Описание содержания типового расчета
В.Г.Саркисов
Методические указания к типовому расчету по информатике
"Аппаратное и программное обеспечение ПЭВМ"
Учебно-методическое пособие
Самара 2008
Оглавление
Оглавление. 1
Описание содержания типового расчета. 2
Теоретическая часть. 2
Системы счисления. 2
Аппаратное обеспечение ЭВМ. Периферийные устройства. 2
Аппаратное обеспечение ЭВМ. Системный блок ПЭВМ. 2
Программное обеспечение (ПО, software, soft). 2
Системное программное обеспечение. Операционная система (ОС). 2
«Юникс», стандартизация ОС и открытые ОС.. 2
Альтернативные операционные системы.. 2
Основы машинной графики. Системы компьютерной графики и анимации. 2
Служебное ПО.. 2
Электронные презентации. 2
Задания к типовому расчету. 2
Системы счисления: 2
Аппаратное обеспечение ПЭВМ: 2
Программное обеспечение ПЭВМ: 2
Список литературы. 2
Описание содержания типового расчета
Типовой расчет содержит четыре задания:
Первое задание требует от студента знаний различных систем счисления, умения переводить числа из одной системы в другую, ориентироваться в величинах, описывающих количество информации, объем данных, скорость передачи данных.
Целью второго задания является изучение студентами аппаратного обеспечения ПЭВМ, осознание взаимосвязей различных компонентов аппаратного обеспечения ПЭВМ, освоение навыков выбора комплектующих и периферийных устройств в соответствие с поставленной задачей.
Цель третьего и четвертого заданий – изучение студентами различных видов программного обеспечения, его предназначения и особенностей, юридических аспектов использования ПО.
Теоретическая часть.
Системы счисления.
Система счисления — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.
Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные.
В позиционных системах счисления один и тот же числовой знак (цифра) в записи числа имеет различные значения в зависимости от того места, где он расположен.
В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе. При этом система может накладывать ограничения на положение цифр, например, чтобы они были расположены в порядке убывания.
Позиционная система счисления основывается на том, что n единиц первого разряда объединяется в одну единицу второго разряда, n единиц второго разряда объединяются в одну единицу третьего разряда и т.д. Например, 10 единиц образуют 1 десяток, 10 десятков – сотню и т.д.
Число n называется основанием системы счисления. Основанием системы счисления может быть любое число, большее единицы (в том числе и дробное).
Наиболее распространенные системы счисления:
| основание | наименование | применение | Примечание |
| двоичная | дискретная математика, информатика, программирование | ||
| восьмеричная | изредка в программировании, Английская система мер и весов (1 галлон равен 8 пинтам и т.д.) | ||
| десятичная | все сферы человеческой деятельности | наиболее распространенная система счисления благодаря удобству счета на пальцах | |
| двенадцатеричная | измерение времени, Английская система мер и весов (1 фут равен 12 дюймам, 1 дюйм – 12 линиям и т.д.) | система теоретически удобнее десятичной, так как 12 делится без остатка на 2, 3, 4 и 6, а 10 только на 2 и 5. | |
| шестнадцатеричная | очень широко в программировании | ||
| шестидесятеричная | измерение углов и времени |
В системах счисления с основаниями с 11 до 38 после цифр 1,2,…,8,9 идут латинские буквы A,B,C,…,Y,Z.
Если в некотором выражении используются различные системы счисления, то основание системы счисления указывают в виде нижнего индекса (1А2416). Для шестнадцатеричных чисел иногда основание указывают буквой h после числа (1А24h).
В позиционной системе счисления число имеет вид:
Например 
Эта формула позволяет легко переводить любые числа в привычную для нас десятичную систему счисления:
По идее, так же легко можно перейти между двумя любыми системами счисления. Но наши навыки работы с десятичной системой будут постоянно нас сбивать. Поэтому для перевода чисел из десятичной системы используют несколько другой алгоритм, основанный на той же формуле. Десятичное число делят на основание системы и выписывают остаток от деления. Затем, частное делят на основание и снова выписывают остаток. Так продолжают до тех пор, пока частное не станет меньше основания.
Пример:
Переведем в троичную систему счисления десятичное число 329.
32910=1100123.
Таким образом, мы можем перевести число из любой системы счисления в любую через привычную нам десятичную.
Переход между системами, основание одной из которых является степенью основания другой, заметно упрощен.
Рассмотрим для примера перевод числа из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную и обратно. Несложно заметить, что одна восьмеричная цифра соответствует трём двоичным (8=23), а одна шестнадцатеричная – четырем двоичным (16=24).
1001 1101 00102 = 9D216
100 111 010 0102 = 47228 .
Растровая графика
Растровая графика всегда оперирует двумерным массивом (матрицей) пикселов. Каждому пикселю сопоставляется значение — яркости, цвета, прозрачности — или комбинация этих значений. Растровый образ имеет некоторое число строк и столбцов.
Любое изображение на мониторе, в силу его плоскости, становится растровым, так как монитор это матрица, он состоит из столбцов и строк.
В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти (для простых изображений), необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании.
Без особых потерь растровые изображения можно только лишь уменьшать, хотя некоторые детали изображения тогда исчезнут навсегда. Увеличение же растровых изображений оборачивается некрасивым видом на увеличенные квадраты того или иного цвета, которые раньше были пикселями.
Наиболее популярные форматы растровых изображений:
1. bmp – простейший несжатый формат (занимает очень много места).
2. jpg – сжатие с потерями. Достоинство – позволяет получить достаточно качественную картинку в сравнительно небольшом файле. К недостаткам формата следует отнести то, что при сильных степенях сжатия дает знать о себе блочная структура данных, изображение «дробится на квадратики».
3. gif – сжатие без потерь, но с поддержкой всего 256 цветов. Для фотографий не подходит (теряются цвета). Зато подходит для чертежей, схем, рисунков. Формат GIF поддерживает анимационные изображения.
Наиболее популярными программами для редактирования растровых изображений являются:
1) Microsoft Paint (входит в поставку Windows, отдельно не продается) – простейший графический редактор с минимальным функционалом. Достаточен для редактирования простейших изображений, но обладает рядом существенных ограничений.
2) Adobe Photoshop (commercial software) – наиболее популярный профессиональный графический редактор, ориентированный на обработку изображений. Обладает широчайшими возможностями редактирования растровых изображений, но из-за высокой цены недоступен большинству пользователей.
3) CorelPAINT (commercial software) – мощный профессиональный графический редактор. В отличие от Photoshop, больший акцент сделан на создании новых изображений (рисование). Из-за высокой цены недоступен большинству пользователей.
4) GIMP (free software, входит в поставки Linux, доступна также бесплатная версия для Windows) – позиционируется как бесплатный аналог Photoshop. Лишь незначительно уступает Photoshop по функционалу. Некоторые версии нестабильны и излишне требовательны к аппаратному обеспечению.
Векторная графика
Векторная графика представляет изображение как набор примитивов. Обычно в качестве них выбираются точки, прямые, окружности, прямоугольники, а также, как общий случай, сплайны некоторого порядка. Объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина линий, цвет заполнения. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих набор примитивов. При воспроизведении перекрывающихся объектов имеет значение их порядок.
Изображение в векторном формате даёт простор для редактирования. Изображение может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться. Имитация трёхмерности в векторной графике проще, чем в растровой. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него строится новое. Математическое описание векторного рисунка остаётся прежним, изменяются только значения некоторых переменных, например, коэффициентов.
Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как набор из примитивов. Такой способ представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, деловой графики, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.
Основные программы – Adobe Illustrator, CorelDRAW, OpenOffice.org Draw.
Служебное ПО
1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С их помощью выполняется большинство операций по обслуживанию файловой структуры: копирование, перемещение, переименование файлов, создание каталогов (папок), уничтожение объектов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Базовые программные средства содержатся в составе программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой
2. Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов. Архивные файлы имеют повышенную плотность записи информации и соответственно, эффективнее используют носители информации.
3. Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Их используют для исправления ошибок и для оптимизации работы компьютерной системы.
4. Программы инсталляции (установки). Предназначены для контроля над добавлением в текущую программную конфигурацию нового программного обеспечения. Они следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей, утерянных во время уничтожения определенных программ. Простые средства управления установлением и уничтожением программ содержатся в составе операционной системы, но могут использоваться и дополнительные служебные программы.
5. Средства коммуникации. Позволяют устанавливать соединение с удаленными компьютерами, передают сообщения электронной почты, пересылают факсимильные сообщения и т.п..
6. Средства просмотра и воспроизведения. Преимущественно, для работы с файлами, их необходимо загрузить в "родную" прикладную программу и внести необходимые исправления. Но, если редактирование не нужно, существуют универсальные средства для просмотра (в случае текста) или воспроизведения (в случае звука или видео) данных.
7. Средства компьютерной безопасности. К ним относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных. Средства пассивной защиты - это служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Средства активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения используют специальные системы, базирующиеся на криптографии.
Электронные презентации.
Презентация (от англ. presentation) – способ наглядного представления информации с использованием аудовизуальных средств.
Презентация представляет собой сочетание компьютерной анимации, графики, видео, музыки и звукового ряда, которые организованы в единую среду. Как правило, презентация имеет сюжет, сценарий и структуру, организованную для удобного восприятия информации. Презентация обычно содержит в себе текст, иллюстрации к нему и выдержана в едином графическом стиле.
Отличительной особенностью презентации является ее интерактивность, то есть создаваемая для пользователя современными компьютерными средствами возможность взаимодействия с изображением.
Презентация — это обычно рекламный или информационный инструмент, позволяющий пользователю активно взаимодействовать с ним через меню управления и гиперссылки.
Презентации – последовательность «слайдов». Слайды впоследствии можно распечатать, демонстрировать на экране.
Основные программы:
Microsoft Office PowerPoint –программа для создания и проведения презентаций, являющаяся частью Microsoft Office и доступная в редакциях для операционных систем Microsoft Windows и Mac OS.
Включение в комплект Microsoft Office позволило PowerPoint стать наиболее распространенной во всем мире программой для создания презентаций.
Поскольку PowerPoint имеет возможность подключения элементов других приложений через OLE, некоторые презентации становятся сильно привязанными к платформе Windows, что делает невозможным открытие данных файлов, например, в версии для Mac OS. Это привело к переходу на открытые стандарты, такие как PDF и OASIS OpenDocument.
OpenOffice.org Impress – программа подготовки презентаций, входит в состав OpenOffice.org. Способна создавать PDF файлы из презентаций, а кроме того, экспортировать их в формат Macromedia Flash (SWF), что даёт возможность просматривать их на любом компьютере с инсталлированным Flash-проигрывателем. Может показывать, редактировать и сохранять файлы в нескольких форматах, включая формат .ppt, который используется в Microsoft PowerPoint.
В программе явно недостаточно готовых презентаций, однако многочисленные шаблоны, сделанные пользователями, доступны в Интернете.
Пользователи OpenOffice.org Impress могут установить Open Clip Art Library, которая содержит большую галерею изображений для использования в презентациях и рисунках.
Задания к типовому расчету.
Системы счисления:
1. Вычислить. Результаты представить в десятичной, двоичной и шестнадцатеричной системах счисления.
| № варианта | Задание |
  | |
  | |
  | |
  | |
  | |
  | |
  | |
  | |
  | |
  |
Аппаратное обеспечение ПЭВМ:
2. Подобрать конфигурацию компьютера (системный блок и периферийные устройства). Конфигурация должна быть сбалансирована и должна позволять комфортно выполнять поставленные задачи при минимальной стоимости (в том числе и стоимости расходных материалов).
| № варианта | Основное предназначение компьютера |
| Набор больших объемов текстов, обработка небольших объемов данных при помощи электронных таблиц, распечатка 100-500 страниц текста и таблиц (черно-белых) в месяц. | |
| Работа с большой локальной базой данных, распечатка отчетов 50-100 страниц в месяц. | |
| Компьютерная графика, обработка фотографий, распечатка цветных изображений в формате до А4 включительно. | |
| Использование в компьютерном клубе для сетевых компьютерных игр и работы в Интернете (максимальное разнообразие). | |
| анимация и видеомонтаж, возможность записи телевизионных программ, запись DVD | |
| создание и проведение презентаций | |
| сочинение, запись и обработка музыки | |
| использование в качестве домашнего компьютера для игр, офисных приложений, домашней бухгалтерии, работы в интернет, распечатки документов | |
| обучение студентов работе с офисными программами, языкам программирования и основам компьютерной графики | |
| офисный компьютер для подготовки документов и работы с электронной почтой |
2.1. Периферийные устройства:
2.1.1. Составить список всех необходимых периферийных устройств.
2.1.2. Составить список основные требования к каждому из устройств.
2.1.3. На основании сформулированных требований выбрать устройства.
2.2. Системный блок:
2.2.1. Составить список всех необходимых устройств (процессор, материнская плата, оперативная память, устройства хранения данных, корпус, система охлаждения и т.д. по необходимости).
2.2.2. Составить список основных требований к каждому из устройств (в т.ч. интерфейсы для подключения внешних устройств).
2.2.3. На основании сформулированных требований выбрать устройства.
2.3. Свести все подобранные устройства в электронную таблицу (предназначение устройства, производитель, наименование, основные характеристики, цена).
Программное обеспечение ПЭВМ:
3. Для компьютера из задания 2 подобрать необходимое программное обеспечение (ПО).
3.1. Подобрать прикладное ПО в соответствии с предназначением компьютера. Рассмотреть несколько альтернативных наборов ПО.
3.2. Выбрать операционную систему.
3.3. Выбрать служебное ПО.
3.4. Свести всё подобранное ПО в электронную таблицу (предназначение ПО, производитель, наименование, основные характеристики, вид лицензии, цена).
4. Подготовить презентацию средствами OpenOffice, описывающую основные возможности компьютера.
Список литературы.
1. Панов Ю. В., Галин А. Б., Соболь Б.B. Информатика. Учебник для ВУЗов. М. Изд.: ФЕНИКС 2006 г. 446с.
2. Денисов Д.В. Аппаратное обеспечение вычислительных систем: Учебное пособие. М. Изд.:Маркет ДС, 2007г. 184с.
3. www.exponenta.ru – образовательный математический сайт.
4. www.ixbt.com – информация о высоких технологиях, персональных компьютерах, их компонентах и периферийных устройствах.
5. www.thg.ru – подробные обзоры аппаратного и программного обеспечения и сравнительные тесты.
6. www.overclockers.ru – подробные обзоры аппаратного обеспечения и сравнительные тесты.
7. www.intel.ru – сайт компании Intel Corp. – крупнейшего в мире производителя микропроцессоров.
8. www.amd.ru – сайт компании AMD – Advanced Micro Devices – крупного производителя микропроцессоров и графических процессоров.
9. www.nvidia.ru – сайт компании NVidia – производителя графических и медиа процессоров.
10. www.asus.com.tw – сайт компании ASUS – производителя материнских плат, графических адаптеров и другого аппаратного обеспечения ПЭВМ.
11. www.gigabyte.ru – сайт компании GIGABYTE – производителя материнских плат, графических адаптеров и другого аппаратного обеспечения ПЭВМ.
12. www.microsoft.ru – сайт корпорации Microsoft – крупнейшего производителя программного обеспечения.
13. www.ubuntu.ru – сайт проекта Ubuntu – открытой операционной системы.
14. www.linux.ru - новости операционных систем семейства Linux.
В.Г.Саркисов
Методические указания к типовому расчету по информатике
"Аппаратное и программное обеспечение ПЭВМ"
Учебно-методическое пособие
Самара 2008
Оглавление
Оглавление. 1
Описание содержания типового расчета. 2
Теоретическая часть. 2
Системы счисления. 2
Аппаратное обеспечение ЭВМ. Периферийные устройства. 2
Аппаратное обеспечение ЭВМ. Системный блок ПЭВМ. 2
Программное обеспечение (ПО, software, soft). 2
Системное программное обеспечение. Операционная система (ОС). 2
«Юникс», стандартизация ОС и открытые ОС.. 2
Альтернативные операционные системы.. 2
Основы машинной графики. Системы компьютерной графики и анимации. 2
Служебное ПО.. 2
Электронные презентации. 2
Задания к типовому расчету. 2
Системы счисления: 2
Аппаратное обеспечение ПЭВМ: 2
Программное обеспечение ПЭВМ: 2
Список литературы. 2
Описание содержания типового расчета
Типовой расчет содержит четыре задания:
Первое задание требует от студента знаний различных систем счисления, умения переводить числа из одной системы в другую, ориентироваться в величинах, описывающих количество информации, объем данных, скорость передачи данных.
Целью второго задания является изучение студентами аппаратного обеспечения ПЭВМ, осознание взаимосвязей различных компонентов аппаратного обеспечения ПЭВМ, освоение навыков выбора комплектующих и периферийных устройств в соответствие с поставленной задачей.
Цель третьего и четвертого заданий – изучение студентами различных видов программного обеспечения, его предназначения и особенностей, юридических аспектов использования ПО.
Теоретическая часть.
Системы счисления.
Система счисления — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.
Системы счисления подразделяются на позиционные и непозиционные.
В позиционных системах счисления один и тот же числовой знак (цифра) в записи числа имеет различные значения в зависимости от того места, где он расположен.
В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе. При этом система может накладывать ограничения на положение цифр, например, чтобы они были расположены в порядке убывания.
Позиционная система счисления основывается на том, что n единиц первого разряда объединяется в одну единицу второго разряда, n единиц второго разряда объединяются в одну единицу третьего разряда и т.д. Например, 10 единиц образуют 1 десяток, 10 десятков – сотню и т.д.
Число n называется основанием системы счисления. Основанием системы счисления может быть любое число, большее единицы (в том числе и дробное).
Наиболее распространенные системы счисления:
| основание | наименование | применение | Примечание |
| двоичная | дискретная математика, информатика, программирование | ||
| восьмеричная | изредка в программировании, Английская система мер и весов (1 галлон равен 8 пинтам и т.д.) | ||
| десятичная | все сферы человеческой деятельности | наиболее распространенная система счисления благодаря удобству счета на пальцах | |
| двенадцатеричная | измерение времени, Английская система мер и весов (1 фут равен 12 дюймам, 1 дюйм – 12 линиям и т.д.) | система теоретически удобнее десятичной, так как 12 делится без остатка на 2, 3, 4 и 6, а 10 только на 2 и 5. | |
| шестнадцатеричная | очень широко в программировании | ||
| шестидесятеричная | измерение углов и времени |
В системах счисления с основаниями с 11 до 38 после цифр 1,2,…,8,9 идут латинские буквы A,B,C,…,Y,Z.
Если в некотором выражении используются различные системы счисления, то основание системы счисления указывают в виде нижнего индекса (1А2416). Для шестнадцатеричных чисел иногда основание указывают буквой h после числа (1А24h).
В позиционной системе счисления число имеет вид:
Например
Эта формула позволяет легко переводить любые числа в привычную для нас десятичную систему счисления:
По идее, так же легко можно перейти между двумя любыми системами счисления. Но наши навыки работы с десятичной системой будут постоянно нас сбивать. Поэтому для перевода чисел из десятичной системы используют несколько другой алгоритм, основанный на той же формуле. Десятичное число делят на основание системы и выписывают остаток от деления. Затем, частное делят на основание и снова выписывают остаток. Так продолжают до тех пор, пока частное не станет меньше основания.
Пример:
Переведем в троичную систему счисления десятичное число 329.
32910=1100123.
Таким образом, мы можем перевести число из любой системы счисления в любую через привычную нам десятичную.
Переход между системами, основание одной из которых является степенью основания другой, заметно упрощен.
Рассмотрим для примера перевод числа из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную и обратно. Несложно заметить, что одна восьмеричная цифра соответствует трём двоичным (8=23), а одна шестнадцатеричная – четырем двоичным (16=24).
1001 1101 00102 = 9D216
100 111 010 0102 = 47228 .