Билет №1. Информация. Единицы измерения количества информации.

Билет №2. Информационные процессы. Хранение, передача и обработка информации.

Компьютер — это электронный прибор, предназначенный для работы с информацией посредством автоматизированной регистрации, хранения, приема, передачи, обработки и воспроизведения данных.

Данные – это зарегистрированные сигналы любой физической природы. ( Текст на бумаге — это зарегистрированный результат взаимодействия бумаги и красителя.)

Когда говорят о том, что компьютеры предназначены для работы с информацией, имеют в виду, что информация содержится в данных. Чтобы получить информацию из данных, надо обладать соответствующими информационными методами. Некоторые информационные методы, основанные на органах чувств, свойственны большинству людей от рождения (зрение, слух, осязание, обоняние и вкус). Некоторые информационные методы развиваются в процессе обучения (чтение, знание языка общения, аналитическое мышление). Информационный метод определяет способ взаимодействия с данными с целью получения содержащейся в них информации.

Информационные процессы. Информация образуется в момент взаимодействия данных с информационными методами. Такое взаимодействие называется информационным процессом. Для человека частные информационные процессы сливаются в один общий непрерывный информационный процесс — он постоянно сопровождает общение людей с внешним миром, даже во сне.

Процессы, связанные со сбором, хранением, поиском, обработкой, кодированием и передачей информации, называют информационными процессами.

Технические устройства также могут участвовать в информационных процессах. Простейшие примеры: теле- и радиоприемники. Для них информационный процесс прекращается вместе с прекращением рабочего энергетического обмена, то есть после выключения устройства.

Зрение, слух, мышление и другие информационные методы, относящиеся к биологическим объектам, считаются естественными.

В тех случаях, когда человеку недостаточно естественных методов для работы с данными, он может использовать искусственные методы (использование телескопов, микроскопов, радиоприемников, телевизионных приемников, магнитофонов и других устройств).

Аппаратные информационные методы представлены техническими устройствами — приборами (микроскоп предоставляет человеку информационный метод для получения данных от объектов, не видимых невооруженным глазом).

Значительно позже появился новый класс искусственных методов работы с данными — программные методы (автоматическая стиральная машина).

Важная особенность компьютеров, отличающая их от других приборов, предназначенных для работы с информацией, заключается в том, что современный компьютер использует все три класса информационных методов одновременно.

1. Данные обрабатываются аппаратно.

2. Характер этой обработки зависит от работающих программ.

3. Результат обработки представляется в виде данных, пригодных для взаимодействия с естественными информационными методами, которыми располагает человек, или с искусственными методами, которыми располагают другие устройства, подключенные к компьютеру.

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.

 

Билет 3. Управление как информационный процесс.

Билет №4. Представление информации. Естественные и формальные языки.

Представление информации

Человек воспринимает информацию об окружающем мире с помощью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания и вкуса). Чувствительные нервные окончания органов чувств (рецепторы) воспринимают воздействие и передают его нейронам (нервным клеткам).

Нейрон может находиться в одном из двух состояний: невозбужденном и возбужденном. Возбужденный нейрон генерирует электрический импульс, который передается по нервной системе.

Состояния нейрона (нет импульса, есть импульс) можно рассматривать как знаки некоторого алфавита нервной системы, с помощью которого происходит передача информации.

Генетическая информация определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству.

Кодирование информации

Представление информации происходит в различных формах в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером и компьютером и так далее.

Преобразование информации из одной формы в другую называется кодированием. Обратный процесс – декодированием.

Гибкие магнитные диски.

Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания.

Жесткие магнитные диски.

Жесткий диск (HDD — Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт.

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. Емкость жестких дисков от 80 Гбайт до 4 Тбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика – около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков – 7200 rpm (об./мин).

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Лазерные дисководы и диски.

В начале 80-х годов голландская фирма «Philips» объявила о совершенной ею революцией в области звуковоспроизведения. Ее инженеры придумали лазерные диски и проигрыватели.

Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (компакт диск) и DVD (цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

Информационная ёмкость CD-ROM – 700 Мбайт, а скорость считывания информации (до 7.8 Мбайт/с) зависит от скорости вращения диска. DVD-диски имеют гораздо большую информационную ёмкость (однослойный односторонний диск - 4.7 Гбайт).

Системы программирования.

Этот класс программ предназначен для создания системного и прикладного программного обеспечения (Basic, Pascal, C++, Delphi и др.).

Методы работы с инструментарием программирования определяются той средой, в которой осуществляется преобразование алгоритма в программу для компьютера.

 

 

Запуск компьютера

При поступлении сигнала о запуске процессор обращается к специально выделенной ячейке памяти. В ОЗУ в этот момент ничего нет, если бы там была какая-либо программ, то она начала бы выполнятся.

Для того чтобы компьютер мог начать работу необходимо наличие специальной микросхемы – ПЗУ. Программы ПЗУ записываются на заводе и называются BIOS.

После включения компьютера процессор начинает считывать и выполнять микрокоманды, которые хранятся в микросхеме BIOS. Прежде всего начинает выполнятся программа тестирования POST, которая проверяет работоспособность основных устройств компьютера. В случае неисправности выдаются определенные звуковые сигналы, а после инициализации видеоадаптера процесс тестирования отображается на экране монитора.

Затем BIOS начитает поиск программы-загрузчика операционной системы. Программа-загрузчик помещается в ОЗУ и начинается процесс загрузки файлов операционной системы.

Путь к файлу.

Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.

Например, путь к файлам на рисунке можно записать так: C:\basic\ C:\Музыка\Пикник\

Полное имя файла.

Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.

Пример полного имени файлов: C:\basic\prog123.bas C:\Музыка\Пикник\Иероглиф.mp3

Операции над файлами.

В процессе работы на компьютере над файлами чаще всего производятся следующие операции: копирование (копия файла помещается в другой каталог); перемещение (сам файл перемещается в другой каталог); удаление (запись о файле удаляется из каталога); переименование (изменяется имя файла).

Кодирование чисел

Система счисления — совокупность приемов и правил записи чисел с помощью определенного набора символов.

Для записи чисел могут использоваться не только цифры, но и буквы (например, запись римских цифр — XXI). Одно и то же число может быть по-разному представлено в различных системах счисления.

В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные (количественное значение каждой цифры числа зависит от того, в каком месте (позиции или разряде) она записана, например 2; 20; 2000) и непозиционные (цифры не изменяют своего количественного значения при изменении их расположения (позиции) в числе, например, символ X в числе XXV).

Количество различных символов, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления.

В компьютере наиболее подходящей и надежной оказалась двоичная система счисления, в которой для представления чисел используются последовательности цифр 0 и 1. Кроме того, для работы с памятью компьютера оказалось удобным использовать представление информации с помощью еще двух систем счисления:

• восьмеричной (любое число представляется с помощью восьми цифр — 0, 1, 2... 7);
• шестнадцатеричной (используемые символы-цифры — 0, 1, 2... 9, А, В, С, D, Е, F).

Билет № 14. Линейная алгоритмическая конструкция. Команда присваивания. Примеры.

Линейный алгоритм – это последовательность действий, выполняемых однократно в заданном порядке.

Для примера составим алгоритм вычисления следующего выражения:

(75 – 40) – (22 +10)

1. Вычислить разность 75 и 40;

2. Сложить числа 22 и 10.

3. Вычислить разность результатов 1-го и 2-го действий.

 

Из записи алгоритма видно, что при его исполнении получаются два промежуточных результата – в 1-м и 2-м действии. Для того, чтобы их зафиксировать, выделяется специальная область памяти, которую называют переменная. В отличие от математики, в программировании значения переменных могут многократно изменяться по ходу вычислений.

 

Для записи в память значения переменной используется команда присваивание (:=).

 

На языке программирования наш алгоритм можно записать так:

1. А:=75-40 (Переменной А присвоить значение 75 – 40);

2. В:=22+10 (Переменной В присвоить 22 + 10);

3. С:=А – В (переменной С присвоить значение А – В)

 

 

Пример: Записать алгоритм и блок-схему для вычисления выражения А = (В+5)*С.

1. Ввод В и С;

2. Вычислить К:=В+5;

3. Вычислить А:=К*С;

4. Вывод А.

 

Проверим как работает данный алгоритм при В=2 и С+5

Действие	А	В	С	К
1. Ввод В и С
2. Вычислить К:=В+5
3. Вычислить А:=К*С
4. Вывод А

Билет № 15. Алгоритмическая структура «ветвление». Команда ветвления. Примеры полного и неполного ветвления.

Разветвляющий алгоритм – это алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.

Здесь важно правильно сформулировать условие. В программировании под условием понимается предположение, начинающееся словом «ЕСЛИ» и заканчивающееся словом «ТО». От выполнения этого условия зависит дальнейший порядок действий.

Блок схема конструкции «Ветвление»

 

Краткая форма

Полная форма

В условиях используются операторы сравнения: = (равно), <> (не равно), > (больше), < (меньше), >= (больше или равно), <= (меньше или равно).

В результате сравнения получается логическая величина, имеющее значение ИСТИНА или ЛОЖЬ.

Пример:
5<7 - ИСТИНА;

8=12 -ЛОЖЬ (проверяем, равно ли 8 12, именно проверяем, а не утверждаем, что 8=12);

Пример: Записать алгоритм и блок-схему для вычисления выражения А=(В+10)/С.

1. Начало

2. Ввод В и С;

3. Если С =0 То [вывод «Нет решения»]: Конец

4. Вычислить А:= (В+10)/С;

5. Вывод А.

6. Конец.

Действие	А	В	С	С=0
Начало
Ввод В и С;
Если С =0 То [вывод «Нет решения»]: Конец				+
Вычислить А:= (В+10)/С;
Вывод А.
Конец.

Действие	А	В	С	С=0
Начало
Ввод В и С;
Если С =0 То [вывод «Нет решения»]: Конец				-
Вычислить А:= (В+10)/С;
Вывод А.
Конец.

Билет № 20. Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные графические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.).

Аппаратные средства. Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной в компьютере.

Изображение хранится в видеопамяти, размещенной на видеокарте. Изображение на экране монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране (75 и более раз в секунду – комфортность восприятия изображения (частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду)).

Используются 2 типа мониторов: 1) мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) и 2) плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). Преимущество ЖК-мониторов перед мониторами на ЭЛТ состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и компактности.

Мониторы могут иметь различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и обычно составляет 15, 17, 19 и более дюймов.

Принтеры предназначены для вывода на бумагу числовой, текстовой и графической информации. По своему принципу действия принтеры делятся на матричные, струйные и лазерные.

Матричные принтеры — это принтеры ударного действия. Печатающая головка матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней (обычно 9 или 24), которые под воздействием магнитного поля «выталкиваются» из головки и ударяют по бумаге (через красящую ленту). Перемещаясь, печатающая головка оставляет на бумаге строку символов. Недостатки матричных принтеров состоят в том, что они печатают медленно, производят много шума и качество плохое качество печати

Струйные принтеры. В последние годы широкое распространение получили черно-белые и цветные струйные принтеры. В них используется чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий на бумагу. Используются в основном для цветной печати.

Лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати (до 30 страниц в минуту) и высокое типографское качество печати

Устройства ввода информации

1) Сенсорный экран представляет собой поверхность, покрытую специальным слоем. Прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером, или команды в экранном меню.

2) Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство — светочувствительный элемент.. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги. Используется для ввода информации в карманных микрокомпьютерах.

3) Графический планшет, или дигитайзер используется для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги.

4) Сканер предназначен для ввода в компьютер графической или текстовой информации с листа бумаги. Для работы сканера необходимо программное обеспечение, которое создает и сохраняет в памяти электронную копию изображения. Все разнообразие подобных программ можно подразделить на два класса — для работы с графическим изображением и для распознавания текста.

5) Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом (компьютерном) формате. Они могут быть подключены к компьютеру, что позволяет сохранять видеозаписи в компьютерном формате.

Программные средства. Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы. Графический редактор — это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений. Графические редакторы можно разделить на две категории: растровые и векторные.

Растровые графические редакторы. Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов. Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop.

Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении.

Векторные графические редакторы. Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т. д.) для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров. К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространены CorelDRAW и Компас.

Системы управления базами данных (СУБД).

Для создания баз данных, а также выполнения операции поиска и сортировки данных предназначены специальные программы — системы управления базами данных (СУБД).

Таким образом, необходимо различать собственно базы данных (БД) — упорядоченные наборы данных, и системы управления базами данных (СУБД) — программы, управляющие хранением и обработкой данных. Например, приложение Access, входящее в офисный пакет программ Microsoft Office, является СУБД, позволяющей пользователю создавать и обрабатывать табличные базы данных.

Билет №1. Информация. Единицы измерения количества информации.

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия. В случае с понятием «информация» проблема его определения еще более сложная, так как оно является общенаучным понятием. Данное понятие используется в различных науках (информатике, кибернетике, биологии, физике и др.), при этом в каждой науке понятие «информация» связано с различными системами понятий.

Социально значимые свойства информации. Понятность, полезность, достоверность, актуальность, полнота, точность.

Информация и знания. Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет существенные закономерности с помощью мышления, хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и так далее). Таким образом, с точки зрения процесса познания информация может рассматриваться как знания.

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную поверхность. С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий — «орел» или «решка». Можно говорить, что события равновероятны, если при возрастающем числе опытов количества выпадений «орла» и «решки» постепенно сближаются. В итоге при очень большой серии опытов количества выпадений «орла» и «решки» практически сравняются.

Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), и, как упадет монета, предсказать невозможно. После броска наступает полная определенность, так как мы видим (получаем зрительное сообщение), что монета в данный момент находится в определенном положении (например, «орел»). Это сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в два раза, так как до броска мы имели два вероятных события, а после броска — только одно, то есть в два раза меньше.

В окружающей действительности достаточно часто встречаются ситуации, когда может произойти некоторое количество равновероятных событий. Чем больше количество возможных событий, тем больше начальная неопределенность и соответственно тем большее количество информации будет содержать сообщение о результатах опыта.

Единицы измерения количества информации. За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в два раза. Такая единица названа «бит».

Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей является байт, причем 1 байт = 2³ бит = 8 бит.

Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2ⁿ. Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 1024 байт; 1 Мбайт = 2¹⁰ Кбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 2¹⁰ Мбайт = 1024 Мбайт.

Количество возможных событий и количество информации. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации I: N=2^I.

Например, в игре «Крестики-нолики» на поле 8x8 перед первым ходом существует возможных события (64 различных варианта расположения «крестика»), тогда уравнение принимает вид: 64 = 2^I.
Так как 64 = 2⁶, то получим: 2⁶ = 2^I. Таким образом, I = 6 битов, то есть количество информации, полученное вторым игроком после первого хода первого игрока, составляет 6 битов.

Алфавитный подход к определению количества информации. При хранении и передаче информации с помощью технических устройств целесообразно отвлечься от содержания информации и рассматривать ее как последовательность знаков. Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле можно рассчитать, какое количество информации несет каждый символ. Так, в русском алфавите, если не использовать букву ё, количество событий (букв) будет равно 32. Тогда: 32 = 2^I,откуда I = 5 битов.
Каждый символ несет 5 битов информации (его информационная емкость равна 5 битов).

Количество информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаковой системы, равно количеству информации, которое несет один знак, умноженному на количество знаков.