Объекты и составные части информатики
Омарова Ш.Е.
ИНФОРМАТИКА
Учебное пособие
Караганда 2012
УДК 004.2:378(075.8)
ББК 32.81я73
0-57
Разработчик: зав.кафедрой ИВС, профессор Омарова Ш.Е.
Информатика. Учебное пособие для студентов всех специальностей — Караганда: КЭУ, 2012 г. - 246 с.
ISBN 978-601-233-206-3
Учебное пособие разработано в соответствии с новой типовой учебной программой по курсу «Информатика». В пособии рассматриваются: основные понятия информатики; основы дискретной математики (функции, отношения, множества, основы логики, графы и деревья); основные понятия архитектуры ЭВМ; алгоритмическое решение задач, анализ алгоритмической сложности; основы программирования на языках высокого уровня; основы операционных систем, современное прикладное программное обеспечение; работа в сетях, системы телекоммуникаций, сеть Internet; графическое программное обеспечение; основы защиты информации.
Пособие предназначено для студентов вузов, учащихся колледжей, преподавателей высших и среднеспециальных учебных заведений, лиц, занимающихся самообразованием.
Рецензенты: Кан О.В., доцент кафедры «Информатика» КарГТУ, к.т.н.
Тен Т.Л., профессор кафедры ИВС
КЭУК, д.т.н.
ISBN 978-601-233-206-3
©Разработчик: Омарова Ш.Е., к.э.н., профессор зав. кафедрой ИВС
| |
Содержание
| Тема 1. Введение | |||
| 1.1. Цель и задачи курса «Информатика» | |||
| 1.2. Объекты и составные части информатики | |||
| 1.3. Информатика как единство науки и технологии | |||
| Тема 2. Основные понятия информатики | |||
| 2.1. Место информатики в системе наук | |||
| 2.2. Основные понятия курса «Информатика» | |||
| 2.3. Информация, ее виды и свойства | |||
| 2.4. Различные уровни представлений об информации. Носители данных | |||
| Тема 3. Основы дискретной математики. | |||
| 3.1. Множества. Операции над множествами. | |||
| 3.2. Основы логики. | |||
| 3.3. Графы и деревья. | |||
| Тема 4. Основные понятия архитектуры ЭВМ | |||
| 4.1. Представление данных в компьютере | |||
| 4.2. Системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую | |||
| 4.3. Логические элементы компьютера | |||
| 4.4. Организация машины | |||
| 4.5. Организация памяти компьютера | |||
| Тема 5. Алгоритмическое решение задач, анализ алгоритмической сложности. | |||
| 5.1. Стратегия решения задач | |||
| 5.2. Алгоритмы (свойства, реализация алгоритмов) | |||
| 5.3. Структуры данных | |||
| 5.4. Основные вычислительные алгоритмы | |||
| 5.5. Анализ алгоритмов. | |||
| Тема 6. Знакомство с языками программирования. | |||
| 6.1. Обзор языков программирования | |||
| 6.2. Основные конструкции программирования | |||
| 6.3. Парадигмы программирования | |||
| Тема 7. Основы операционных систем | |||
| 7.1. Основные концепции операционных систем | |||
| 7.2. Методы декомпозиции операционных систем (монолитная, модульная, микроядерная). | |||
| 7.3. Управление процессами | |||
| |||
| 7.5. Утилиты. Архиваторы. Драйверы | |||
| 7.6. Обзор современного прикладного программного обеспечения | |||
| Тема 8. Сети и телекоммуникации | |||
| 8.1. Понятие сети. Возможности сети. Классификация сетей | |||
| 8.2. Локально-вычислительные сети | |||
| 8.3. Системы телекоммуникаций | |||
| Тема 9. Сеть Internet | |||
| 9.1. Теоретические основы Internet | |||
| 9.2. Основные понятия (сайт, сокет, сервер, клиент). Web как пример архитектуры «клиент-сервер» | |||
| 9.3.Службы Internet | |||
| Тема 10. Графическое программное обеспечение | |||
| 10.1. Иерархия графического программного обеспечения. Графические коммуникации. Графические системы. | |||
| 10.2. Системы растровой и векторной графики | |||
| 10.3. Графические редакторы | |||
| Тема 11. Основы защиты информации | |||
| 11.1. Информационная безопасность и ее составляющие | |||
| 11.2. Угрозы безопасности информации и их классификация | |||
| 11.3. Сетевая безопасность | |||
| 11.4. Антивирусные программы |
| |
Предисловие
Необходимым условием научно-технического, социального, экономического и политического процесса в обществе является информатизация. Информатизация общества коренным образом меняет производство, образование и жизнь людей, создавая информационное пространство во всем мире. Развитие информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) и глобальной сети Internet позволило существенно повысить эффективность деятельности предприятий и организаций различных сфер народного хозяйства.
Научным фундаментом процесса информатизации общества является дисциплина информатика. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства наука, техники и производства.
Особое значение приобретает информатика в подготовке специалистов экономического профиля. Владение навыками пользования компьютером и другими ИКТ становится неотъемлемой частью современной жизни. Компьютер применяется практически во всех сферах экономики и бизнеса и является эффективным вспомогательным средством.
Цель учебного пособия – ознакомить студентов с основными понятиями информатики, элементами дискретной математики, дать представление об архитектуре вычислительных систем, операционных системах и сетях, научить навыкам построения алгоритмов решения экономических задач и основам программирования на одном из современных языков высокого уровня, рассмотреть графическое программное обеспечение и вопросы защиты информации.
Предлагаемое учебное пособие подготовлено в соответствии с силлабусом по курсу «Информатика».
Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей экономического вуза. Оно может быть полезным и для обучающихся в средних специальных заведениях, а также специалистам, работающим над созданием и эксплуатацией информационных систем.
Тема 1. Введение
1.1. Цель и задачи курса «Информатика»
Цель курса «Информатика»
Данная дисциплина имеет своей целью: ознакомить студентов с теоретическими и практическими сведениями, отражающими основные тенденции развития информатики; ознакомить с элементами дискретной математики; дать представление об архитектуре вычислительных систем, операционных системах и сетях; обучить студентов навыкам построения алгоритмов и блок-схем; ознакомить с основами компьютерной графики, основными концепциями построения сетевых приложений.
Задачи курса:
- ознакомление с основными понятиями информатики, алгеброй логики;
- изучение студентами основ алгоритмизации задач и построение эффективных алгоритмов;
- рассмотрение состояния и перспектив развития аппаратного и программного обеспечения компьютеров и компьютерных сетей;
- изучение состава операционных систем, структуры компьютерных систем, графических программ, методов защиты информации.
- овладение практическими навыками работы в сети, знаниями в области использования современных пакетов прикладных программ.
Объекты и составные части информатики
Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и означает "информационная автоматика или автоматизированная переработка информации". В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).
Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров, получила мощный импульс в своем развитии. Термин "информатика" приобретает новое дыхание и используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.
В нашей стране подобная трактовка термина "информатика" утвердилась с момента принятия решения в 1983 г. на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как "комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики".
Информатика в таком понимании нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т.п. с помощью информационных моделей.
Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Обобщая опубликованные в литературе по информатике определения этого термина, предлагаем такую трактовку.
Информатика — это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Структура современной информатики включает три составные части, каждая из которых может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина (рис. 1.1).
Теоретическая информатика— часть информатики, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации и информационных процессов, разработкой общих принципов построения информационной техники и технологии. Она основана на использовании математических методов и включает в себя такие основные математические разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и др.
Средства информатизации(технические и программные) — раздел, занимающийся изучением общих принципов построения вычислительных устройств и систем обработки и передачи данных, а также вопросов, связанных с разработкой систем программного обеспечения.
Информационные системы и технологии— раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации, их оптимизации, структурированию в различных сложных системах, разработкой принципов реализации в данных системах информационных процессов.
| Теоретическая информатика | Средства информатизации | ||
| Технические | Программные | ||
| Теория алгоритмов и автоматов Теория информации Теория кодирования Математическая логика Теория формальных языков и грамматик Исследование операций и др. |  | средства обработки информации средства передачи информации средства хранения информации средства представления информации | системное программное обеспечение инструментарий технологии программирования пакеты прикладных программ |
 |  | ||
| Информационные системы и технологии | |||
| ввод/вывод, сбор, хранение, передача и обработка данных; подготовка текстовых и графических документов; программирование, проектирование, моделирование, обучение; диагностика, управление объектами, процессами, системами (информационно-справочные, информационно-поисковые системы, современные глобальные системы хранения и поиска информации, включая Интернет, и др.); защита информации |
Рис. 1.1. Структура информатики
Иногда информационные технологии называют компьютерными технологиями или прикладной информатикой. Само слово «компьютер» произошло от английского computer, переводимого на русский язык как «вычислитель», или электронная вычислительная машина — ЭВМ.
Технические (аппаратные) средства или аппаратура компьютеров в английском языке обозначаются словом hardware, которое переводится как «твердые изделия». Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами и область деятельности по их созданию и применению используется слово software (в переводе — «мягкие изделия»), которое подчеркивает способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей — технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1.2); как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.
Рис 1.2. Структура информатики как отрасли, науки, прикладной дисциплины.
Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве, В настоящее время около 70% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение, что одна из главных задач этой науки — выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.
Цель фундаментальных исследований в информатике — получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.
Информатика как прикладная дисциплина занимается:
- изучением закономерностей в информационных процессах (накопление» переработка, распространение);
- созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;
- разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.