Понятие информатики, информации, история развития.

Информатика – технич. наука, систематизир. процессы создания, хранения, воспроизводства, обработки, защиты и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Основной задачей информатики является систематизация приёмов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Слово информатика происходит от французского слова, образованного в результате объединения терминов «информация» и «автоматика», что выражает её суть науки об автоматической обработке информации.

Информация – продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Информация существует только в момент протекания информационного процесса. Всё остальное время она содержится в виде данных.

В кач-ве источников информатики обычно называют две науки – документалистику и кибернетику. История развития ЭВМ:

Компьютер – электронное устройство, предназнач. Для автоматизации, создания, хранения, обработки, транспортировки данных по программе.

Программа – последовательность команд и операций для обработки данных, реализующих данный алгоритм.

Алгоритм – последовательность действий, приводящих к однозначному решению задач.

0 поколение – не им.прогр. обеспеч. Выполн. от движения. Арифмометры.

I поколение – Появ. в 1946 г. применение вакуумно-ламповой технологии. Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты , магнитные ленты и печатающие устройства. концепция хранимой программы. 10 тыс оп/сек. ( БЭСМ, УРАЛ)

II поколение 100 тыс. оп/сек. (СМ «Минск» МИР IBM 360) Появ. в 1955 г.вместо ламп исп. транзисторы. более надежными, быстродействие их повысилось, потребление энергии уменьшилось. С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Главный принцип структуры - централизация.

3 поколение микросхемы (инт.схемы нач.)1 млн. оп/сек (Искра, УС 1040, IBM PCXT 286.386) 4 поколение Интегральные микросхемыПояв. опер. системы , кот. стали брать на себя задачи управления памятью , устройствами ввода-вывода и другими ресурсами ; стало возможным мультипрограммирование. 10 млн. оп./сек (IBM 486)

5 поколение Появ. в 1975 г. с изобр. больших и сверхбольших интегральных схем. Вып. 100 млн.оп/сек. (Pentium 3,4,pro)

Основные структуры данных.

Данные – диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. Существует три основных типа данных: линейная (разорванную книгу собрать странички в правильной последовательности), иерархическая (книгу разбивают на части, разделы, графы и т.д.) и табличная (например, оглавление или содержание в книге).

Линейные структуры – это списки. Список – простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве. Разделителем может быть какой-нибудь спец символ или пробел. Т.о. линейные структуры данных (списки) – упорядоченные структуры, в кот адрес элем-та однозначно определяется его номером.

Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элем-ты данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы умножения, например, адрес ячейки опредл-ся номерами строки и столбца. Кол-во разделителей должно быть больше, чем для данных, имеющих структуру списка. Например, когда печатают таблицы строки и столбы разделяют графическими элем-ми – линиями разметки. Одним из видов табличной структуры явл-ся матрицы. В данном случае разделители не нужны, поскольку все элем-ты имеют равную длину и кол-во их известно. Т.о., табличные структуры данных (матрицы) – упорядоченные структуры, в кот адрес элем-та определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элем-т.

Нерегулярные данные, кот трудно представить в виде списка или таблицы часто представляют в виде иерархических структур. В иерархической структуре адрес каждого элем-та определяется путём доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу. (например, Пуск>Программы>Стандартные>Калькулятор.)

В информатике применяют методы для регуляризации иерархических структур с тем, чтобы сделать путь доступа компактным. Один из методов получил название дихотомии.

Файловая структура диска.

Файловая система — часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске.
С понятием файловой системы тесно связано понятие файловой структуры диска, под которой понимают, как размещаются на диске: главный каталог, подкаталоги, файлы, операционная система, а также какие для них выделены объемы секторов, кластеров, дорожек.В операционной системе MS DOS принята иерархическая структураорганизации каталогов. На каждом диске всегда имеется единственный главный (корневой) каталог. Он находится на 0-м уровне иерархической структуры. Корневой каталог создается при форматировании (инициализации, разметке) диска, имеет ограниченный размер и не может быть удален средствами DOS. В главный каталог могут входить другие каталоги и файлы, которые создаются командами операционной системы и могут быть удалены соответствующими командами.
Родительский каталог — каталог, имеющий подкаталоги. Подкаталог— каталог, который входит в другой каталог.Таким образом, любой каталог, содержащий каталоги нижнего уровня, может быть, с одной стороны, по отношению к ним родительским, а с другой стороны, подчиненным по отношению к каталогу верхнего уровня. Как правило, если это не вызывает путаницы, употребляют термин "каталог", подразумевая или подкаталог, или родительский каталог в зависимости от контекста.
Каталоги на дисках организованы как системные файлы. Единственное исключение — корневой каталог, для которого отведено фиксированное место на диске. Доступ к каталогам можно получить, как к обыкновенному файлу.

Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жёсткого диска рассматривается как трёхмерная матрица, измерениями которой явл-ся номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска. Наименьшей физической единицей хранения данных явл-ся сектор. Размер сектора=512 байт. Для дисков большого объёма адресация для каждого сектора неэффективна, в связи с этим группы секторов объединяются в кластеры. Кластер явл-ся наименьшей единицей адресации при обращении к данным. Размера кластера строго не фиксирован. Операционный системы MS-DOS, OS/2, Windows 95 и др используют файловую системы на основе таблиц размещения файлов, состоящих из 16 разрядных полей.(FAT16) Такая файловая система позволяет разместить в FAT-таблицах не более 2¹⁶ записей. Для дисков объёмом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт(64 сектора). Это не вполне рациональный подход, поскольку любой файл полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует одна адресная запись в таблице размещения файлов. Новые операционной системы поддерживают более совершенную версию файловой структуры на основе FAT-таблиц с 32 зарядными полями в таблице размещения файлов. При формировании файловой структуры диска операционная система MS DOS соблюдает ряд правил:
• файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных каталогах, но в одном и том же каталоге только один раз;
• порядок следования имен файлов и подкаталогов в родительском каталоге произвольный;
• файл может быть разбит на несколько частей, для которых выделяются участки дискового пространства одинакового объема на разных дорожках и секторах.

7. Преобразование чисел из одной системы в другую.

Преобразование чисел из одной системы счисл. в др.

-Чтобы перевести целое десятичное число в другую СС (двоичную, шестнадцатеричную, восьмеричную), необходимо сначала само число, а затем и все последующие частные разделить на основание СС, т.е. на число 2 или 8 или 16. Тогда цифры остатков, записанные в обратном порядке, будут представлять собой (двоичное шестнадцатеричное, восьмеричное) число.

- Чтобы перевести десятичную дробь в число другой СС, необходимо сначала саму дробь, а затем дробные части всех последующих произведений умножать на основание, т.е. на число 2, 16 или 8. Тогда цифры, представляющие целые части всех последующих произведений, записанные в прямом порядке, будут представлять собой дробь в необходимой СС.

При переводе в шестнадцатеричную (восьмеричную) СС целые части последующих произведений должны быть представлены шестнадцатеричными (восьмеричными) цифрами.

Перевод двоичных чисел.

--Перевод в десятичную СС.Для перевода каждую цифру двоичного числа умножаем на основание 2 в степени на единицу меньше количества цифр в числе. Полученные результаты складываем, а сумма будет являться числом в десятичной СС.

Перевод в шестнадцатеричную СС.Чтобы перевести смешанное двоичное число в шестнадцатеричную СС, нужно, начиная от запятой, разделить целую (влево) и дробную (вправо) части числа на тетрады (4 значка двоичной системы), дополнить крайние тетрады (если они неполные) нулями, а затем каждую тетраду заменить соответствующей шестнадцатеричной цифрой (см.табл.1). Число читается слева направо

Перевод в восьмеричную СС.Чтобы перевести число в восьмеричную СС, нужно, начиная от запятой, разделить целую (влево) и дробную (вправо) части числа на триады (три двоичные цифры), дополнить крайние триады (если они неполные) нулями, а затем каждую группу заменить соответствующей восьмеричной цифрой (см.табл.1). Число читается слева направо.

Пример 2. 11010111₂ = 657₁₀

Перевод шестнадцатеричных чисел.

Перевод в десятичную СС.Для перевода каждую цифру числа умножаем на основание 16 в степени на единицу меньше количества цифр в числе. Полученные результаты складываем, а сумма будет являться числом в десятичной СС.

Пример 1. Перевести шестнадцатеричное число Е7,F6 в десятичную СС.

Е7,F6 = Е · 16¹ + 7 · 16⁰ + F · 16^-1 + 6 · 16^-2 = 14 · 16 + 7 · 1 + 15 · 1 : 16 + 6 · 1 : 256 = = 224 + 7 + 15 : 16 + 6 : 256 = 231,246 : 256 = 231,96

Ответ: Е7,F6₁₆= 231,97₁₀

Перевод в двоичную СС. Чтобы перевести смешанное число в двоичную СС, нужно каждую шестнадцатеричную цифру заменить четырьмя знаками двоичной СС, то есть тетрадой (см. табл.1). Число читается слева направо.

Пример 2. Перевести шестнадцатеричное число Е7,F6 в двоичную СС.

Е 7 , F 6

1110 0111 , 1111 0110

Ответ: Е7,F6₁₆ = 11100111,11110110.

1.5 Перевод восьмеричных чисел.

Перевод в десятичную СС.Для перевода каждую цифру умножаем на основание 8 в степени на единицу меньше количества цифр в числе. Полученные результаты складываем, а сумма будет являться числом в десятичной СС.

Пример 1. Перевести восьмеричное число 531 в десятичную СС.

531 = 5 · 8² + 3 · 8¹ + 1 · 8⁰= 5 · 64 + 24 + 1 = 345

Ответ: 531₈ = 345₁₀

Перевод в двоичную СС. Для перевода каждая цифра числа в восьмеричной СС заменяется тремя знаками двоичной СС (см.табл.1). Число читается слева направо.

Пример 2. 573₈= 101111011₂

Устр-ва вывода данных.

Существует довольно большое кол-во устр-в вывода данных. Главным из них является монитор. Монитор – устр-во визуального представления данных. Его основными параметрами явл-ся: тип, размер и шаг маски экрана, макс частота регенерации изображения, класс защиты. Сейчас, наиболее распространённые мониторы 2-х основных типов: ЖК и ЭЛТ (электронно-лучевая трубка). Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали (дюймы). Изображение на экране ЭЛТ-монитора получается в рез-те облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски 3х типов, светящиеся красным, зелёным и синим цветом. Чтобы на экране все 3 луча сходились строго в одну точку и изображение было чётким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем чётче и точнее полученное изображение. В основном, шаг маски от 0,24 до 0,26 мм. Частота регенерации(обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем чётче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз. Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. Международные стандарты: MPR-II(ограничил уровни электромагнитного излучения), TCO-92(эти нормы сохранены), NCO-95(ужесточены; впервые появились эргономические и экологические нормы), NCO-99(ужесточены и те др нормы).

В кач-ве устр-в данных дополнительных к монитору используют печатающие устр-ва( принтеры). Бывают матричные, лазерные, струйные, светодиодные. Матричные – самые простые печатающие устр-ва. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней(иголок) через красящую ленту. Кач-во зависит от кол-ва иголок. Лазерные принтеры обеспечивают высокое кач-во печати, высокая скорость печати.(стр в сек) Лазерная головка испускает световые импульсы, которые попадают на светочувствительный барабан; барабан получает статистический заряд; барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом(тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статистич заряд; далее барабан контактирует с бумагой, в рез-те чего происходит перенос тонера на бумагу. Светодиодные принтеры имеют тот же принцип действия, только источник света не лазерная головка, а линейка светодиодов. Струйные принтеры. В них изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу.

Строковые типы данных.

Строка — это последовательность символов. Каждый символ занимает 1 байт памяти (код ASCII). Количество символов в строке называется ее длиной. Длина строки может находиться в диапазоне от 0 до 255. Строковые величины могут быть константами и переменными. Строковая константа есть последовательность символов, заключенная в апострофы. Например: 'это строковая константа', ‘272’. Строковая переменная описывается в разделе описания переменных следующим образом:

Var <идентификатор> : string[<максимальная длина строки>];

Например:

Var Name : string[20].

Параметр длины может и не указываться в описании. В таком случае подразумевается, что он равен максимальной величине — 255.

Строковая переменная занимает в памяти на 1 байт больше, чем указанная в описании длина. Символы внутри строки индексируются (нумеруются) от единицы. Каждый отдельный символ идентифицируется именем строки с индексом, заключенным в квадратные скобки. Например: N[5], S[i], slovo[k+l]. Индекс может быть положительной константой, переменной, выражением целого типа. Значение индекса не должно выходить за границы описания.

Строковые выражения строятся из строковых констант, переменных, функций и знаков операций. Над строковыми данными допустимы операции сцепления и операции отношения.

Операция сцепления (конкатенации) (+) применяется для соединения нескольких строк в одну результирующую строку. Сцеплять можно как строковые константы, так и переменные.

Пример: 'Мама ' + 'мыла ' + 'раму'. В результате получится строка: 'Мама мыла раму'. Длина результирующей строки не должна превышать 255.

Операции отношения: =, <, >, <=, >=, <>. Позволяют произвести сравнение двух строк, в результате чего получается логическое значение (true или false). Операция отношения имеет приоритет более низкий, чем операция сцепления. Сравнение строк производится слева направо до первого несовпадающего символа, и та строка считается больше, в которой первый несовпадающий символ имеет больший номер в таблице символьной кодировки. Если строки имеют различную длину, но в общей части символы совпадают, считается, что более короткая строка меньше, чем более длинная. Строки равны, если они полностью совпадают по длине и содержат одни и те же символы.

Функция Copy(S, Pozition, N) выделяет из строки S подстроку длиной N символов, начиная с позиции Pozition. Здесь N и Pozition — целочисленные выражения.

Пример:Значение S Выражение Результат

‘Мама мыла раму’ Copy(S, 6, 4) ‘мыла’

‘Маша ела кашу’ Copy(S, 1, 8) ‘Маша ела’

Функция Concat(S1, S2, …, SN) выполняет сцепление (конкатенацию) строк S1, S2, …, SN в одну строку.

Оператор выбора «case».

Оператор выбора case
Общий вид этого оператора:
case <селектор> of < альтернатива 1 > : < оператор 1>;
< альтернатива 2>:< оператор 2 >;
< альтернатива N >: < оператор N > else < оператор части Else> end;
Case и of — зарезервированные слова, которые являются отличительным признаком оператора множественного ветвления. Селектор — это переменная или выражение порядкового типа. В зависимости от значения данного выражения или переменной происходит ветвление программы. После заголовка оператора идет перечисление различных альтернатив, по которым может выполняться программа. Альтернативы отделяются друг от друга точкой с запятой. Используемая в операторе case метка может состоять из констант и диапазонов. Диапазоны значений в Паскале — это два крайних значения, написанные через двоеточие. Такая запись эквивалентна перечислению всех целых чисел в данном диапазоне.
Часть оператора case, состоящая из слова else и последнего альтернативного варианта, является необязательной, она выполняется в том случае, если вычисленный в программе селектор не соответствует ни одной из перечисленных выше альтернатив. Если эта часть оператора case отсутствует, а селектор не подходит ни под одну из альтернатив, то оператор case не выполнит никаких действий. Завершается оператор case обязательным словом end;

Пример использования оператора case:

program number; { Определение времени года по номеру месяца}

var

month: integer; {номер месяца}

begin

write (’Введите номер месяца:’);

readln (month);

writeln (‘Время года:’);

case month of

1, 2, 12: writeln (’зима’);

3..5: writeln (’весна’);

6..8: writeln (’лето’);