Содержание: Тема 1. Основные понятия информатики Тема 2. Понятия, виды и особенности данных, информации, знаний Тема 3. Понятие информатизации общества Тема 4. Технология обработки информации Тема 5. Роль технических средств в процессе информатизации Тема 6. Базовое программное обеспечение компьютерных систем Тема 7. Вычислительные (компьютерные) сети.

При изучении темы: читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.2-35; изучить дополнительные материалы: htm shtml shtml html учебник Степанова А.Н. «Информатика» Изд.: Питер, 2005 г.; учебник Дж. Брукшира «Информатика и вычислительная техника» Изд.: Питер, 2004 г. 620 стр.

Тема 1. Основные понятия информатики Под информатикой принято понимать отрасль знаний, изучающую общие свойства и структуру информации, а также закономерности и принципы ее создания, преобразования, накопления, передачи и использования в различных областях человеческой деятельности на базе современных средств вычислительной и телекоммуникационной техники.

Тема 2. Понятия, виды и особенности данных, информации, знаний Данные - представляют собой фиксируемые в виде определенных сигналов воспринимаемые факты окружающего мира. Информация - данные, определенным образом организованные, имеющие смысл, значение и ценность для своего потребителя и необходимые для принятия им решений, а также реализации других функций и действий Знание – это осознание, понимание и толкование определенной информации, с учетом путей наилучшего ее использования для достижения конкретных целей. Характеристиками знаний являются: внутренняя интерпретируемость, структурируемость, связанность и активность.

Понятие и сущность информационных ресурсов Информационные ресурсы – это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальном носителе. Под информационной системой понимается совокупность информационных потоков, а также набор методов, средств, технологий по обработке информации в соответствии с требованиями отдельных лиц. Если информационные ресурсы рассматриваются как совокупность информационных ресурсов различных государств, то такие информационные ресурсы принято называть мировыми информационными ресурсами.

Тема 3. Понятие информатизации общества Под информатизацией общества принято понимать – организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов. При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление. При информатизации общества основное внимание уделяется комплексу мер, направленных на обеспечение полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности.

Инфраструктура информатизации включает: системы коммуникаций, вычислительных машин и сетей, программное обеспечение этих систем; информационные средства; систему подготовки кадров для эксплуатации аппаратного, программного и информационного обеспечения; экономические и правовые механизмы, обеспечивающие и способствующие эффективному развитию процесса информатизации.

Тема 4 Технология обработки информации Упорядоченную последовательность взаимосвязанных действий, выполняемых в строго определенной последовательности с момента возникновения информации до получения заданных результатов называют технологией обработки информации. Под информационной технологией следует пони- мать систему методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки, анализа, выдачи данных, информации и знаний на основе применения аппаратных и программных средств в соответствии с требованиями, предъявляемыми пользователями.

Тема 5. Роль технических средств в процессе информатизации Содержание темы: Вопрос 1. Этапы развития технических средств информатизации Вопрос 2. Классификация технических средств информатизации Вопрос 3. Основные компоненты персонального компьютера. Вопрос 4. Устройства записи и хранения данных. Вопрос 5. Интерфейсы взаимодействия компонент персонального компьютера. Вопрос 6. Устройства ввода/вывода. Вопрос 7. Устройства обмена данными. Вопрос 8. Важнейшие характеристики технических средств информатизации, влияющие на их выбор.

Вопрос 2. Классификация технических средств информатизации 1 подход к классификации средств вычислительной техники: по способу представления информации Аналоговые вычислительные машины (АВМ) это ЭВМ, в которых информация представляется в виде непрерывно изменяющихся переменных, выраженных какими-либо физическими величинами. Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) это ЭВМ, в которых информация представляется в виде дискретных значений переменных (чисел), выраженных комбинацией дискретных значений какой-либо физической величины (цифры). Гибридные вычислительные машины (ГВМ) это ЭВМ, в которых используются смешанный (гибридный) способ представления информации. В ГВМ (иногда называют: Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ)) информация может быть представлена, как непрерывно изменяющимися переменными, так и в виде дискретных значений переменных.

2 подход к классификации средств вычислительной техники: по быстродействию СуперЭВМ - самые мощные многопроцессорные вычислительные машины. Большие ЭВМ - высокопроизводительные вычислительные машины. Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами, а также для работы с базами данных небольшого объёма. Встраиваемые микро процессоры, данный класс ЭВМ сейчас используется повсеместно. К нему относятся вычислительные машины, осуществляющие автоматизацию управления отдельными устройствами и механизмами. Иногда используется микропроцессор, который уже в себя включает все необходимые функции ЭВМ.

3 подход к классификации средств вычислительной техники: по занимаемому месту технических средств информатизации в сети Кластерные структуры - представляют собой многомашинные распределенные вычислительные системы, объединяющие под единым управлением несколько серверов. Серверы - это вычислительные машины и системы, управляющие определенным видом ресурсов сети. Различают файл-серверы, серверы приложений, факс - серверы, почтовые, коммуникационные, Web-серверы и др. Рабочие станции – представляют собой своего рода абонентские пункты, находящиеся в сети и ориентированные на работу пользователей с сетевыми ресурсами. Сетевые компьютеры - представляют собой упрощенные персональные компьютеры, вплоть до карманных персональных компьютеров.

Классификация персональных компьютеров ПК – это компьютер (ЭВМ) общего назначения, предназначенный для индивидуального пользования. Настольный ПК (Desktop или Tabletop) - малогабаритная ЭВМ настольного типа, обычно состоящая из системного блока, содержащего целый ряд устройств, обеспечивающих работу компьютера, клавиатуры, позволяющей вводить информацию в компьютер, и монитора (дисплея), предназначенного для изображения графической и текстовой информации. Портативные (Portable) или мобильные (Mobile) ПК - представляют собой ЭВМ, меньшие по размеру по сравнению с настольными ПК, у них встроенное автономное питание, а системный блок, монитор и клавиатура находятся в одном корпусе.

Эти ПК делятся на следующие категории: Блокнотные ПК (Notebook), Накаленный ПК (Lap top), Подблокнотные ПК (Sub-notbook), Средний класс, ультра-портативные ноутбуки (ultra portables), Класс "тяжелых", или полновесных ноутбуков (full-size notebooks), Ручные ПК (Hand-held), Карманные ПК (Pocket РС или Pocket – Size РС), Электронные органайзеры (electronic organazers) и персональные цифровые секретари (Personal Digital Assistant - PDA), Программные калькуляторы (Programmable Calculators), Калькуляторы (Calculators), Электронные игры (Electronic games), "Перьевые, планшетные ПК (Penbased или Tablets).

Вопрос 3. Конфигурация персонального компьютера Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Материнская плата (системная плата) – это основа компьютера. Процессор – это устройство, которое занимается обработкой и вычислением данных. Микропроцессорный комплект (чипсет) - это набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы. CISC-процессорами (CISC Complex Instruction Set Computing)- процессоры с расширенной системой команд. RISC (RISC Reduced Instruction Set Computing) - процессоры с сокращенной системой команд. Нейропроцессоры – это процессоры, важной отличительной чертой которых является то, что за один такт счета они совершают не 4 операции сложения, а 288.

Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, в том числе, когда компьютер выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS Basic Input Output System). В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область так называемую кэш-память. Оперативная память (RAM Random Access Memory) это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Конструктивно модули памяти имеют два исполнения однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). Логическая структура оперативной памяти делится на несколько областей (зон, разделов): Conventional memory – основная память; UMA (Upper Memory Area) – верхняя память; HMA (High Memory Area) – верхняя память (область верхних адресов); XMS (eXtended Memory Specification) – дополнительная память; EMS (Expanded Memory Specification) – расширенная память.

Вопрос 4. Устройства записи и хранения данных Дисковод гибких дисков (Floppy Disc Drive, FDD). Жёсткий диск (Hard Drive Disk, HDD). ZIP-накопители выпускаются компанией Iomega. DVD – ROM, DVD – R, DVD – RAM, DVD – RW. Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) На таком диске можно разместить до 4.7 Гб данных. Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный) Этот тип дисков имеет два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считываются с одной стороны и на таком диске можно разместить 8.5 Гб данных. Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный) На таком диске помещается 9.4 Гб данных (по 4.7 Гб на каждой стороне). Double Side/Double Layer (двусторонний/двухслойный) Структура этого диска обеспечивает возможность размещения на нем до 17 Гб данных за счёт записи информации с двух сторон при двухслойной записи с каждой стороны.

Третье поколение BD-ROM/ -R/ -RE/ HD DVD-ROM/ -R/ -RW BD-ROM/ -R/ -RE Однослойный диск Blu-ray (BD) вмещает 25 Гб данных (есть спецификации на 23.3 и 27 Гб). Тип носителя BD-ROM/-R/-RE HD DVD-ROM/-R/-RW Объём однослойного диска (12 см)25 Гб 15 Гб Объём двухслойного диска (12 см)50 Гб 30 Гб Объём однослойного диска (8 см)7,8 Гб - Объём двухслойного диска (8 см)15,6 Гб - Длина волны лазера 405 нм Числовая апертура (NA)0,850,65 Толщина защитного слоя 0,1 мм 0,6 мм Скорость передачи данных 36,0 Мбит/с (1x)36.55 Мбит/с Скорость передачи видео данных 54,0 Мбит/с (1.5x)36.55 Мбит/с Доступные стандарты видео сжатияMPEG-2 MPEG-4 AVC SMPTE VC-1 Таблица 1. Сравнение характеристик стандартов Blu-Ray и HD ROM

Вопрос 5. Интерфейсы взаимодействия компонент персонального компьютера Шины - это каналы связи, применяемые для организации взаимодействия между устройствами компьютера. Три основных показателя работы шины - это тактовая частота, разрядность, скорость передачи данных. ISA (Industrial Standard Architecture – промышленная стандартная архитектура) EISA (Extended Industrial Standard Architecture – расширенная промышленная стандартная архитектура) PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов) AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт)

Порты - это разъемы на задней панели системного блока компьютера, которые служат для соединения с компьютером периферийных устройств, таких как монитор, клавиатура, мышка, принтер, сканер, и т.д. Параллельный порт - это скоростной порт, через который сигнал передается в двух направлениях по 8 параллельным линиям. Последовательный порт (Serial port или COM-port: Communications port – это порт, через который данные передаются только в одном направлении в каждый момент времени. Порты PS/2 - это параллельные порты, используемые для подключения мышки и клавиатуры. AT/MIDI порт (Musical Instrument Digital Interface) - соединение с цифровыми музыкальными инструментами. USB (Universal Serial Bus) - универсальный последовательный порт.

Вопрос 8. Важнейшие характеристики технических средств информатизации, влияющие на их выбор Совместимость аппаратных устройств - это механическое и электрическое соответствие между разъемами, контактами, параметрами сопряженных устройств.

1. Материнская плата - предназначена для организации взаимодействия между устройствами ПК. Разъемы под процессор бывают следующих видов: SocketA (он же Socket462) - под процессор AMD Athlon, Athlon XP+, AMD Duron; Socket370 - под процессор Intel Pentium II; Intel Celeron III; Socket478 - под процессор Intel Pentium, Intel Celeron IV. KT400 - марка чипсета, 400 означает максимальную скорость (пропускную способность) передачи информации между северным и южным мостом чипсета материнской платы – 400 Мбайт/сек или 3200 Мбит/сек. DDR - тип оперативной памяти (Double Data Rate - удвоенная срость передачи информации). AGP8x - наличие разъема для подключения видеокарт (Acselarated Grafic Port - усиленный графический разъем, 8 х - его скорость, бывает 1 х).

Sound - интегрированная звуковая плата в материнскую, как правило не отличается высокими параметрами; ATA133 - интерфейс жесткого диска, где 133 – максимальная способность контроллера установленного на материнской плате Мбит/cек, (бывает 6600); АТХ - форм фактор материнской платы, говорит о количестве разъемов, габаритах, системе питания материнской платы; Retail - "коробочная" версия материнской платы (т.е. в комплекте описание, паспорт, программное обеспечение, дополнительные комплектующие такие как шлейф для жесткого диска, флоппи дисковода и прочее), существует и ОЕМ версия - для заводом сборщиком ПК без дополнительных аксессуаров.

2. Процессор - устройство предназначенное для выполнения арифметико-логических операций в ПК. Важнейшие характеристики процессора: тактовая частота работы процессора; 512k - размер кэш памяти второго уровня процессора; 333 MHz - максимальная поддерживаемая частота системной шины ПК; Soсket A - тип разъема под процессор.

3. Вентилятор с радиатором предназначен для охлаждения центрального процессора ПК. Важнейшие характеристики вентилятора: Socket A - тип разъема под процессор; Socket370 – тип разъема под процессор; up to 3 GHz - максимально-допустимая тактовая частота работы центрального процессора при которой данный вентилятор еще сможет соблюдать номинальный температурный режим охлаждения процессора.

4. Оперативная память - предназначена для накопления информации только во время работы ПК. Является наиболее быстрой памятью ПК (за исключением кэш памяти процессора). Важнейшие характеристики оперативной памяти: 256 Mb - объём оперативная память ; pc максимальная пропускная способность оперативной памяти Мбит/сек 200MHz - физическая частота работы оперативной памяти, информационная частота работы памяти (ее пропускная способность ровно в два раза больше, так как информация передается по двум фронаям сигнала оперативной памяти); 400Mbps - максимальная пропускная способность оперативной памяти Мбайт/сек

5. Жесткий диск предназначен для хранения основной информации в ПК. Важнейшие характеристики жесткого диска: 160 Gb - объем жесткого диска; ATA133 - интерфейс жесткого диска, указывает на максимальную пропускную способность (скорость передачи данных) между жестким диском и материнской платой – 133 Мбит/cек; 7200rpm - скорость вращения шпинделя вала жесткого диска 7200 оборотов в мин, бывает 5600/10000/15000 об/мин.

6. CD или DVD ROM - предназначен для чтения информации с оптических CD или DVD дисков, а также записи ее на них (такой дисковод называется CD или DVD RW). Важнейшая характеристика CD ROM: 52 х - количество скоростей считывания информации с компакт дисков, где одна скорость равняется 150 Кбайт/cек, а х 150 = 7800Кбайт/сек;

7. Видеокарта - предназначена для преобразования цифрового сигнала в видеосигнал. Важнейшие характеристики видеокарты: 64MB - объем оперативной памяти видеокарты; AGP - тип разъема видеокарты для подключения ее к материнской плате; DDR - тип оперативной памяти видеокарты; TV-out - наличие выхода для подключения к телевизору; RET - то же, что и RETAIL - "коробочная" версия.

8. Корпус - предназначен для размещения всех системных устройств, запитывание их постоянным напряжением и охлаждения их. Важнейшие характеристики корпуса: MidiTower - тип корпуса, определяющий его габариты; ATX - формат корпуса, говорит о количестве разъемов, габаритах, системе питания материнской платы; P-4 Ready - имеется дополнительные разъемы для питания материнской платы под процессор INTEL PENTIUM IV; 300W - мощность блока питания установленного в корпусе.

Тема 6. Базовое программное обеспечение компьютерных систем Программное обеспечение Базовое (системное) программное обеспечение Прикладное программное обеспечение В состав базового (системного) программного обеспечения входит: операционные системы сервисные программы (оболочки операционных систем, утилиты, интерфейсные программы) инструментальные программы (трансляторы, загрузчики, средства отладки) программы технического обслуживания (наладочные, диагностические, тестовые) Базовое программное обеспечение – это набор программ, которые отвечают за взаимодействие с аппаратными средствами (компонентами, составляющими базовую конфигурацию вычислительной техники).

Операционная система - это обязательная часть базового программного обеспечения компьютера. Обеспечивает эффективное функционирование компьютера, организует выполнение других программ, установленных на компьютере, а также взаимодействие пользователя и внешних устройств с компьютером. Сервисные программы - это программы, которые дополняют и расширяют возможности операционной системы, предоставляя пользователю компьютера дополнительные возможности. Инструментальные программы - это программы, которые предназначены для эффективной разработки и отладки программного обеспечения. Используются обычно высококвалифицированными пользователями – программистами. Программы технического обслуживания компьютера - это программы, которые предназначены для диагностики, тестирования технических средств и поиска неисправностей в компьютере. Благодаря использованию этих программ повышается надежность и достоверность обработки информации на компьютере.

Рис Схема конфигурации программного обеспечения компьютера

При изучении темы: Т.1 читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.2-4; изучить дополнительные материалы: htm Т.2 читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.4-16; изучить дополнительные материалы: shtml Т.3 читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.16-19; изучить дополнительные материалы: html html Т.4 читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.19-21; изучить дополнительные материалы: htm Т.5 читать: учебное пособие Алехиной Г.В., Година И.М., Пронкина П.Г. Информатика. – М.: МФПА., – с.21-35; изучить дополнительные материалы: учебник Степанова А.Н. «Информатика» Изд.: Питер, 2005 г.; учебник Дж. Брукшира «Информатика и вычислительная техника» Изд.: Питер, 2004 г. 620 стр.

Тема 7. Вычислительные (компьютерные) сети Протокол – это набор правил и методов, который: - охватывает основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодействия составных частей компьютерной сети -обеспечивает корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети. Открытая система – это система, которая открыта для взаимодействия с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. Прикладной процесс - это различные процедуры ввода, хранения, обработки и выдачи информации, выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами. Компьютерная сеть – это объединение некоторого числа компьютеров и специального оборудования (сетевого оборудования) с помощью каналов передачи данных (каналов связи).

АС - 1 АС - N Рис.7.2. Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем

Физический уровень - непосредственно связан с каналом передачи данных, обеспечивает физический путь для электрических сигналов, несущих информацию. Канальный уровень - определяет правила совместного использования физического уровня узлами связи. Сетевой уровень - реализует функции буферизации и маршрутизации, т.е. прокладывает путь между отправителем информации и адресатом через всю сеть. Транспортный уровень - обеспечивает связь между коммуникационной подсетью и верхними тремя уровнями, отделяет пользователя от физических и функциональных аспектов сети. Главная его задача - управление трафиком (данными пользователя) в сети. Сеансовый уровень - предназначен для организации и управления сеансами взаимодействия прикладных процессов пользователей (сеанс создается по запросу процесса пользователя, переданному через прикладной и представительный уровни). Представительный уровень (уровень представления данных) - преобразует информацию к виду, который требуют прикладные процессы пользователей. Прикладной уровень - на этом уровне выполняются вычислительные, информационно-поисковые и справочные работы, осуществляется логическое преобразование данных пользователя.

Классификация компьютерных сетей По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные, региональные и локальные компьютерные сети. По способу управления КС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализованным (каждая компонента компьютерной сети имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, По организации передачи информации сети делятся на сети с селекцией информации и маршрутизацией информации. По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией информации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. По топологии, т.е. конфигурации элементов в КС, сети могут делиться на два класса: широковещательные и последовательные.

Примеры соединения элементов компьютерной сети Простое последовательное соединение Последовательное соединение по общей шине Сеть по общей шине с выделенным сервером

Примеры соединения элементов компьютерной сети Последовательное соединение кольцом Соединение звездой Сеть по схеме "звезда" с выделенным сервером