа Лавлейс, которую считают первой в мире программистом.

 

Идеи Чарльза Бэббиджа развивались и использовались другими учеными. Так, в 1890 году, на рубеже XX века, американец Герман Холлерит разработал машину, работающую с таблицами данных (первый Excel?). Машина управлялась программой на перфокартах. Она использовалась при проведении переписи населения в США в 1890 году. В 1896 году Холлерит основал фирму, явившуюся предшественницей корпорации IBM. Со смертью Бэббиджа в эволюции вычислительной техники наступил очередной перерыв вплоть до 30-х годов XX века. В дальнейшем все развитие человечества стало немыслимым без компьютеров.

 

В 1938 году центр разработок ненадолго смещается из Америки в Германию, где Конрад Цузе создает машину, которая оперирует, в отличие от своих предшественниц, не десятичными числами, а двоичными. Эта машина также была все еще механической, но ее несомненным достоинством было то, что в ней была реализована идея обработки данных в двоичном коде. Продолжая свои работы, Цузе в 1941 году создал электромеханическую машину, арифметическое устройство которой было выполнено на базе реле. Машина умела выполнять операции с плавающей точкой.

 

За океаном, в Америке, в этот период также шли работы по созданию подобных электромеханических машин. В 1944 году Говард Эйкен спроектировал машину, которую назвали Mark-1 . Она, как и машина Цузе, работала на реле. Но из-за того, что эта машина явно была создана под влиянием работ Бэббиджа, она оперировала с данными в десятичной форме.

 

Естественно, из-за большого удельного веса механических частей эти машины были обречены. Нужно было искать новую, более технологичную элементную базу. И тогда вспомнили об изобретении Фореста, который в 1906 году создал трех электродную вакуумную лампу, названную триодом. В силу своих функциональных свойств она стала наиболее естественной заменой реле. В 1946 году в США, в университете города Пенсильвания, была создана первая универсальная ЭВМ - ENIAC . ЭВМ ENIAC содержала 18 тыс. ламп, весила 30 тонн, занимала площадь около 200 квадратных метров и потребляла огромную мощность. В ней все еще использовались десятичные операции, и программирование осуществлял ось путем коммутации разъемов и установки переключателей. Естественно, что такое «программирование» влекло за собой появление множества проблем, вызванных, прежде всего, неверной установкой переключателей. С проектом ENIAC связано имя еще одной ключевой фигуры в истории вычислительной техники - математика Джона фон Неймана. Именно он впервые предложил записывать программу и ее данные в память машины так, чтобы их можно было при необходимости модифицировать в процессе работы. Этот ключевой принцип, был использован в дальнейшем при создании принципиально новой ЭВМ EDVAC (1951 год). В этой машине уже при меняется двоичная арифметика и используется оперативная память, построенная на ультразвуковых ртутных линиях задержки. Память могла хранить 1024 слова. Каждое слово состояло из 44 двоичных разрядов.

Первое поколение ЭВМ 1948 - 1958

Не учитывая элементную базу вычислительных машин можно было бы сказать, что первый компьютер был разработан Аланом Тьюрингом «Колос» разработанный еще в 1943 г. Эта машина предназначалась для дешифровки немецких секретных сообщений времен второй мировой войны. Это была одна из первых попыток создания универсальной программируемой машины. Однако сегодняшнему определению компьютер она не соответствовала.

 

Компонентная база компьютеров первого поколения - это электронные лампы. Они предназначались для решения научно-технических задач. Такими машинами обладали военные ведомства и государственные институты. Их стоимость была на столько велика, что даже крупные корпорации не могли приобрести их. Эти машины были огромных размеров и весили порядка 5 – 30 тонн, занимали площадь в несколько сотен квадратных метров. Так что зачастую для них нужны были отдельные помещения, а иногда и целые здания. Потребительская мощность таких машин измерялась сотнями киловатт энергии. К примеру машина ЭНИАК потребляла 150 кВт. Некоторые из них оперировали десятичными числами, такие как Марк-1, а не двоичными как существующие машины.

 

Вычислительная мощность составляла всего несколько тысяч операций в секунду. К примеру на такие операции как сложение, вычитание требовалось несколько секунд. На деления и умножение уходило до нескольких десятков секунд. А на вычисление логарифма или тригонометрической функции понадобилось больше минуты.

 

Элементной базой компьютеров этого поколения были: электромеханические реле, которые быстро ломались и создавали сильный шум как в производственном цехе, электронно-вакуумные лампы срок службы которых не превышал несколько месяцев. Их в машине было десятки тысяч. Таким образом каждый день, что-то ломалось.

 

ЭВМ первого поколения были полностью программируемые машины. Что их и отличало от арифмометров и калькуляторов. Но программировать на таких компьютерах было довольно сложно. Т.к. языков высокого уровня не было и языков низкого уровня (ассемблер) тоже не было. Все инструкции компьютеру давались в машинном коде. Мало понятному не посвященному человеку. Чтобы работать на таком компьютере нужно было быть не только профессиональным программистом, но и опытным инженером- электронщиком. Программировалась машина путем изменения положения переключателей и тумблеров на ее лицевых панелях которые были почти на всем корпусе машины. Модификация программы была равносильна десяти минутной физкультурной зарядке.

 

Объем оперативной памяти составлял от 512 до 2048 байт. Память представляла из себя трубки заполненные ртутью, кристаллы распространялись по трубке и сохраняли информацию. Под конец первого поколения и на начало второго стали выпускать память на магнитных сердечниках.

 

Компьютеры первого поколения в России появились с опозданием. К ним можно отнести МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина разработанная в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева 1950 г. К первому поколению относятся и такие машины как БЭСМ, Урал, М-2, Стрела.

 

Первое поколение ЭВМ (1945-1954 гг.) В этот период формируется типовой набор структурных элементов, входящих в состав ЭВМ. К этому времени у разработчиков уже сложилось примерно одинаковое представление о том, из каких элементов должна состоять типичная ЭВМ. Это - центральный процессор (ЦП), оперативная память (или оперативно запоминающее устройство - ОЗУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). ЦП, в свою очередь, должен состоять из арифметико-логического устройства (АЛУ) и управляющею устройства (УУ). Машины этого поколения работали на ламповой элементной базе, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были очень не ненадежны. С их помощью, в основном, решались научные задачи. Программы для этих машин уже можно было составлять не на машинном языке, а на языке ассемблера.

Второе поколение ЭВМ 1959 - 1967

Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Транзисторы пришли на смену не надежным электронно-вакуумным лампам. Транзисторы значительно уменьшили компьютеры в размере и стоимости. И не удивительно. Один транзистор способен заменить несколько десятков электронных ламп. При этом тепловыделение значительно уменьшилось и потребление электроэнергии тоже, а скорость работы стала выше. Если сравнивать машины первого и второго поколения то на примере это выглядело так. Марк-1 это компьютер первого поколения занимавший огромный зал. Его высота 2,5 м и длина 17 м и при этом он стоил 500 тыс. долларов. PDP-8 – ЭВМ второго поколения. Размером с холодильник, и при этом он стоил всего 20 тыс. долларов.

 

Вместе с заменой ламп на транзисторы и усовершенствовалась элементная база хранения информации. Для хранения информации стали применять не только перфоленты и перфокарты, но и магнитную ленту. Что значительно ускорило ввод-вывод информации в машину. К началу 60-х годов стали применять накопители на магнитных дисках. Что еще значительнее ускорило обработку информации.

 

Предшествующие ламповые компьютеры нуждались в дополнительном оборудовании. В подвалах вычислительных центров находились средства электропитания кондиционирования воздуха. С приходом второго поколения ЭВМ, потребность в них отпала.

 

К тому же электронная – вакуумная лампа работает тогда и только тогда когда через нее проходит эмиссионный ток. Эмиссия возникает когда катод лампы нагрет до большой температуры. Машины прошлого поколения имели десятки тысяч таких ламп. На их питание нужна была не малая электрическая энергия. От 50-150 киловатт.

 

С появлением компьютеров второго поколения расширилась сфера их применения. От правительственных и военных учреждении они стали появляться в частных организациях, институтах. Главным образом за счет снижения стоимости машин и развитию программного обеспечения. Начали создавать специальное системное программное обеспечение. Появились системы пакетной обработки информации. Предшественники операционных систем. Которые предназначались для управления вычислительным процессом. Был разработан формальный язык управления заданиями. Совокупность нескольких заданий, в виде колоды перфокарт. Получил название пакет заданий. Данный подход жив и до сих пор. В ДОС bat – файлы, в Windows cmd – файлы. Затем и операционные системы не заставили себя долго ждать. Именно для компьютеров второго поколения начали разрабатывать операционные системы. Это значительно ускорило управление ЭВМ.

Большое внимание уделяли усовершенствованию программированию машин. В 50-х стали появляться первые языки программирования: B0, Fact, MathMatic и другие. В след за ними появились языки высокого уровня Fortran, Algol. В дальнейшем стали разрабатывать библиотеки в которых хранились ранее созданные функции. Написанные один раз вызывались они повторно..

Второе поколение ЭВМ (1955-1964 гг.). Смену поколений определило появление новой элементной базы: вместо громоздкой лампы в ЭВМ стали применяться миниатюрные транзисторы, линии задержки как элементы оперативной памяти сменила память на магнитных сердечниках. Это в конечном итоге привело к уменьшению габаритов, повышению надежности и производительности ЭВМ. В архитектуре ЭВМ появились индексные регистры и аппаратные средства для выполнения операций с плавающей точкой. Были разработаны команды для вызова подпрограмм.

Появились языки программирования высокого уровня - Algol, FORTRAN, COBOL, - создавшие предпосылки для появления переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа ЭВМ. С появлением языков высокого уровня возникли компиляторы для них, библиотеки стандартных подпрограмм и другие хорошо знакомые нам сейчас вещи.

Резко расширился круг пользователей ЭВМ и возросла номенклатура решаемых задач. Для эффективного управления ресурсами машины стали использоваться операционные системы (ОС).

Третье поколение ЭВМ 1968 - 1973

Интегральные схемы стали элементной базой компьютеров третьего поколения. Интегральная схем это схема изготовленная на полупроводниковом кристалле и помещенная в корпус. Иногда интегральную схему называют – микросхемой или чипом. Chip в переводе с английского – щепка. Это название он получил из-за своих крошечных размеров. Первые микросхемы появились в 1958 году. Два инженера почти одновременно изобрели их не зная друг о друге. Это Джек Килби и Роберт Нойс. Первая советская ИС была создана с опозданием на три года. Но широкое применение интегральных схем началось лишь в начале 70-х годов. Эти чипы навсегда изменили образ вычислительных машин. В компьютерах третьего поколения, одна интегральная схема могла заменить до тысячи транзисторов и других базовых элементов. А каждый такой элемент мог заменять до нескольких десятков электронных ламп. Это давало огромную миниатюризацию и снижение себестоимости производства ЭВМ.

Для массового производства таких микросхем начали создавать отдельные производственные линии. Качество конечного продукта было достигнуто не сразу. По мере накопления опыта, наладили полный технологический процесс. Размер чипа может составлять несколько миллиметров. А размеры элементов измеряются в микронах.

Такое достижение в области миниатюризации дало возможность создавать компьютеры, размер которых был как письменный стол. Не нужны были отдельные помещения и целые залы. Весь вычислительный центр мог вмещаться в одной комнате. И для обеспечения питания таких ЭВМ достаточно два – четыре киловатта. И самое главное, что надежность компьютеров третьего поколения не намного уступает сегодняшней технике.

ЭВМ третьего поколения можно было встретить на борту самолета, корабля, подводной лодке, спутнике. Ощутимые плоды микроминиатюризации. Эти машины называли Мини-ЭВМ. И не смотря на то, что алфавитно-цифровые дисплеи появились еще во втором поколении машин. На третьем они окончательно закрепились. И стали неотъемлемой частью компьютера.

Многие операции машины начали выполнять сразу с группой бит. Которую они рассматривали как единое целое. Размер этой группы на многих компьютерах был восемь бит. Которые хранили. Обрабатывали и передавали одновременно. В информационном мире закрепляется слово байт. Один байт - восемь бит. Использование байта весьма удобно. И значительно упрощает работу с данными на машине. Один байт означает - один символ. Один байт это закодированное десятичное число от 0 до 255. Затем совокупность 2 или 4 байт называется как машинное слово. ЭВМ третьего поколения стали иметь специальные команды состоящие из таких пар байт. Но логически обозначающие одну операцию.

 

Одно из наиболее важных отличай второго и третьего поколения это появление открытой архитектуры ЭВМ. Яркий пример компьютер System/360 производство IBM. Открытая архитектура позволяет легко ремонтировать заменять комплектующие. И самое главное, одни комплектующие могут подходить к разным моделям ЭВМ и даже к разным производителям ЭВМ. Производство этой серии машин начался 1964 г. и был крупнейшем успехом корпорации IBM. Она стала стандартом компьютеров во всем мире.

 

Более мощным становиться программное обеспечение ЭВМ. Появляются первые текстовые редакторы. Но широкое распространение они так и не получают. Слишком дорого использовать Мини-ЭВМ вместо печатной машинки. Появляются системы управления базами данных. Они начинают повсеместно использоваться коммерческими организациями. Некоторые приобретают компьютеры только ради создания и управления своими базами данных. Компьютеры третьего поколения перестали быть роскошью для предприятий.

 

Первое и второе поколение машин использовали только военные, государственные ведомства и институты. Теперь они становятся доступными даже для не больших компаний. Средняя цена машины третьего поколения составляет 20-30 тыс. долларов. Что вполне под силу многим организациям. Появляются автоматизированные системы проектирования.

 

Возникает огромная потребность в прикладном программном обеспечении. Как следствие каждое предприятие нанимает свой штат программистов, которые решают текущие задачи. Рынка программного обеспечения как такового еще нет. Поэтому купить нужную программу или библиотеку невозможно. Многие ЭВМ третьего поколения, как и предыдущих поколений, не совместимы между собой аппаратно и программно. IBM, своей машиной System/360, только начинает исправлять эту ошибку.

Третье поколение ЭВМ (1965-1970 гг.). Смена поколений вновь была обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах ЭВМ стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции. Микросхемы позволили разместить десятки элементов на пластине размером в несколько сантиметров. Это, в свою очередь, не только повысило производительность ЭВМ, но и снизило их габариты и стоимость. Появились сравнительно недорогие и малогабаритные машины - Мини-ЭВМ. Они активно использовались для управления различными технологическими производственными процессами в системах сбора и обработки информации.

Увеличение мощности ЭВМ сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы.

Одновременно с активными разработками в области аппаратных и архитектурных решений растет удельный вес разработок в области технологий программирования. В это время активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т. д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека.

Теперь уже становится непозволительной роскошью переписывать все программы с появлением каждого нового типа ЭВМ. Наблюдается тенденция к созданию семейств ЭВМ, то есть машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Первая из таких семейств была серия IBM System/360 и наш отечественный аналог этого компьютера - ЕС ЭВМ.

Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

Новым этапом для развития ЭВМ послужили большие интегральные схемы (БИС). Элементная база компьютеров четвертого поколения это БИС. Стремительное развитие электроники, позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Небольшие ЭВМ могли разместиться на одном письменном столе. Именно в эти годы зародился термин «Персональный компьютер». Исчезают огромные дорогостоящие монстры. За одним таким компьютером, через терминалы, работало сразу несколько десятков пользователей. Теперь. Один человек – один компьютер. Машина стала, действительно персональной.

Характеристики ЭВМ четвертого поколения

Мультипроцессорность

Языки высокого уровня

Компьютерные сети

Параллельная и последовательная обработка данных

Первым мини-компьютером считают PDP-8 корпорации DEC. Эта машина создавалась для управления ядерным реактором. Но она стала популярна на частных производственных предприятий и в высших учебных заведениях. Ее массовый выпуск начался 1965 году и к началу 70-х количество этих ЭВМ превысило 100 000 штук. Важный переход от мини-компьютеров к микро-компьютерам, это создание микропроцессора. Благодаря БИС стало возможным разместить все основные элементы центрального процессора на одном кристалле. Первым микропроцессором стал Intel-4004 созданный 1971 г. Он содержал в себе более двух тысяч полупроводников, которые разместились на одной подложке. В одной интегральной схеме разместились арифметическое - логическое устройство и управляющее устройство.

 

Одним из первых персональных компьютеров четвертого поколения считается Altair-8800. Созданный на базе микропроцессора Intel-8080. Его появление стимулировало рост периферийных устройств, компиляторов высокого уровня.

 

Интегральные схемы можно классифицировать по количеству элементов размещенных на одном кристалле:

ПИС – (Простые интегральные схемы) до 10 элементов

МИС – (Малые интегральные схемы) до 100 элементов

СИС – (Средние интегральные схемы) до 1 000 элементов

БИС – (Большие интегральные схемы) до 10 000 элементов

СБИС – (Сверхбольшие интегральные схемы) до 1 000 000 элементов

УБИС – (Ультрабольшие интегральные схемы) до 1 000 000 000 элементов

ГБИС – (Гигабольшие интегральные схемы) свыше 1 000 000 000 элементов

 

Большая интегральная схема – усовершенствованный потомок простой интегральной схемы. Которая являлась одним из основных элементов предыдущего поколения. Большой, ее называют, не потому что интегральная схема большая, а потому что в ней высокая степень интеграции.

 

Процесс изготовления БИС выглядит следующим образом. Над кристаллом наносится светочувствительный слой фоторезист. Который в дальнейшем засвечивается над шаблоном. После этого негатив проявляют. Удаляют те области которые засвечены. В образовавшиеся пробелы фоторезиста вводят примеси. После отжига кристалла проводят аналогичные операции используя при этом разные фотошаблоны. Каждый шаблон отвечает за образование определенной группы элементов интегральной схемы. В заключительной стадии изготовления БИС применяются фотошаблоны, которые формируют алюминиевые дорожки для соединения цепей сложной конфигурации. БИС стали одними из первых продуктов электроники которые выпускаются только серийно.

 

Кроме изменения технической базы четвертого поколения ЭВМ, изменилось и направление создания этих машин. Они проектировались с расчетом на применение языков программирования высокого уровня, многие на аппаратном уровне были спроектированы под определенные операционные системы.

 

ЭВМ четвертого поколения являются машинами массового применения. Они способны заменить ЭВМ предыдущего поколения во всех сферах человеческой деятельности. В управлении технологическими процессами предприятий, торговле, инженерных расчетах, справочных центров, регулировании транспортного движения.

Пятое поколение ЭВМ 1982 – наши дни

Пятое поколение ЭВМ это правительственная программа в Японии по развитию вычислительной техники и искусственного интеллекта. Если говорить о предыдущих поколениях то первое это ламповые компьютеры, второе – транзисторные, третье – интегральные схемы, четвертое – микропроцессоры. Но пятое поколение не имеет отношение к данной градации. Как предыдущее поколения. Пятое поколение компьютеров это название «плана действий» по развитию IT-индустрии. И не смотря на то, что пятое поколение базируется на микропроцессорах как и четвертое т.е. у них общая элементная база. А именно по этому критерию разделяют компьютеры на поколения. Тем не менее сегодняшние компьютеры относят к пятому поколению.

 

Япония начала свою широкомасштабную программу в начале 80-х. Их цель не изменять элементную базу компьютеров. А изменить и усовершенствовать, технические подходы, методы программирования и развивать научное направление в области искусственного интеллекта. На начало своего проекта Япония вложила пол миллиарда долларов США. На тот момент она не была настолько технически развита как США, Европа. Министерство международной торговли и промышленности Японии поставило четкую цель – пробиться в лидеры. Именно в то время зародился термин «пятое поколение компьютеров». ЭВМ пятого поколения должны достигнуть сверхпроводимости и в них должно быть интегрировано огромное количество процессоров на одной подложке.

 

Данный проект Япония планировала завершить за 10 лет. И к началу 90-х выйти на новый уровень технического развития. На тот момент Япония прочно завоевала рынок бытовой электроники и автомобильной промышленности, что очень сильно беспокоило США. В ответ американца начали развивать собственные программы в области параллельных вычислений. Наиболее крупными проектами занималась американская корпорация по Микроэлектроники и Компьютерной Технологии (MCC). Европа уверенна в будущем параллельных вычислений. Начинает планы в этой отрасли Британская компания Alvey.

 

Однако реализация проекта «компьютер пятого поколения» оказалось сложнее чем предполагалась изначально и не осуществима за десять лет. В качестве базового языка для ЭВМ пятого поколения, был выбран функциональный язык программирования «Пролог». Но он не поддерживал параллельные вычисления. Его работа в мультипроцессорной среде оказалась не эффективна. Не смотря на все попытки модернизировать его. Было принято решение по созданию новых типов языков программирования. Данная задача оказалась весьма сложной. Корпорациями занимающееся разработкой программного обеспечения были предложены новые языки. Но каждый из них обладал существенными недостатками. Что не позволяло в полной степени использовать параллельные вычисления.

 

Возникли и аппаратные трудности для создания ЭВМ пятого поколения. Техническое развитие быстро преодолело те трудности, которые перед началом проекта считались не выполнимыми. Параллельная работа нескольких процессоров, не давала той высокой производительности, на которую изначально рассчитывали. Разработанные в лаборатории машины. Быстро устаревали. Появлялись коммерческие компьютеры, которые по скорости уже превосходили их. Проект под названием «ЭВМ пятого поколения» оказался не удачным. Т.к. развитие информационных технологий пошло по другому пути.

 

Появился графический интерфейс пользователя. Который изначально не был предусмотрен в компьютерах пятого поколения. Появился Интернет, который изменил представления о структуре хранения и обработки информации. Развивались поисковые машины, которые использовали новые методы обработки данных.

 

В начале проекта «пятое поколение ЭВМ» планировали полный переход на логические языки программирования. Типа Пролог. Но они себя не оправдали. Главная идея была в том, чтобы система самообучалась. Система доходила до своего пика, а затем падала. И все обучение нужно было повторять.

 

Планы замены программных средств их аппаратными аналогами, был неудачен. Такое виденье у инженеров было в предыдущем поколении компьютеров. Но на сегодняшний день. Ситуация изменилась в корне. Процесс развития информационных технологий пошел по обратному пути. Аппаратное обеспечение упрощалось. Предоставляя универсальность. А все задачи перекладывались на программное обеспечение. Искусственный интеллект так и не вышел за рамки академических задач.

 

История информатики

 

Информатика – молодая научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.

До настоящего времени толкование термина “информатика” (в том смысле как он используется в современной научной и методической литературе) еще не является установившимся и общепринятым. Обратимся к истории вопроса, восходящей ко времени появления электронных вычислительных машин.

После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика как наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологических, социальных. Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером, ставшей знаменитой, книги “Кибернетика или управление и связь в животном и машине”. В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с развитием электронно-вычислительных машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды (входная информация X), выдаются в окружающую среду (выходная информация У), а также хранятся в себе.

Развитие кибернетики в нашей стране встретило идеологические препятствия. Как писал академик А.И.Берг, “... в 1955-57 гг. и даже позже в нашей литературе были допущены грубые ошибки в оценке значения и возможностей кибернетики. Это нанесло серьезный ущерб развитию науки в нашей стране, привело к задержке в разработке многих теоретических положений и даже самих электронных машин”. Достаточно сказать, что еще в философском словаре 1959 года издания кибернетика характеризовалась как “буржуазная лженаука”. Причиной этому послужили, с одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки отдельными учеными “классического” направления, с другой – неумеренное пустословие тех, кто вместо активной разработки конкретных проблем кибернетики в различных областях спекулировал на полу фантастических прогнозах о безграничных возможностях кибернетики, дискредитируя тем самым эту науку.

 

Подойдем сейчас к этому вопросу с терминологической точки зрения. Вскоре вслед за появлением термина “кибернетика” в мировой науке стало использоваться англоязычное “Computer Science”, а чуть позже, на рубеже шестидесятых и семидесятых годов, французы ввели получивший сейчас широкое распространение термин “Informatique”. В русском языке раннее употребление термина “информатика” связано с узко-конкретной областью изучения структуры и общих свойств научной информации, передаваемой посредством научной литературы. Эта информационно-аналитическая деятельность, совершенно необходимая и сегодня в библиотечном деле, книгоиздании и т.д., уже давно не отражает современного понимания информатики. Как отмечал академик А.П. Ершов, в современных условиях термин информатика “вводится в русский язык в новом и куда более широком значении – как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и ее место в кругу “традиционных” академических научных дисциплин”.

Попытку определить, что же такое современная информатика, сделал в 1978 г. Международный конгресс по информатике: “Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия”.

 

Структура информатики

Оставляя в стороне прикладные информационные технологии, опишем составные части “ядра” современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике – все они хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки.

Теоретическая информатика – часть информатики, включающая ряд математических разделов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.

Вычислительная техника – раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электронных схемах (это лежит за пределами информатики как таковой), а о принципиальных решениях на уровне, так называемой, архитектуры вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципиальных, ставших классическими решений в этой области – неймановская архитектура компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной (многопроцессорной) обработки информации.

Программирование – деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирования: создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди системного – разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример – общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные – система обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.

Информационные системы – раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться. Известным примером решения проблемы на глобальном уровне может служить гипертекстовая поисковая система WWW, а на значительно более низком уровне – справочная система, к услугам которой мы прибегаем, набрав телефонный номер 09'.

Искусственный интеллект – область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? – Поскольку мы далеко не все знаем о том, как мыслит человек, исследования по искусственному интеллекту, несмотря на полувековую историю, все еще не привели к решению ряда принципиальных проблем. Основные направления разработок, относящихся к этой области – моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие. От успехов работ в области искусственного интеллекта зависит, в частности, решение такой важнейшей прикладной проблемы как создание интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека с компьютером, благодаря которым это взаимодействие будет походить на межчеловеческое и станет более эффективным.

Представление об информационных ресурсах

В информационном обществе важно иметь представление о возможных информационных ресурсах.

Одним из ключевых понятий при информатизации общества стало понятие «информационные ресурсы». В Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информации» это понятие определяется следующим образом.

Информационные ресурсы - это отдельные документы или массивы документов, а также документы и массивы документов в информационных системах: библиотеках, архивах, фондах, банках данных и т.д.

Надо понимать, что документы и массивы документов, о которых говорится в этом законе, не существуют сами по себе. В них в различных формах представлены знания, которыми обладали создавшие их люди. Таким образом, информационные ресурсы — это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальном носителе.

Информационные ресурсы общества, если их понимать как знания, отчуждены от тех людей, которые их создавали, накапливали, обобщали и анализировали. Эти знания материализовались в виде документов, баз данных, баз знаний, алгоритмов, компьютерных программ, а также произведений искусства, литературы и науки.

В настоящее время нет ясных рекомендаций относительно того, как осуществлять прогнозирование потребностей общества в информационных ресурсах. Это снижает эффективность использования информационных ресурсов и приводит к увеличению продолжительности переходного периода от индустриального общества к информационному. Тем не менее информационные ресурсы признаются одним из важнейших видов ресурсов в любой стране. В наиболее развитых странах они являются объектом особого внимания.

Так, например, в США действует специальная программа «Национальная информационная инфраструктура». Она должна обеспечить государственную поддержку производителей информационных ресурсов, а также доступа к ним для любого пользователя. Главными приоритетами этой программы являются:

государственные информационные ресурсы, создаваемые на основе правительственной информации;

библиотечные информационные ресурсы;

информационные ресурсы в сфере образования, здравоохранения и экологии.

Аналогичная программа «Европейская информационная структура» принята Европейским союзом.

Информационные ресурсы страны, региона или организации должны рассматриваться как стратегические ресурсы, аналогичные по значимости запасам материальных ресурсов: сырья, энергии, полезных ископаемых.

Развитие мировых информационных ресурсов позволило:

превратить деятельность по оказанию информационных услуг в глобальную человеческую деятельность;

сформировать мировой и внутригосударственный рынок информационных услуг;

образовать всевозможные базы данных ресурсов регионов и государств, к которым возможен сравнительно недорогой доступ;

повысить обоснованность и оперативность принимаемых решений в фирмах, банках, биржах, промышленности, торговле за счет своевременного использования необходимой информации.

Таким образом, главной целью государственной политики любой страны должно являться создание благоприятных условий для создания информационных ресурсов.

Информационные услуги и продукты

Информационные ресурсы являются основой для создания информационных продуктов. Любой информационный продукт отражает информационную модель его производителя и воплощает его собственное представление о некотором объекте конкретной предметной области. Информационный продукт, являясь результатом интеллектуальной деятельности человека, должен быть зафиксирован на материальном носителе в виде документов, статей, обзоров, программ, книг.

Информационный продукт — это совокупность данных, сформированная производителем для ее распространения в материальной или в нематериальной форме.

Информационный продукт может распространяться такими же способами, как и любой другой материальный или нематериальный продукт, с помощью услуг.

Услуга — это результат непроизводственной деятельности предприятия или лица, направленный на удовлетворение потребностей человека или организации.

Информационная услуга — это получение и предоставление в распоряжение пользователя информационных продуктов.

Таким образом, информация как особый вид ресурсов и фактор общественного развития становиться и особым видом продукта с присущими ему всеми свойствами товара. Наблюдается переход от индустриальной экономики к экономике, основанной на информации, на новой информационной технологии как совокупности информационно- технологических процессов.

На сегодня рынок информации в России многообразен и динамичен. Активно используя самые совершенные технологии, он расширяется за счет формирования новых общественных потребностей и начинает доминировать в российской экономике наряду с энергетическим рынком. Чтобы оценить масштабность рынка информации, достаточно посмотреть на его структуру. В число основных секторов этого рынка входят:

- традиционные средства массовой информации (телевидение, радио, газеты);

- справочные издания (энциклопедии, учебники, словари, каталоги и т.д.);

- справочно-информационные службы (телефонные службы, справочные бюро, доски объявлений и др.);

- консалтинговые службы (юридические, маркетинговые, налоговые и др.);

- компьютерные информационные системы и базы данных

 

Ценовая политика фирм распространяющих современные информационные услуги, предполагает установление базисных цен и системы льгот и скидок с целью стимулирования спроса. Основными видами базисных цен являются:

1. цена часа подсоединения к автоматизированному банку данных;

2. цена получения единицы информации;

3. цена подписки на автоматизированные банки данных (АБД)и отдельные базы данных (БД).

Данные цены оговариваются контрактами и предусматривают плату как за саму информацию, так и за предоставляемые технические средства АБД.

В ряд контрактов на доступ и АБД включаются также следующие цены, в основном относящиеся к ресурсам АБД:

- минимальная плата за работу с АБД;

- цена справочной информации;

- цена дополнительных средств поиска и обработки информации;

- цена ресурсов ЭВМ и др.

Административной платой может служить:

- вступительный взнос, уплачиваемый одновременно за идентификацию пользователя, включающую предоставление пароля и т.п.

- единовременная плата за предоставление пользователю дополнительного пароля;

- периодическая фиксированная плата (например, ежемесячно за организационную поддержку работы пользователя– подготовку счетов и др.).

 

Изучить:  1. Почему информационные ресурсы играют важнейшую роль в развитии страны?

                   2. Что такое «информационный продукт»?

                   3. В чем отличие информационной услуги от обычной услуги?

17.01.2022                                       группа: 405

 Предмет: Информатика.

Тема урока: Лицензионно и свободно распространяемые программные продукты. 

Программное обеспечение персонального компьютера

Неотъемлемой частью компьютера является программное обеспечение, ведь компьютер работает по программе и с программами. Сам компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение (ПО) современных компьютеров включает в себя миллионы программ – от игровых до научных.

Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, которые могут выполняться вычислительной системой.

Рассмотрим программное обеспечение (ПО) по способу доступа к нему и условиям использования. Вы знаете, что некоторые программы находятся в свободном доступе, их, например, можно бесплатно скачать из Интернет, установить на своем компьютере и беспрепятственно пользоваться.

Программы по их правовому статусу можно разделить на три большие группы: лицензионные, условно бесплатные и свободно - распространяемые.

1.Коммерческие лицензионные программы. В соответствии с лицензионным соглашением разработчики программы гарантируют её нормальное функционирование в определенной операционной системе и несут за это ответственность. Лицензионные программы разработчики обычно продают в коробочных дистрибутивов.

В коробке находятся CD-диски, с которых производится установка программы на компьютеры пользователей, и руководство пользователей по работе с программой.

Довольно часто разработчики предоставляют существенные скидки при покупке лицензий на использовании программы на большом количестве компьютеров или учебных заведениях.

2.Свободно распространяемые программы (Freeware). Многие производители программного обеспечения и компьютерного оборудования заинтересованы в широком бесплатном распространении программного обеспечения. К таким программным средствам можно отнести:

• 
  Новые недоработанные (бета) версии программных продуктов (это позволяет провести их широкое тестирование).
• 
  Программные продукты, являющиеся частью принципиально новых технологий (это позволяет завоевать рынок).
• 
  Дополнения к ранее выпущенным программам, исправляющие найденные ошибки или расширяющие возможности.
• 
  Драйверы к новым или улучшенные драйверы к уже существующим устройствам.

3. Условно бесплатные программы. Некоторые фирмы разработчики программного обеспечения предлагают пользователям условно бесплатные программы в целях рекламы и продвижения на рынок. Пользователю предоставляется версия программы с определённым сроком действия (после истечения указанного срока действия программы прекращает работать, если за неё не была произведена оплата) или версия программы с ограниченными функциональными возможностями (в случае оплаты пользователю сообщается код, включающий все функции программы).

Регистрационный ключ — набор цифр и букв, необходимый для подтверждения лицензии, установки и использования некоторых компьютерных программ. Длина ключа может быть любой, но чаще всего ключ имеет длину от 10 до 30 символов.

Регистрационный ключ нужен для того, чтобы подтвердить уникальность копии программного обеспечения. Регистрационный ключ чаще всего пишется на упаковке, диске или в сопроводительной документации.

Информационная безопасность для различных пользователей компьютерных систем

Определим не­сколько видов деятельности, например:

• 
  решение прикладных задач, где отражается специфика дея­тельности конкретного пользователя-специалиста;
• 
  решение управленческих задач, что характерно для любой компании;
• 
  оказание информационных услуг в специализированной компании, например информационном центре, библиотеке и т. п.;
• 
  коммерческая деятельность;
• 
  банковская деятельность.

Методы защиты информации

При разработке методов защиты информации в информационной среде следует учесть следующие важные факторы и условия:

• 
  расширение областей использования компьютеров и увеличе­ние темпа роста компьютерного парка (то есть проблема за­щиты информации должна решаться на уровне технических средств);
• 
  высокая степень концентрации информации в центрах ее об­работки и, как следствие, появление централизованных баз данных, предназначенных для коллективного пользования;
• 
  расширение доступа пользователя к мировым информацион­ным ресурсам (современные системы обработки данных могут обслуживать неограниченное число абонентов, удаленных на сотни и тысячи километров);
• 
  усложнение программного обеспечения вычислительного про­цесса на компьютере, так как современные компьютеры мо­гут работать:

• 
  в мультипрограммном режиме, когда одновременно реша­ется несколько задач;
• 
  в мультипроцессорном режиме, когда одна задача решает­ся несколькими параллельно работающими процессорами;
• 
  в режиме разделения времени, когда один и тот же компьютер может одновременно обслуживать большое ко­личество абонентов.

К традиционным методам защиты от преднамеренных инфор­мационных угроз относятся: ограничение доступа к информа­ции, шифрование (криптография) информации, контроль до­ступа к аппаратуре, законодательные меры. Рассмотрим эти методы.

Ограничение доступа к информации осуществляется на двух уровнях:

• 
  на уровне среды обитания че­ловека, то есть путем создания искусственной преграды во­круг объекта защиты: выда­чи допущенным лицам специ­альных пропусков, установки охранной сигнализации или системы видеонаблюдения;
• 
  на уровне защиты компьютер­ных систем, например, с помо­щью разделения информации, циркулирующей в компьютер­ной системе, на части и орга­низации доступа к ней лиц в соответствии с их функцио­нальными обязанностями. При защите на программном уровне каждый пользователь имеет пароль, позволяющий ему иметь доступ только к той информации, к которой он допущен.

Шифрование (криптография) информации заключается в пре­образовании (кодировании) слов, букв, слогов, цифр с помощью специальных алгоритмов. Для ознакомления с шифрованной информацией нужен обратный процесс — декодирование. Шиф­рование обеспечивает существенное повышение безопасности пе­редачи данных в сети, а также данных, хранящихся на удален­ных устройствах.

Контроль доступа к аппаратуре означает, что вся аппара­тура закрыта и в местах доступа к ней установлены датчики, ко­торые срабатывают при вскрытии аппаратуры. Подобные меры позволяют избежать, например, подключения посторонних устройств, изменения режимов работы компьютерной системы, загрузки посторонних программ и т. п.

Законодательные меры заключаются в исполнении сущест­вующих в стране законов, постановлений, инструкций, регули­рующих юридическую ответственность должностных лиц — пользователей и обслуживающего персонала за утечку, потерю или модификацию доверенной им информации.

При выборе методов защиты информации для конкретной компьютерной сети необходим тщательный анализ всех возмож­ных способов несанкционированного доступа к информации. По результатам анализа проводится планирование мер, обеспечи­вающих необходимую защиту, то есть осуществляется разработ­ка политики безопасности.

Политика безопасности — это совокупность технических, про­граммных и организационных мер, направленных на защиту информации в компьютерной сети.

 Рассмотрим некоторые методы защиты компьютерных систем от преднамеренных информационных угроз.

Защита от хищения информации обычно осуществляется с по­мощью специальных программных средств. Несанкционированное копирование и распространение программ и ценной компьютер­ной информации является кражей интеллектуальной собствен­ности. Защищаемые программы подвергаются предварительной обработке, приводящей исполняемый код программы в состоя­ние, препятствующее его выполнению на «чужих» компьютерах (шифрование файлов, вставка парольной защиты, проверка ком­пьютера по его уникальным характеристикам и т. п.). Другой пример защиты: для предотвращения несанкционированного до­ступа к информации в локальной сети вводят систему разграни­чения доступа как на аппаратном, так и на программном уров­нях. В качестве аппаратного средства разграничения доступа может использоваться электронный ключ, подключаемый, на­пример, в разъем принтера.

Для защиты от компьютерных вирусов применяются «иммуностойкие» программные средства (программы-анализато­ры), предусматривающие разграничение доступа, самоконтроль и самовосстановление. Антивирусные средства являются самыми распро­страненными средствами защиты ин­формации.

В качестве физической защиты компьютерных систем используется специальная аппаратура, позволяю­щая выявить устройства промышлен­ного шпионажа, исключить запись или ретрансляцию излучений компь­ютера, а также речевых и других не­сущих информацию сигналов. Это позволяет предотвратить утечку ин­формативных электромагнитных сигналов за пределы охраняе­мой территории. Наиболее эффективным средством защиты ин­формации в каналах связи является применение специальных протоколов и криптографии (шифрования).

Для защиты информации от случайных информационных угроз, например, в компьютерных системах, применяются сред­ства повышения надежности аппаратуры:

• 
  повышение надежности работы электронных и механических узлов и элементов;
• 
  структурная избыточность — дублирование или утроение эле­ментов, устройств, подсистем;
• 
  функциональный контроль с диагностикой отказов, то есть обнаружение сбоев, неисправностей и программных ошибок и исключение их влияния на процесс обработки информации, а также указание места отказавшего элемента.

С каждым годом количество угроз информационной безопасности компь­ютерных систем и способов их реа­лизации постоянно увеличивается. Основными причинами здесь являют­ся недостатки современных инфор­мационных технологий и постоянно возрастающая сложность аппаратной части. На преодоление этих причин направлены усилия многочисленных разработчиков программных и аппаратных методов защиты информации в компьютерных системах.

Организация обновления программного обеспечения через Интернет

Любая операционная система, как и программные продукты, через какое-то время после установки должна обновляться. Обновления выпускаются для:

• 
  устранения в системе безопасности;
• 
  обеспечения совместимости со вновь появившимися на рынке комплектующими компьютеров;
• 
  оптимизации программного кода;
• 
  повышения производительности всей системы.

 Обновления представляют собой дополнения к программному обеспечению, предназначенные для предотвращения или устранения проблем и улучшения работы компьютера. Обновления безопасности для Windows способствуют защите от новых и существующих угроз для конфиденциальности и устойчивой работы компьютера.

Обновления и программное обеспечение от Microsoft для продуктов Microsoft являются бесплатным предложением от службы поддержки.

Для автоматического обновления программ необходимо: Нажать кнопку Пуск, выбрать команду Панель управления и два раза щелкните значок Автоматическое обновление. Выберите вариант Автоматически (рекомендуется). Под вариантом Автоматически загружать и устанавливать на компьютер рекомендуемые обновления выберите день и время, когда операционная система Windows должна устанавливать обновления.

 Автоматическое обновление обеспечивает установку первоочередных обновлений, которые включают в себя обновления безопасности и другие важные обновления, помогающие защитить компьютер. Также рекомендуется регулярно посещать веб-узел WindowsUpdate (http://www.microsoft.com/) для получения необязательных обновлений, например рекомендованных обновлений программного обеспечения и оборудования, которые помогут улучшить производительность компьютера.

Изучить:  1. Какие программы являются условно бесплатными?

                   2. Какие программные средства относят к свободно распространяемым программам?

                   3. В чем преимущества лицензионного программного обеспечения?

17.01.2022 
13.01.2022                                      группа: 405
 Предмет: Информатика.

Тема урока: Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информационной сфере, меры их предупреждения.

Правовые нормы, относящиеся к информации,

правонарушения в информационной сфере, меры их предупреждения

 

     Информация является объектом правового регулирования. Информация 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 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.

 

    Любой субъект-пользователь обязан приобрести эти права, прежде чем воспользоваться интересующим его информационным продуктом.

    Любой закон о праве собственности регулирует отношения между субъектом-владельцем и субъектом-пользователем. 

    Законы должны защищать как права собственника, так и права законных владельцев, которые приобрели информационный продукт законным путем.

Нормативно-правовую основу составляют юридические документы:

законы,

указы,

постановления,

которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке.  

 

Правовые нормы правового регулирования информации

    "Об информации, информационных технологиях и защите информации" №149-ФЗ от 27.07.2006г.

Краткое содержание: Регулирует отношение, возникающее при осуществление права: поиск, получение, передачу и производство информации. Применение информационных технологий. обеспечение защиты информации.

    Уголовный кодекс раздел "Преступления в сфере компьютерной информации" № 63-ФЗ Дата принятия: 1996г.

Краткое содержание: Определяет меру наказания за "Компьютерные преступления". Неправомерный доступ к компьютерной информации. Создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ. Нарушение правил эксплуатации ЭВМ или сети.

    "О персональных данных" №152-ФЗ от 27.07.2006г.

Краткое содержание: Его целью является обеспечить защиту прав и свобод человека и гражданина при обработке его персональных данных и обеспечить право на защиту частной жизни.

     Конвенция Совета Европы о преступности в сфере компьютерной информации была подписана в Будапеште. №ЕТS 185 от 23.10.2001г.

Краткое содержание: Дала классификацию компьютерным преступлениям, рассмотрела меры по предупреждению компьютерных преступлений, заключила согласие на обмен информацией между странами Европы по компьютерным преступлениям.

Дополнительный материал:

Федеральный закон от 06.04.2011 N 63-ФЗ "Об электронной подписи"

Федеральный закон от 29.12.2010 N 436-ФЗ "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию"

Правонарушения в информационной сфере.

    Правонарушение – юридический факт (наряду с событием и действием), действия, противоречащие нормам права (антипод правомерному поведению). Правонарушения всегда связаны с нарушением определенным лицом (лицами) действующей нормы (норм) ИП и прав других субъектов информационных правоотношений. При этом эти нарушения являются общественно опасными и могут влечь для тех или иных субъектов трудности, дополнительные права и обязанности.

Преступления в сфере информационных технологий включают:

·        распространение вредоносных вирусов;

·        взлом паролей;

·        кражу номеров кредитных карточек и других банковских реквизитов (фишинг);

·        распространение противоправной информации (клеветы, материалов порнографического характера, материалов, возбуждающих межнациональную и межрелигиозную вражду и т.п.) через Интернет.

    Основные виды преступлений, связанных с вмешательством в работу компьютеров: 

1. Несанкционированный доступ к информации, хранящейся в компьютере.

Несанкционированный доступ осуществляется, как правило, с использованием чужого имени, изменением физических адресов технических устройств, использованием информации оставшейся после решения задач, модификацией программного и информационного обеспечения, хищением носителя информации, установкой аппаратуры записи, подключаемой к каналам передачи данных 

2. Ввод в программное обеспечение «логических бомб», которые срабатывают при выполнении определённых условий и частично или полностью выводят из строя компьютерную систему.

3. Разработка и распространение компьютерных вирусов.

4. Преступная небрежность в разработке, изготовлении и эксплуатации программно-вычислительных комплексов, приведшая к тяжким последствиям.

5. Подделка компьютерной информации.

6. Хищение компьютерной информации. 

Предупреждение компьютерных преступлений

При разработке компьютерных систем, выход из строя или ошибки в работе которых могут привести к тяжёлым последствиям, вопросы компьютерной безопасности становятся первоочередными. Известно много мер, направленных на предупреждение преступления.

К техническим мерам относят:

·        защиту от несанкционированного доступа к системе,

·        резервирование особо важных компьютерных подсистем,

·        организацию вычислительных сетей с возможностью перераспределения ресурсов в случае нарушения работоспособности отдельных звеньев,

·        установку оборудования обнаружения и тушения пожара,

·        оборудования обнаружения воды,

·        принятие конструкционных мер защиты от хищений, саботажа, диверсий, взрывов, установку резервных систем электропитания,

·        оснащение помещений замками, установку сигнализации и многое другое.

К организационным мерам относят:

·        охрану вычислительного центра,

·        тщательный подбор персонала,

·        исключение случаев ведения особо важных работ только одним человеком,

·        наличие плана восстановления работоспособности центра после выхода его из строя,

·        организацию обслуживания вычислительного центра посторонней организацией или лицами, незаинтересованными в сокрытии фактов нарушения работы центра,

·        универсальность средств защиты от всех пользователей (включая высшее руководство),

·        возложение ответственности на лиц, которые должны обеспечить безопасность центра.  

К правовым мерам относят:

·        разработку норм, устанавливающих ответственность за компьютерные преступления,

·        защита авторских прав,

·        совершенствование уголовного, гражданского законодательства и судопроизводства,

·        общественный контроль за разработчиками компьютерных систем и принятие международных договоров об ограничениях, если они влияют или могут повлиять на военные, экономические и социальные аспекты жизни стран, заключающих соглашение.

 

Изучить:  1. Какие нормативные правовые акты являются основополагающими в информационной сфере? 
                   2. Что понимается под информационным преступлением? 

                   3. Какие составы преступлений против общественной безопасности и общественного порядка следует отнести к информационным? 

12.01.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Стоимостные характеристики информационной деятельности.

 

12.01.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Виды профессиональной информационной деятельности человека с использованием технических средств и информационных ресурсов. 

10.01.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Этапы развития технических средств и информационных ресурсов.

10.01.2022                                       группа: 405
 Предмет: Информатика.
Тема урока: Основные этапы информационного развития общества.