Учебное пособие по информатике
Областное государственное бюджетное
профессиональное образовательное учреждение
«Рязановский сельскохозяйственный техникум»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ИНФОРМАТИКА
ДЛЯ СТУДЕНТОВ I КУРСОВ
Рязаново,2016г.
Содержание
Введение
4
Раздел 1. Информационная деятельность человека
Тема 1.1. Информационная деятельность человека
Занятие № 1 Роль информационной деятельности в современном обществе, его экономической, социальной, культурной, образовательной сферах. Значение информатики при освое нии специальностей СПО. ..
Занятие № 2 Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития тех нических средств и информационных ресурсов.
Занятие № 3 Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информа ционной сфере, меры их предупреждения. Электронное правительство. .
Раздел 2. Информация и информационные процессы
Тема 2.1. Информация и информационные процессы
Занятие № 5 Подходы к понятию и измерению информации. Информационные объекты различных видов. Универсальность дискретного (цифрового) представления инфор мации.
Занятие № 6 Представление информации в двоичной системе счисления.
Занятие № 9 Основные информационные процессы и их реализация с помощью компьюте ров: обработка, хранение, поиск и передача информации. .
Занятие № 10 Принципы обработки информации при помощи компьютера. Арифметиче ские и логические основы работы компьютера. .
Занятие № 11 Алгоритмы и способы их описания.
Занятие № 12 Хранение информационных объектов различных видов на разных цифро вых носителях. Определение объемов различных носителей информации. Архив информации...
Занятие № 15 Управление процессами. ...
Занятие № 16 Представление об автоматических и автоматизиро ванных системах управления в социально-экономической сфере деятельности. ...
Раздел 3. Средства ИКТ.
Тема 3.1. Средства ИКТ.
Занятие № 18 Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров. Много образие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компью теру. Виды программного обеспечения компьютеров. .
Занятие № 19 Объединение компьютеров в локальную сеть. Организация работы пользова телей в локальных компьютерных сетях. ...
Занятие № 22 Безопасность, гигиена, эргономика, ресурсосбережение
Занятие № 24 Профилактические мероприятия для компьютерного рабочего места в соответствии с его комплектацией для профессиональной деятельности..
Заключение ...
Список используемой литературы...
5
5
5
7
10
15
15
15
19
24
27
29
31
34
37
37
37
48
52
56
58
59
Введение
Компьютеризация всего общества выступает мощным средством, как для профессиональной деятельности специалиста, так и для его духовного роста. Достижению этих целей способствует изучение стратегической, интегральной дисциплины – информатики. Постепенно освоение основ данной науки превращается из ремесла по владению компьютерной техникой в один из обязательных навыков образованного человека.
Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой по информатике и предназначено для обучения студентов I курса. В данном пособии приводятся теоретические сведения по основным вопросам курса.
Целью данного пособия является изучение технических и программных средств реализации информационных процессов, позволяющих автоматизировать обработку информации.
Эффективное использование любой компьютерной программы возможно лишь при условии достаточно глубокого знания пользователем ее назначения, функциональных возможностей, условий применения специалистами разных направлений.
Раздел 1. Информационная деятельность человека
Тема 1.1. Информационная деятельность человека
Занятие № 1
Роль информационной деятельности в современном обществе, его экономической, социальной, культурной, образовательной сферах. Значение информатики при освое нии специальностей СПО.
Вопросы:
1. Роль информационной деятельности в современном обществе, его экономической, социальной, культурной, образовательной сферах.
2. Значение информатики при освое нии специальностей СПО.
1. Роль информационной деятельности в современном обществе, его экономической, социальной, культурной, образовательной сферах.
Информационная деятельность – деятельность, обеспечивающая сбор, обработку, хранение, поиск и распространение информации, а также формирование информационного ресурса и организацию доступа к нему.
Если рассматривать информационную деятельность в экономической сфере, то главная цель информационных технологий – в результате целенаправленных действий по переработке первичных данных получить необходимую для пользователя информацию. К примеру, имеются данных о каком - либо производстве: стоимость исходно сырья, затраты на энергию, заработная плата рабочим и др. Нужно подсчитать стоимость полученного товара, прибыль. Можно считать в ручную по известным формулам, а можно использовать уже готовые программы, которые все подсчитают и выдадут необходимую для пользователя информацию.
Необычайно важно использование информационных технологий в науке. Использование информационных технологий в науке должно, с одной стороны, развиваться в рамках информатизации страны, а с другой - обеспечивать более тесное взаимодействие между наукой, образованием, промышленностью и социальной сферой. Внедрение новых информационных технологий позволит организовать непрерывный мониторинг научно-технического потенциала, включая такие его аспекты, как [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] науки и инноваций, реструктуризация системы научных организаций, финансирование науки, интеграция [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и науки, оценка результатов реформ как на федеральном, так и на региональном уровнях.
Современные исследования информационных технологий показывают, что наиболее эффективным видом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], хранящей разнородную информацию и являющейся актуальным средством реализации интеграционных процессов, выступают [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] библиотеки (ЭБ). При создании ЭБ необходимо обязательно учитывать опыт библиотечной и информационной деятельности в целом, а также общие организационные принципы создания, построения и функционирования автоматизированных библиотечно-информационных систем, включая требования действующих в библиотечной области международных и российских стандартов.
Электронные библиотеки предназначены для работы с разнородными информационными ресурсами, но для обеспечения взаимодействия пользователя с этими ресурсами необходим единый язык обмена информацией, что открывает большие возможности для студентов, которые участвуют в этом процессе. Ведь ЭБ доступны через Интернет, а современные глобальные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и включенные в них [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] предоставляют своим пользователям широчайшие возможности. Поэтому следует всемерно поддерживать новые формы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], предусматривающие использование современных информационных технологий, - электронные журналы, дистанционный доступ к базам данных, телеконференции и т. д. Это создаст новые предпосылки для структурной перестройки научных организаций, совершенствования методологии проведения исследований и разработок. В ближайшие годы нам предстоит наблюдать процесс развития мобильных компьютеров, мобильного телевидения, широкополосного беспроводного доступа, онлайн-дневников («блогов»), технологии RSS и таких технологий, которые называют «эволюцией в прогрессе».
Получается, что с использованием новых информационных технологий открываются глобальные возможности для научных исследований и разработок.
2. Значение информатики при освое нии специальностей СПО.
Современная информатика очень велика по объему и очень динамична. Если изучаемые в СПО курсы математики, химии и большинства других наук практически не изменяются на протяжении многих лет будущей профессиональной деятельности сегодняшнего студента, то в информатике дело обстоит иначе.
В понимании некоторых людей информатика есть совокупность приемов и методов работы с компьютерами. На самом деле это не совсем так: компьютеры являются лишь техническим средством, с помощью которого информатика реализует свой прикладной пользовательский уровень.
Информатика – комплекс научно-практических дисциплин, изучающих все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Однако из какого бы определения ни исходить у современной информатики есть два взаимодополняющих аспекта научный и технологический. Первый является более устоявшимся, второй –весьма мобильным, хотя и в технологической части информатики есть вполне сформировавшееся ядро.
Приведем примеры. Так, существует большое количество алгоритмических языков программирования и, допустим, что человеку, умеющему работать с Паскалем, приходится браться за Си. Новая система обозначений, дополни-тельные возможности – на некоторое время может полностью поглотить внимание, но постепенно приходит понимание: главное – навыки к алгоритмизации и структурированию данных, и если они есть, то кодирование алгоритмов на другом языке или переход на другую программу из данного класса программ, но с большими возможностями – дело не самое сложное. И так с любой программой.
Итак, главное при изучении информатики – освоить фундаментальные понятия каждой из ее областей, ориентироваться в их взаимосвязи, приобрести навыки практической работы с важнейшими техническими и программными средствами.
Без отчетливого понимания истории развитии вычислительных средств
, классификации ЭВМ , основ функционирования вычислительной техники , уровней программного обеспечения , классификации программных средств , основных понятий файловой системы нельзя всерьез освоить многие разделы информатики.
Занятие № 2.
Основные этапы развития информационного общества. Этапы развития тех нических средств и информационных ресурсов.
Вопросы:
1. Основные этапы развития информационного общества.
2. Этапы развития тех нических средств и информационных ресурсов.
1. Основные этапы развития информационного общества.
Одной из важных сторон практической деятельности человека всегда были вычисления. Они могут быть выполнены устно, письменно, в инструментальной форме и прошли долгий путь развития: от счёта на пальцах до современных компьютеров.
Древние приспособления для счёта
Много тысяч лет назад древние люди производили счёт с помощью зарубок на деревянных поверхностях и верёвочных узелков.
Самые ранние упоминания о вычислительных устройствах встречаются в древнегреческих рукописях. Первое вычислительное устройство - древнегреческий абак или «саламинская доска» представлял собой посыпанную морским песком дощечку с камешками. В Древнем Риме абак назывался calculi или abaculi и изготавливался из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. Слово calculus означает «галька», «голыш».
Позднее появились счёты. Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделённой на верхние и нижние секции.
На Руси с XV века получил распространение "дощаный счет". "Дощаный счет" представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.
Механические вычислительные устройства
Первые, дошедшие до нас чертежи суммирующей машины, принадлежат немецкому учёному Вильгельму Шикарду. Её называли «часы для счёта».
Чуть позже, в 1642 году, Блез Паскаль, ему было в то время 19 лет, предложил конструкцию арифмометра, который умел только складывать и вычитать числа. Поводом для изобретения арифмометра было участие Паскаля в утомительных финансовых расчётах, которые по поручению правительства выполнял его отец.
В арифмометре Паскаля число кодировалось положением колёсика с 10 зубцами. Колёсико единиц было связано с колёсиком десятков, колёсико десятков с колёсиком сотен и т.д. Это устройство обрабатывало шестизначные числа.
Через 52 года немецкий учёный Вильгельм фон Лейбниц продемонстрировал механический умножитель, имитирующий механический школьный алгоритм «умножение в столбик». Эта механическая машина уже могла выполнять и деление. Изготавливалась она из девяти цилиндров с зубчиками.
Счётная машина на паровом двигателе
В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж, декан кафедры математики Кембриджского университета, той кафедры, которую когда-то возглавлял Ньютон, разработал проект вычислительной машины, в основе которого лежал принцип программного управления. Он назвал её «Аналитической машиной». Она должна была приводиться в действие силой пара.
В то время французские учёные применили любопытный метод вычислений, давший неплохие результаты. Большая задача разбивалась на небольшие части, состоящие лишь из простых операций, и поручалась большому количеству людей, ничего не знающих в математике, кроме арифметических операций.
Бэббидж решил для таких операций приспособить машины. В 1822 году он опубликовал статью с описанием машины для вычисления и печати таблиц математических функций и в том же году построил рабочую модель, заслужившую восторженный приём Лондонского Королевского Общества. В проекте Бэббиджа были предусмотрены все основные элементы, присущие современным компьютерам: - склад для хранения чисел (память); - фабрика для их обработки (арифметическое устройство); - контора для управления обработкой (процессор).
Это был гениальный проект, но практическая реализация идеи была невозможной, т.к. она опережала технические возможности своего века.
Электромеханические вычислительные машины
Начало компьютерной революции дают первые ЭВМ, созданные в 30-е годы независимо друг от друга американским физиком Дж. Атанасовым и немецким инженером К. Цузе. Существует предположение, что чисто хронологическое первенство принадлежит Атанасову. ЭВМ К. Цузе работала уже в конце 30-х годов и продолжала работать до 1953 года. Машина Дж. Атанасова служила для решения физических задач. ЭВМ К. Цузе была создана для шифровки и дешифровки секретных военных сообщений.
Электромеханические машины Атанасова и Цузе можно отнести к машинам «нулевого» поколения. Их главным компонентом было электромеханическое реле. «Нулевой» цикл компьютерной революции был в историческом масштабе чрезвычайно коротким.
2. Этапы развития тех нических средств и информационных ресурсов.
Первое поколение ЭВМ (1946-1955гг.)
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы.
ГАБАРИТЫ: шкафы, которые занимали целые машинные залы.
СКОРОСТЬ РАБОТЫ: 10-20 тыс. операций в секунду.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ: очень сложная, частая замена ламп, перегрев машин.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ: в машинных кодах.
1946 год – Джон Экерт и Джон Моучли построили первую ЭВМ, которую назвали «ЭНИАК»
Под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина. (1950-1951г )
Программисты писали программы на машинном языке
Второе поколение ЭВМ (1955-19650 гг.)
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: полупроводниковые элементы – транзисторы, диоды, более совершенные транзисторы и конденсаторы.
ГАБАРИТЫ: стойки чуть выше роста человека, устанавливались в специальных залах.
СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до 1 млн. операций в секунду.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ: стала проще.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ: появились алгоритмические языки: Fortran (Фортран), Algol (Алгол) и Assembler (Ассемблер).
В конце 1966 года была завершена разработка БЭСМ-6. Главный конструктор Сергей Алексеевич Лебедев. Выполняла приблизительно 1 млн. операций в секунду. Программы составлены на языках программирования высокого уровня (Алгол, Бейсик и др.)
Третье поколение ЭВМ (1965-1980 гг.)
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: интегральные схемы.
ГАБАРИТЫ: стойки и дисплей, которые не нуждались в специальном помещении.
СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до нескольких миллионов операций в секунду.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ: большой штат сотрудников: операторов, электронщиков.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ: дальнейшее развитие алгоритмических языков: Basic (Бейсик) и Pascal (Паскаль).
Четвертое поколение ЭВМ (1980 г. – наст.время)
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: большие и сверхбольшие интегральные схемы.
ГАБАРИТЫ: персональный компьютер, занимающий часть письменного стола.
СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до миллиарда операций в секунду.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ: в наст. время возможна одним человеком.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ: новые языки и среды программирования: Delphi, Visual Basic, С и другие. Развитие операционных систем и прикладных программ.
Именно в этом поколении термин «ЭВМ» заменен словом «компьютер».
1975-Altair 8800 – США
1977-APPLE II
1982- IBM PC –корпорация IBM
1984 - Выпущен первый персональный компьютер Apple Macintosh...
Занятие № 3
Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информа ционной сфере, меры их предупреждения. Электронное правительство.
Вопросы:
1. Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информа ционной сфере, меры их предупреждения.
2. Электронное правительство.
1. Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информа ционной сфере, меры их предупреждения.
Информация является объектом правового регулирования.
Исторически традиционным объектом права собственности является материальный объект. Информация сама по себе не является материальным объектом, но она фиксируется на материальных носителях. Первоначально информация находится в памяти человека, а затем она отчуждается и переносится на материальные носители: книги, диски, кассеты и прочие накопители, предназначенные для хранения информации. Как следствие, информация может тиражироваться путем распространения материального носителя. Перемещение такого материального носителя от субъекта-владельца, создающего конкретную информацию, к субъекту-пользователю влечет за собой утрату права собственности у владельца информации.
Интенсивность этого процесса существенно возросла в связи с тотальным распространением сети Интернет. Ни для кого не секрет, что очень часто книги, музыка и другие продукты интеллектуальной деятельности человека безо всякого на то согласия авторов или издательств размещаются на различных сайтах без ссылок на первоначальный источник. Созданный ими интеллектуальный продукт становится достоянием множества людей, которые пользуются им безвозмездно, и при этом не учитываются интересы тех, кто его создавал.
Принимая во внимание, что информация практически ничем не отличается от другого объекта собственности, например машины, дома, мебели и прочих материальных продуктов, следует говорить о наличии подобных же прав собственности и на информационные продукты.
Право собственности состоит из трех важных компонентов: права распоряжения, права владения и права пользования.
· Право распоряжения состоит в том, что только субъект-владелец информации имеет право определять, кому эта информация может быть предоставлена.
· Право владения должно обеспечивать субъекту-владельцу информации хранение информации в неизменном виде. Никто, кроме него, не может ее изменять.
Право пользования предоставляет субъекту-владельцу информации право ее использования только в своих интересах.
Таким образом, любой субъект-пользователь обязан приобрести эти права, прежде чем воспользоваться интересующим его информационным продуктом. Это право должно регулироваться и охраняться государственной инфраструктурой и соответствующими законами. Как и для любого объекта собственности, такая инфраструктура состоит из цепочки:
законодательная власть (законы)
судебная власть (суд)
исполнительная власть (наказание).
Любой закон о праве собственности должен регулировать отношения между субъектом-владельцем и субъектом-пользователем. Такие законы должны защищать как права собственника, так и права законных владельцев, которые приобрели информационный продукт законным путем. Защита информационной собственности проявляется в том, что имеется правовой механизм защиты информации от разглашения, утечки, несанкционированного доступа и обработки, в частности копирования, модификации и уничтожения.
В настоящее время по этой проблеме мировое сообщество уже выработало ряд мер, которые направлены на защиту прав собственности на интеллектуальный продукт. Нормативно-правовую основу необходимых мер составляют юридические документы: законы, указы, постановления, которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке.
В Российской Федерации принят ряд указов, постановлений, законов.
1. Закон РФ «О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных» (в ред. Федеральных законов от 24.12.2002 N 177-ФЗ, от 02.11.2004 N 127-ФЗ, от 02.02.2006 N 19-ФЗ) дает юридически точное определение понятий, связанных с авторством и распространением компьютерных программ и баз данных. Он определяет, что авторское право распространяется на указанные объекты, являющиеся результатом творческой деятельности автора. Автор имеет исключительное право на выпуск в свет программ и баз данных, их распространение, модификацию и иное использование.
Для современного состояния нашего общества именно вопросы, связанные с нарушением авторских и имущественных прав, являются наиболее актуальными. Значительная часть программного обеспечения, использующегося частными лицами и даже организациями, получена путем незаконного копирования. Эта практика мешает становлению цивилизованного рынка компьютерных программных средств и информационных ресурсов.
Данный вопрос стал для нашей страны особенно актуальным в процессе вступления России в международные организации и союзы – например, во Всемирную торговую организацию. Несоблюдение прав в сфере собственности на компьютерное программное обеспечение стало объектом уголовного преследования на практике.
2. Закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. №149-Ф3 «Об информации, информационных технологиях и защите информации» регулирует отношения, возникающие при:
· осуществлении права на поиск, получение, передачу и производство информации;
· применении информационных технологий;
· обеспечении защиты информации.
3. В 1996 году в Уголовный кодекс был впервые внесен раздел «Преступления в сфере компьютерной информации». Он определил меру наказания за некоторые виды преступлений, ставших распространенными:
· неправомерный доступ к компьютерной информации;
· создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ;
· умышленное нарушение правил эксплуатации ЭВМ и сетей.
4. В 2006 году вступил в силу закон №152-0Ф3 «О персональных данных», целью которого является обеспечение защиты прав и свобод человека и гражданина при обработке его персональных данных (с использованием средств автоматизации или без использования таких) в том числе защиты прав на неприкосновенность частной жизни.
Правовое регулирование в информационной сфере, в силу ее быстрого развития, всегда будет отставать от жизни. Как известно, наиболее счастливо живет не то общество, в котором все действия людей регламентированы, а наказания за все дурные поступки прописаны, а то, которое руководствуется, в первую очередь, соображениями этического порядка. Это значит в данном случае, что информация не крадется не потому, что за это предусмотрено наказание, а потому, что человек считает воровство низким поступком, порочащим его самого. Именно к таким отношениям между государством и личностью, а также между отдельными членами общества, мы должны стремиться.
В настоящее время решение проблемы правового регулирования в сфере формирования и использования информационных ресурсов находится в России на начальной стадии. Чрезвычайно важно и актуально принятие таких правовых актов, которые смогли бы обеспечить:
· охрану прав производителей и потребителей информационных продуктов и услуг;
· защиту населения от вредного влияния отдельных видов информационных продуктов;
· правовую основу функционирования и применения информационных систем Интернета, телекоммуникационных технологий.
С точки зрения распространения и использования программное обеспечение делят на закрытое (несвободное), открытое и свободное:
Закрытое (несвободное) пользователь получает ограниченные права на использование такого программного продукта, даже приобретая его. Пользователь не имеет права передавать его другим лицам и обязан использовать это ПО в рамках лицензионного соглашения. Лицензионное соглашение, как правило, регламентирует цели применения, например, только для обучения, и место применения, например, только для домашнего компьютера. Распространять, просматривать исходный код и улучшать такие программы невозможно, что закреплено лицензионным соглашением. Нарушение лицензионного соглашения является нарушением авторских прав и может повлечь за собой применение мер юридической ответственности. За нарушение авторских прав на программные продукты российским законодательством предусмотрена гражданско-правовая, административная и уголовная ответственность.
Открытое программное обеспечение имеет открытый исходный код, который позволяет любому человеку судить о методах, алгоритмах, интерфейсах и надежности программного продукта. Открытость кода не подразумевает бесплатное распространение программы. Лицензия оговаривает условия, на которых пользователь может изменять код программы с целью ее улучшения или использовать фрагменты кода программы в собственных разработках. Ответственность за нарушение условий лицензионного соглашения для открытого ПО аналогична закрытому (несвободному).
Свободное программное обеспечение предоставляет пользователю права, или, если точнее, свободы на неограниченную установку и запуск, свободное использование и изучение кода программы, его распространение и изменение. Свободные программы так же защищены юридически, на них распространяются законы, регламентирующие реализацию авторских прав.
Впервые принципы свободного ПО были сформулированы в 70-х годах прошлого века.
Свободное программное обеспечение активно используется в Интернете. Например, самый распространённый веб-сервер Apache является свободным, Википедия работает на MediaWiki, также являющимся свободным проектом.
Свободное программное обеспечение, в любом случае, может свободно устанавливаться и использоваться на любых компьютерах. Использование такого ПО свободно везде: в школах, офисах, вузах, на личных компьютерах и во всех организациях и учреждениях, в том числе, и на коммерческих и государственных.
2. Электронное правительство.
Одним из основных направлений реализации Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации является повышение эффективности государственного управления и местного самоуправления, взаимодействия гражданского общества и бизнеса с органами государственной власти, качества и оперативности предоставления государственных услуг, в том числе за счет создания электронного правительства. Формирование электронного правительства в Российской Федерации стало возможным благодаря широкому распространению информационно-коммуникационных технологий в социально-экономической сфере и органах государственной власти.
Формирование электронного правительства требует проведения скоординированных организационно-технологических мероприятий и согласованных действий органов государственной власти в рамках единой государственной политики.
В 2010 г. распоряжением Правительства Российской Федерации от 20 октября 2010 г. № 1815-р утверждена государственная программа Российской федерации «Информационное общество (2011-2010 годы)».
Целью государственной программы Российской Федерации «Информационное общество (2011-2020 годы)» является получение гражданами и организациями преимуществ от применения информационных и телекоммуникационных технологий за счет обеспечения равного доступа к информационным ресурсам, развития цифрового контента, применения инновационных технологий, радикального повышения эффективности государственного управления при обеспечении безопасности в информационном обществе.
Основные задачи на 2011-2014 годы в рамках реализации государственной программы Российской Федерации «Информационное общество (2011-2020 годы)»:
повышение качества жизни граждан и улучшение условий развития бизнеса в информационном обществе;
построение электронного правительства и повышение эффективности государственного управления;
развитие российского рынка информационных и телекоммуникационных технологий, обеспечение перехода к экономике, осуществляемой с помощью информационных технологий;
преодоление высокого уровня различия в использовании информационных технологий регионами, различными слоями общества и создание базовой инфраструктуры информационного общества, в том числе:
обеспечение безопасности в информационном обществе;
развитие цифрового контента и сохранение культурного наследия.
Основные мероприятия Минэкономразвития России в 2014 году в рамках реализации государственной программы Российской Федерации «Информационное общество (2011-2020 годы)»:
развитие автоматизированной информационной системы «Федеральный реестр государственных и муниципальных услуг (функций)»;
мониторинг перехода на предоставление государственных и муниципальных услуг в электронном виде в Российской Федерации и оценка деятельности органов государственной власти по переводу услуг;
поддержка и развитие ряда типовых решений, направленных на автоматизацию процессов оказания государственных услуг
развитие информационно-аналитической системы мониторинга качества государственных услуг;
развитие портала открытых данных Российской Федерации, методическая поддержка органов власти по обеспечению доступа к открытым данным, содержащимся в их информационных системах;
развитие автоматизированной информационной системы обеспечения открытости деятельности федеральных органов исполнительной власти, реализуемой в рамках государственных программ Российской Федерации;
развитие информационных систем поддержки малого и среднего предпринимательства;
развитие методологии ГАС «Управление».
Раздел 2. Информация и информационные процессы
Тема 2.1. Информация и информационные процессы
Занятие № 5
Подходы к понятию и измерению информации. Информационные объекты различных видов. Универсальность дискретного (цифрового) представления инфор мации.
Вопросы:
1. Подходы к понятию и измерению информации.
2. Информационные объекты различных видов.
3. Универсальность дискретного (цифрового) представления инфор мации.
1. Подходы к понятию и измерению информации.
Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление.
Можно выделить следующие подходы к определению информации:
традиционный (обыденный) - используется в информатике: Информация – это сведения, знания, сообщения о положении дел, которые человек воспринимает из окружающего мира с помощью органов чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания).
вероятностный - используется в теории об информации: Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости и неполноты знаний.
Для человека: Информация – это знания, которые он получает из различных источников с помощью органов чувств.
Вся информация, которую обрабатывает компьютер, представлена двоичным кодом с помощью двух цифр – 0 и 1. Эти два символа 0 и 1 принято называть битами (от англ. binary digit – двоичный знак)
Бит – наименьшая единица измерения объема информации.
Название
Условное обозначение
Соотношение
Байт
Байт
1 байт = 23 бит = 8 бит
Килобит
Кбит
1Кбит = 210 бит = 1024 бит
КилоБайт
Кб
1 Кб = 210 байт = 1024 байт
МегаБайт
Мб
1 Мб = 210 Кб = 1024 Кб
ГигаБайт
Гб
1 Гб = 210 Мб = 1024 Мб
ТераБайт
Тб
1 Тб = 210 Гб = 1024 Гб
Измерение информации
В информатике используются различные подходы к измерению информации:
Содержательный подход к измерению информации.
Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний человека в два раза, несет для него 1 бит информации.
Количество информации, заключенное в сообщении, определяется по формуле Хартли:
где N – количество равновероятных событий; I – количество информации (бит), заключенное в сообщении об одном из событий.
Алфавитный (технический) подход к измерению информации - основан на подсчете числа символов в сообщении.
Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой, то количество информации, заключенное в сообщении вычисляется по формуле:
Ic – информационный объем сообщения
К – количество символов
N – мощность алфавита (количество символов)
i - информационный объем 1 символа
2. Информационные объекты различных видов.
Информационный объект – обобщающее понятие, описывающее различные виды объектов; это предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств.
Простые информационные объекты: звук, изображение, текст, число.
Комплексные (структурированные) информационные объекты: элемент, база данных, таблица, гипертекст, гипермедиа.
Информация содержится везде. Дерево содержит собственную генетическую информацию, и только благодаря этой информации от семечка берёзы вырастает только берёза. Для деревьев источником информации является воздух, именно по уровню состояния воздуха дерево может определить время распускания почек. Перелетные птицы знают свой маршрут перелёта, и каждая стая идёт только своим заданным в генах маршрутом.
Стремление зафиксировать, сохранить надолго свое восприятие информации было всегда свойственно человеку. Мозг человека хранит множество информации, и использует для хранения ее свои способы, основа которых двоичный код, как и у компьютеров. Человек всегда стремился иметь возможность поделиться своей информацией с другими людьми и найти надежные средства для ее передачи и долговременного хранения. Для этого в настоящее время изобретено множество способов хранения информации на внешних (относительно мозга человека) носителях и ее передачи на огромные расстояния.
3. Универсальность дискретного (цифрового) представления инфор мации.
Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.
При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результатирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.
В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму (речь, телевизионное изображение), передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты (телефонная сеть).
В простых вычислительных машинах, в таких, как цифровые электромеханические или аналоговые, перенастройка на различные задачи осуществлялась с помощью изменения системы связей между элементами на специальной коммутационной панели. В современных универсальных компьютерах такие изменения производятся с помощью запоминания в специальном устройстве, накапливающем информацию, той или иной программы ее работы.
В отличие от аналоговых машин, оперирующих непрерывной информацией, современные компьютеры имеют дело с дискретной информацией, на входе и выходе которых в качестве такой информации могут выступать любые последовательности десятичных цифр, букв, знаков препинания и других символов. Внутри системы эта информация кодируется в виде последовательности сигналов, принимающих лишь два различных значения.
В то время как возможности аналоговых машин ограничены преобразованиями строго ограниченных типов сигналов, современные компьютеры обладают свойством универсальности, иными словами, компьютер может производить преобразования любых буквенно-цифровых данных благодаря программе, составленной для выполнения той или иной задачи. Эта способность компьютера достигается за счет универсальности его системы команд, то есть элементарных преобразований информации.
Свойство универсальности компьютера не ограничивается возможностью оперирования одной лишь буквенно-цифровой информацией. В данном виде может быть представлена (закодирована) любая дискретная информация, а также – с любой заданной степенью точности – произвольная непрерывная информация. Таким образом, компьютеры могут рассматриваться как универсальные преобразователи информации. Свойство универсальности современных компьютеров открывает возможность моделирования с их помощью любых других преобразователей информации, в том числе любых мыслительных процессов.
Технологии цифровой обработки акустических сигналов и изображений находят все более широкое применение в различных областях, в частности при идентификации пользователей или для построения многоуровневых систем защиты. Вместе с тем в перечне основных предъявляемым к соответствующим системам требований на первом месте стоит универсальность, быстрота и эффективность выполнения различных процедур обработки на основе использования стандартных недорогих технических средств, входящих в комплект традиционной офисной техники и компьютерной телефонии: ПК, сканера, принтера, звуковой платы, модема. Для реализации таких систем нужны подходы, позволяющие обрабатывать акустический сигнал и речь.
Практически 80% информации человек получает через зрение, что означает доминирование зрительных рецепторов в жизнедеятельности человека. Вся информация в аппарате мышления человека сохраняется в виде образов, причем в этом образе сконцентрирована информация, полученная всеми рецепторами человека. Можно сделать вывод, что информация в памяти человека хранится в виде графических объектов. Развивая гипотезу о том, что любая информация, получаемая человеком извне, проходит стадию преобразования в изображения с последующей их целенаправленной обработкой, можно вывести последовательность процедур, пригодную для реализации в автоматизированных системах обработки данных различного рода, в том числе и в речи:
Предобработка, когда независимо от вида полученной информации осуществляется ее преобразование к общему виду первичных описаний в виде двухмерных матриц данных, имеющих неотрицательные значения, которые можно рассматривать как изображения, образы;
Обработка предполагает, что на основе каких-либо общих принципов, методов и алгоритмов осуществляются преобразования полученных первичных данных для достижения поставленных целей (сжатие, «шумоочистка», сравнение, распознавание и др.);
Занятие № 6
Представление информации в двоичной системе счисления.
1. Понятие систем исчислений
2. Виды систем исчисления. 3. Представление информации в двоичной системе счисления.
1. Понятие систем исчислений
Совокупность приемов наименования и обозначение чисел называется системой исчисления. В качестве условных знаков для записи чисел используются цифры.
Система исчисления, в которой значение каждой цифры в произвольном месте последовательности цифр, обозначающей запись числа, не изменяется, называется непозиционной.
Система исчисления, в которой значение каждой цифры зависит от места в последовательности цифр в записи числа, называется позиционной.
Чтобы определить число, недостаточно знать тип и алфавит системы исчисления. Для этого необходимо еще использовать правила, которые позволяют по значениям цифр установить значение числа. Простейшим способом записи натурального числа является изображение его с помощью соответствующего количества палочек или черточек. Таким способом можно обозначить небольшие чисел. Следующим шагом было изобретение специальных символов (цифр). В непозиционной системе каждый знак в записи независимо от места означает одно и то же число. Хорошо известным примером непозиционной системы исчисления является римская система, в которой роль цифр играют буквы алфавита: І - один, V - пять, Х - десять, С - сто, L - пятьдесят, D -пятьсот, М - тысяча. Например, 324 = СССХХІ. В непозиционной системе исчисления арифметические операции выполнять неудобно и сложно.
2. Виды систем исчисления.
Самая простая система счисления единичная, или унарная. В ней используется только один символ: палочка, камушек и т. д.
Такая система счисления использовалась в основном народами, не имеющими письменности, примерно 1011 тыс. лет до н. э. Но и сейчас такой системой счисления пользуются, например, отмечая зарубками количество прошедших дней.
Системы счисления делятся на две группы: позиционные и непозиционные системы счисления
Непозиционная система счисления система счисления, в ко- торой значение каждой цифры не зависит от ее положения в записи числа.
Позиционная система счисления система счисления, в которой значение каждой цифры зависит от ее положения в записи числа.
К позиционным системам счисления относятся десятичная, двоичная, шестидесятеричная и другие системы счисления. Название позиционной системы счисления зависит оттого, сколько символов используется для записи чисел.
Основанием позиционной системы счисления называется количество символов, используемых для записи чисел. Например, в двоичной системе счисления используются две цифры 0 и 1; основание ее равно 2. В восьмеричной системе счисления восесмь цифр (0,1,7); основание 8.
В системах счисления с основанием больше 10 для представления чисел после цифр 0, 1, 2,, 9 используют латинские буквы: А (10), В (11), С (12) и т. д. Так, например, алфавит шестнадцатеричной системы счисления выглядит следующим образом: 0, 1, 2,,9, А, В, С, D, E, F. Основание этой системы счисления 16.
3. Представление информации в двоичной системе счисления.
К достоинству двоичной системы счисления относится – простота совершаемых операций, возможность автоматической обработки информации с использованием двух состояний элементов ПК и операцию сдвиг
Кодирование – это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.
Декодирование – расшифровка кодированных знаков, преобразование кода символа в его изображение
Двоичное кодирование – кодирование информации в виде 0 и 1
Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться:
числа
символьная информация (буквы, цифры, знаки)
графические изображения
звук
Двоичное кодирование чисел
Для записи информации о количестве объектов используются числа.
Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые называют системами счисления. 100 11001002
Двоичное кодирование текста
Кодирование – присвоение каждому символу десятичного кода от 0 до 255 или соответствующего ему двоичного кода от 00000000 до 11111111
Присвоение символу определенного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице.
В качестве международного стандарта была принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange) :
Коды с 0 по 32 (первые 33 кода) - коды операций (перевод строки, ввод пробела, т.е. соответствуют функциональным клавишам);
Коды с 33 по 127 – интернациональные, соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций, знакам препинания;
Коды с 128 по 255 – национальные, т.е. кодировка национального алфавита.
на 1 символ отводится 1 байт (8 бит), всего можно закодировать 28 = 256 символов
С 1997 года появился новый международный стандарт Unicode, который отводит для кодировки одного символа 2 байта (16 бит), и можно закодировать 65536 различных символов (Unicode включает в себя все существующие, вымершие и искусственно созданные алфавиты мира, множество математических, музыкальных, химических и прочих символов)
В настоящий момент существует пять кодировок кириллицы: КОИ-8, CP1251, CP866, ISO, Mac.
Двоичное кодирование графики
Кодирование графической информации
Пространственная дискретизация – перевод графического изображения из аналоговой формы в цифровой компьютерный формат путем разбивания изображения на отдельные маленькие фрагменты (точки) где каждому элементу присваивается код цвета.
Пиксель – min участок изображения на экране, заданного цвета
Растровое изображение формируется из отдельных точек - пикселей, каждая из которых может иметь свой цвет. Двоичный код изображения, выводимого на экран храниться в видеопамяти. Кодирование рисунка растровой графики напоминает – мозаику из квадратов, имеющих определенный цвет
Качество кодирования изображения зависит от:
1) размера точки (чем меньше её размер, тем больше кол-во точек в изображении);
2) количества цветов (чем большее кол-во возможных состояний точки, тем качественнее изображение) Палитра цветов – совокупность используемого набора цвета
Качество растрового изображения зависит от:
1) разрешающей способности монитора – кол-во точек по вертикали и горизонтали.
2) используемой палитры цветов (16, 256, 65536 цветов)
3) глубины цвета – количество бит для кодирования цвета точки
Для хранения черно-белого изображения используется 1 бит.
Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета, который хранится в видеопамяти. Цветные изображения имеют различную глубину цвета. Цветное изображение на экране формируется за счет смешивания трех базовых цветов – красного, зеленого и синего. Для получения богатой палитры базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности.
Двоичное кодирование звука
В аналоговой форме звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. На компьютере работать со звуковыми файлами начали с начала 90-х годов. В основе кодирования звука с использованием ПК лежит – процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи). Качество воспроизведения закодированного звука зависит от – частоты дискретизации и её разрешения (глубины кодирования звука - количество уровней)
Временная дискретизация – способ преобразования звука в цифровую форму путем разбивания звуковой волны на отдельные маленькие временные участки, где амплитуды этих участков квантуются (им присваивается определенное значение).
Это производится с помощью аналого-цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется дискретной последовательностью уровней громкости. Современные 16-битные звуковые карты кодируют 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину звука (каждому значению амплитуды звук. сигнала присваивается 16-битный код)
Качество кодирования звука зависит от:
1) глубины кодирования звука - количество уровней звука
2) частоты дискретизации – количество изменений уровня сигнала в единицу времени (как правило, за 1 сек).
N – количество различных уровней сигнала
i – глубина кодирования звука
Информационный объем звуковой информации равен:
I = i * k* t
где i – глубина звука (бит)
K – частота вещания (качество звука) (Гц) (48 кГц – аудио CD)
t – время звучания (сек)
Представление видеоинформации
В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.
Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.
Занятие № 9
Основные информационные процессы и их реализация с помощью компьюте ров: обработка, хранение, поиск и передача информации.
Вопросы:
1. Основные информационные процессы
2. Реализация информационных процессов с помощью компьюте ров: обработка, хранение, поиск и передача информации.
1. Основные информационные процессы
Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия решений на ее основе и их выполнения. Информация содержится в человеческой речи, текстах книг, журналов, газет, сообщениях радио и телевидения, показаниях приборов и т.д. Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, хранит и перерабатывает ее с помощью мозга и центральной нервной системы. Процесс решения в уме математической задачи, процесс перевода текста с одного языка на другой - все это обработка информации. Процессы обработки информации составляют суть умственной деятельности человека. Человек думает, вычисляет, говорит, слушает, читает, пишет. При этом он всегда имеет дело с информацией.
Связанные с информацией процессы происходят не только в мире, имеющем отношение к деятельности человека, но также и в живой природе и технике. Организация живой природы, сообществ и популяций основана на постоянном обмене информацией, переработке информации, получаемой из неживой природы. Курица и ее цыплята постоянно обмениваются звуками, чтобы держаться вместе, чтобы курица могла в любой момент защитить своих деток. По данным науки, даже невылупившийся цыпленок уже слышит свою маму и сам подает ей сигналы из яйца. Если одна из пчел нашла богатое нектаром поле, то через некоторое время десятки членов пчелиной семьи устремляются в это место. Совершенно очевидно, что происходит передача информации, и это организует сообщество на конкретные согласованные действия. Сезонные изменения в растительном мире - результат информационного процесса. Температура воздуха и почвы, длина светового дня - сигналы внешней среды, значимые для выживания растения. Все перечисленные в примерах действия и процессы можно объединить под общим названием - информационные процессы.
Информационный процесс - это совокупность последовательных действий, производимых над информацией с целью получения результата.
Это поиск - сбор - хранение - передача - обработка - использование – защита информации.
2. Реализация информационных процессов с помощью компьюте ров: обработка, хранение, поиск и передача информации.
Среди всех информационных процессов можно выделить наиболее общие. К ним относятся передача, хранение и обработка информации.
Получаемая потребителем информация всегда поступает из некоторого источника.
Рис. 1.2. Простейшая схема информационного процесса
В этом случае говорят о передаче информации. Информация передается по каналу передачи, направляясь от источника к приемнику. Канал связи - это некоторое среда, которая осуществляет доставку информации. Природа информационных каналов - колебательные движения среды: звуковые, световые, электромагнитные волны и пр. С открытием радиоволн и созданием устройств, их генерирующих и улавливающих, в деле передачи информации произошли революционные изменения.
Информация передается в виде последовательности сигналов, составляющих информационное сообщение. Физический смысл сигнала, с помощью которого передается информация, может не совпадать со смыслом передаваемой информации. Восприятие информации немыслимо без определенных предварительных соглашений и знаний, без которых сигнал будет восприниматься лишь как сообщение о некотором факте, который непонятно как интерпретировать. В одном случае воздетые вверх руки выражают эмоциональный всплеск по поводу одержанной победы, а в другом - обозначают капитуляцию противника. Для достижения взаимопонимания необходима предварительная договоренность о значениях сигналов. Поэтому и существуют алфавиты различных языков, правила движения, азбука Морзе, шрифт Брайля и т.д.
В процессе передачи информация может теряться, искажаться из-за помех и вредных воздействий. Причины таких воздействий могут быть как технического характера - перегрузки, вибрации, электрические и магнитные поля, перепады температур, давления, влажности окружающей среды, так и следствием человеческого вмешательства. Для нейтрализации помех применяются устойчивые материалы и средства связи, программируются избыточные коды, позволяющие восстановить исходную информацию. Развитие цифровых каналов связи открывает новые возможности пользователям компьютерных сетей.
Для защиты информации от несанкционированного вмешательства возникает необходимость ее засекречивания. На бытовом уровне иногда подменяются понятия кодирования и шифрования. Шифром называют секретный код преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Защита информации - важный компонент процессов хранения, обработки, передачи и использования информации в системах любого типа, особенно социальных и технических. Изобретением и использованием шифров занимается наука криптография.
Информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Древние рукописи, книги, наскальные рисунки, археологические находки - источники информации из глубины времен. Геологические отложения - свидетели исторических процессов развития земли. Благодаря генетической информации, которая хранится в закодированном виде в молекуле ДНК и передается следующим поколениям, существует непрерываемая смена поколений каждого вида живых существ.
Обработка информации - процесс получения новой информации на базе уже имеющейся. Преобразование информации может быть связано с изменением ее содержания или формы представления. В последнем случае говорят о кодировании информации. Например, шифрование информации или перевод текстов на другой язык.
Упорядочивание информации (расписания), поиск нужной информации в информационном массиве (номер телефона в телефонной книге) являются другими вариантами обработки. Редактирование текста, математические вычисления, логические умозаключения - примеры процедур получения новой информации.
Обработка информации может производиться формально, руководствуясь правилами по заданному алгоритму. Либо применяется эвристический подход, при котором создаётся новая система действий или открываются неизвестные ранее закономерности изучаемой информации.
Информация не может существовать без своего носителя. Носитель информации - это среда, непосредственно хранящая информацию. Заметим, что слово "носитель" означает "нести в себе", то есть содержать, а не переносить информацию. Носителем информации о самом себе является практически любой предмет, явление, живое существо. Можно использовать и другие средства для хранения информации о чем-либо. Это может быть материальный предмет (камень, дерево, папирус, бумага, магнитные, оптические носители информации). Например, в тетрадь мы записываем задание, а видеокассета содержит интересный для нас фильм. Это могут быть волны различной природы (световые, звуковые, электромагнитные) или разные состояния вещества. О волновом представлении информации все знают из школьного курса физики. А как связать информацию и состояние вещества? Проиллюстрируем пояснение следующим примером. Рассмотрим молоко. По температурному состоянию оно может быть: парным, подогретым, горячим, кипящим, холодным. Описанный набор качеств (кодов) составляет алфавит, с помощью которого можно сообщить информацию о состоянии молока.
Чтобы иметь возможность в будущем многократно воспользоваться информацией, используют так называемые внешние (по отношению к человеческой памяти) носители информации. Записные книжки, справочники, магнитные записи, картины, фото- и кинодокументы и т.д. Для извлечения информации из внешних носителей зачастую требуется много времени и необходимы дополнительные средства. Например, для того, чтобы получить информацию, содержащуюся на аудиокассете, необходим магнитофон.
В обществе хранение носителей с информацией организуется в специальных хранилищах. Для книг - это библиотеки, для картин и рисунков - художественные музеи, для документов - архивы, патентные бюро и т.д. Вычислительная техника дает огромные возможности для организованного хранения информации в компактной форме: электронные, магнитные, оптические носители. Здесь играют роль такие показатели, как информационная емкость, время доступа к информации, надежность хранения, время безотказной работы.
Человеческое общество способно накапливать информацию и передавать ее от поколения к поколению. На протяжении всей истории накапливаются знания и жизненный опыт отдельных людей, а также "коллективная память" - традиции, обычаи народов.
Занятие № 10
Принципы обработки информации при помощи компьютера. Арифметиче ские и логические основы работы компьютера.
1. Принципы обработки информации при помощи компьютера
2. Арифметиче ские и логические основы работы компьютера.
1. Принципы обработки информации при помощи компьютера
Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина)- это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение компьютера- это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами -программный принцип.
Главные элементы концепции:
двоичное кодирование информации;
программное управление;
принцип хранимой программы;
принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
2. Арифметиче ские и логические основы работы компьютера.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).
Конъюнкция (логическое умножение). Слож ное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Обозначим 0 – ложь, 1 – истина
А
В
A&B
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A ( В истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказыва ний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:
A
В
A( B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (ин версии). Она обозначается
· (или ¬А)и читается не А . Если высказыва ние А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом слу чае имеет вид
A
¬А
false
true
true
false
Занятие № 11
Алгоритмы и способы их описания.
Вопросы:
1. Алгоритм и его формальное исполнение.
2. Способы их описания алгоритмов.
3. Виды алгоритмов.
1. Алгоритм и его формальное исполнение.
Алгоритм это точный набор инструкций, описывающих последовательность действий некоторого исполнителя для решения поставленной задачи.
Само слово "алгоритм" происходит от "algorithmi" - латинской формы написания имени выдающегося математика IX века аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических операций.
Каждый алгоритм должен обладать следующими свойствами:
Понятность, то есть алгоритм не должен содержать предписаний, смысл которых не понятен исполнителю.
Дискретность (от лат. discretus разделенный, прерывистый). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен представлять процесс решения задачи, как последовательное выполнение простых шагов (этапов). При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется некоторый конечный отрезок времени. То есть, преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно.
Результативность. Это свойство означает, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов. В случае невозможности применить данный алгоритм к решению поставленной задачи должно выдаваться соответствующее сообщение.
Массовость. Это свойство состоит в том, что алгоритм разрабатывается в общем виде для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом вариативность исходных данных определяется областью применимости алгоритма.
Детерминированность (определенность)( от лат. determinate определенность, точность). Это свойство указывает на то, что каждое предписание алгоритма должно быть четким и определять однозначно действие исполнителя. То есть, если алгоритм многократно применяется к одному и тому же набору исходных данных, каждый раз должны получаться одни и те же промежуточные результаты и один и тот же конечный результат.
2. Способы их описания алгоритмов.
Способы описания алгоритмов
словесный (на естественном языке);
графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы);
программный (с помощью языков программирования)
Словесное описание (на языке исполнителя).
Словесная запись алгоритма представляет собой последовательность этапов обработки данных и задается в произвольном изложении на естественном языке. Ориентирована на исполнителя-человека
Табличное описание.
ФИО
1.Кол-во дней
2.Дневная тарифн. ставка
3. З/пл= 1*2
Иванов
25
100
2500
Графическое описание или блок – схема алгоритма.
Элементы блок-схем:
3. Виды алгоритмов.
Линейный алгоритм – описание действий, которые выполняются однократно, при этом четко друг за другом;
Циклический алгоритм – описание действий, которые должны повторяться определенное количество раз или пока не выполнится условие.
Разветвляющий алгоритм – алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо друга последовательность действий.
Для того чтобы записать алгоритм существует наиболее наглядный способ в виде графического представления, который называется блок-схема.
Типы алгоритмических структур:
Линейная: Циклическая: Ветвление:
Занятие № 12
Хранение информационных объектов различных видов на разных цифро вых носителях. Определение объемов различных носителей информации. Архив информации
Вопросы:
1. Хранение информационных объектов различных видов на разных цифро вых носителях.
2. Определение объемов различных носителей информации.
3. Архив информации
1. Хранение информационных объектов различных видов на разных цифро вых носителях.
Информация, закодированная с помощью естественных и формальных языков, а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека.
Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации.
Материальная природа носителей информации может быть различной:
молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;
бумага, на которой хранятся тексты и изображения;
магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;
фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация;
микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.
По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт в год. Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% - на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Большое значение имеет надежность и долговременность хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и самовосстановления.
Надежность (устойчивость к повреждениям) достаточно высока у аналоговых носителей, повреждение которых приводит к потере информации только на поврежденном участке. Поврежденная часть фотографии не лишает возможности видеть оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.
Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.
Наиболее долговременным носителем информации является молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.
Аналоговые носители способны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Цифровые носители появились сравнительно недавно и поэтому об их долговременности можно судить только по оценкам специалистов. По экспертным оценкам, при правильном хранении оптические носители способны хранить информацию сотни лет, а магнитные - десятки лет.
2. Определение объемов различных носителей информации.
Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 1021 битов в 1 см3), что дает возможность организму развиваться из одной-единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию.
Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см3 до 1010 битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.
Однако если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден:
Лист формата А4 с текстом (набран на компьютере шрифтом 12-го кегля с одинарным интервалом) - около 3500 символов
Страница учебника - 2000 символов
Гибкий магнитный диск – 1,44 Мб
Оптический диск CD-R(W) – 700 Мб
Оптический диск DVD – 4,2 Гб
Флэш-накопитель - несколько Гб
Жесткий магнитный диск – сотни Гб
Таким образом, на дискете может храниться 2-3 книги, а на жестком магнитном диске или DVD - целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.
3. Архив информации
Созданную или полученную каким-либо образом информацию хранят в течение определённого времени, в течение которого её временно или долговременно содержат на различных носителях электронных данных. Если информация представляет интерес для её создателей или правообладателей, то им приходится создавать электронные архивы.
Электронный архив - это файл, содержащий один или несколько файлов в сжатой или несжатой форме и информацию, связанную с этими файлами (имя файла, дата и время последней редакции и т.п.).
Электронные архивы позволяют в любой момент времени извлекать из них необходимые данные для дальнейшего их использования в различных ситуациях (например, для обновления или восстановления утерянных данных). Такие архивы называют страховочными копиями. Их используют в случае утраты или порчи основной машиночитаемой информации, а также для длительного её хранения в месте, которое защищено от вредных воздействий и несанкционированного доступа. Как правило, компьютерными архивами информации являются электронные каталоги, базы и банки данных, а также коллекции любых видов электронной информации.
Для обеспечения надёжности хранения и защиты данных рекомендуют создавать по 2–3 архивные копии последних редакций файлов. В случае необходимости осуществляется разархивирование данных.
Разархивирование - это процесс точного восстановления электронной информации, ранее сжатой и хранящейся в файле-архиве.
Для создания архивных файлов и разархивирования используют специальные программы-архиваторы:
- WinRAR
- 7-Zip File Manager
Основные возможности архиваторов:
просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве
распаковка архива или отдельных файлов архива;
создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор;
создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;
создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше - в размер дискеты).
Занятие № 15
Управление процессами.
Вопросы:
1. Понятие управления
2. Управление процессами.
1. Понятие управления
В повседневной жизни мы всюду сталкиваемся с управлением: рабочий управляет станком, учитель учениками, дирижер оркестром, программист работой компьютера и ходом выполнения программы. Вспомним слова из детской песенки: «Чтоб водить корабли, чтобы в небо взлететь надо многое знать, надо много уметь...»
Главное, надо знать: зачем выполняется управление? Например, летчик, садясь за штурвал самолета, должен заранее знать, куда и зачем он летит. Врач, назначая больному лекарство, должен быть уверен в том, что оно поможет ему выздороветь. Водитель автобуса обязан обеспечить доставку пассажиров к месту назначения. Работая на компьютере, пользователь стремится представить информацию в удобной для работы форме. Все это означает, что для управления надо знать конкретную цель, ожидаемый результат.
При этом важно понимать, что тот, кто управляет кем-либо или чем-либо, должен обладать исходной (предварительной) информацией.
Например, для летчика исходной информацией является:
навыки и сведения, полученные в процессе обучения летной профессии, то есть профессиональные знания;
задание на конкретный полет в устной или письменной форме; разработка по картам предстоящего маршрута со штурманом;
данные о состоянии летательного аппарата на момент взлета;
данные о предполагаемых метеоусловиях.
Для водителя автомобиля, например, исходная информация - это:
профессиональные знания по управлению автомобилем и о правилах дорожного движения;
сведения о состоянии дороги и автомобиля перед поездкой;
маршрут поездки.
Таким образом, всегда должен существовать объект управления, который может быть представителем как живой, так и неживой природы. В рассматриваемых примерах это оркестр, ученики, компьютер, самолет, автомобиль.
Управление каким-либо объектом живой или неживой природы осуществляет человек или устройство, которые обладают исходной информацией: сведениями о существующей обстановке или ситуации, профессиональными знаниями (если это человек), сведениями о самом объекте управления и пр. Человек или устройство, получив необходимую исходную информацию, оказывает управляющее воздействие на объект управления. Так, например, дирижер, учитель, программист, летчик, водитель управляют соответствующими им объектами: оркестром, учениками, компьютером, самолетом, автомобилем.
2. Управление процессами.
Однако только исходной информации недостаточно для успешного управления. В процессе управления должна быть использована информация о фактическом состоянии объекта управления, например о текущем состоянии самого автомобиля или самолета и об обстановке на дороге или в полете. Такая информация называется текущей, или рабочей. Текущая информация о состоянии объекта управления должна постоянно поступать к человеку или устройству, которые управляют этим объектом. В этом случае говорят, что между ними существует обратная связь. Эта связь позволяет корректировать поведение объекта управления, то есть управлять им.
Такой процесс получил название замкнутого процесса управления и в виде схемы представлен на рисунке 1.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Замкнутая схема управления Рассмотрим пример. Процесс обучения в школе построен по замкнутой схеме управления. Ученики являются объектами управления. Учитель перед началом урока обладает определенной исходной информацией: знаниями по предмету, знаниями об учениках. Эти знания позволяют ему так построить урок, чтобы ученики поняли новый материал. Применяя различные методы ведения урока, учитель оказывает на учеников управляющее воздействие. В процессе опроса учеников, что равносильно обратной связи, учитель делает вывод о том, как усвоен материал, и решает, что ему дальше делать либо провести дополнительное разъяснение, либо дать новый материал. Он должен постоянно отслеживать текущую информацию, чтобы видеть, как реагируют ученики (объект управления) на его воздействия.
Не всегда управление осуществляется по замкнутой схеме. Например, управление потоком автомобилей и пешеходов с помощью светофора является примером незамкнутой (разомкнутой) схемы управления. Светофор не может воспринять корректирующую информацию, он выступает в роли устройства, которое только выдает управляющее воздействие. Изменение цветов светофора управляющие сигналы. Автомобили и пешеходы выступают в качестве объектов управления.
Такой процесс получил название незамкнутого процесса управления и в виде схемы представлен на рисунке 2. В отличие от схемы на рисунке 1 в этой схеме отсутствует обратная связь данные о состоянии объекта управления.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Разомкнутая схема управления
Занятие № 16
Представление об автоматических и автоматизиро ванных системах управления в социально-экономической сфере деятельности.
Вопросы:
1. Представление об автоматических и автоматизиро ванных системах управления в социально-экономической сфере деятельности.
2. Классификация автоматизиро ванных системах управления
1. Представление об автоматических и автоматизиро ванных системах управления в социально-экономической сфере деятельности.
В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления деется на три класса:
автоматические,
неавтоматические,
автоматизированные.
В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически в соответствии с представленной замкнутой схемой управления. В подобных системах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве, в ткацкой и литейной промышленности, в хлебопекарнях, при поточном производстве, например при изготовлении микросхем, и пр.
В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него. С такими системами вы сталкиваетесь постоянно в школе и дома. Дирижер управляет оркестром, исполняющим музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения.
В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек. Например, рабочий металлорежущего станка производит его установку и включение, остальные процессы выполняются автоматически. Автоматизированная система продажи железнодорожных или авиационных билетов, льготных проездных билетов в метрополитене работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.
2. Классификация автоматизиро ванных систем управления
АИС разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков:
1. по сфере функционирования объекта управления: АИС промышленности, АИС сельского хозяйства, АИС транспорта, АИС связи и т.д.
2. по виду процессов управления: 2.1. АИС управления технологическими процессами (АСУ ТП) – это человеко-машинные системы, обеспечивающие управление технологическими устройствами, станками, автоматическими линиями. 2.2. АИС управления организационно-технологическими процессами – представляют собой многоуровневые системы, сочетающие АСУ ТП и АИС управления предприятиями (АСУП): банковские АИС, АИС фондового рынка, финансовые АИС, страховые АИС, налоговые АИС, АИС таможенной службы, статистические АИС, АИС промышленных предприятий и организаций и др.
2.3. АИС научных исследований обеспечивают высокое качество и эффективность межотраслевых расчетов и научных опытов.
2.4. Обучающие АИС получают широкое распространение при подготовке специалистов в системе образования, при переподготовке и повышении квалификации работников разных отраслей.
3. по уровню в системе государственного управления:
3.1. Отраслевые АИС функционируют в сферах промышленного и агропромышленного комплексов, в строительстве, на транспорте. 3.2. Территориальные АИС предназначены для управления административно-территориальными районами.
3.3. Межотраслевые АИС являются специализированными системами функциональных органов управления национальной экономикой (банковских, финансовых, снабженческих, статистических и др.).
Раздел 3. Средства ИКТ
Тема 3.1. Средства ИКТ
Занятие № 18
Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров. Много образие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компью теру. Виды программного обеспечения компьютеров.
Вопросы:
1. Архитектура компьютеров.
2. Основные характеристики компьютеров.
4.Многообразие внешних устройств, подключаемых к компью теру.
5. Виды программного обеспечения компьютеров.
1. Архитектура компьютеров.
Компьютер условно можно разделить на две части:
центральная (внутренняя) часть;
внешняя часть (периферия).
Центральная часть обычно состоит из следующих компонентов:
процессор;
системная плата;
запоминающие устройства;
устройства ввода-вывода;
блоки сопряжения с устройствами ввода-вывода (или интерфейсов ввода-вывода);
источник питания.
Периферийные устройства связывают центральную часть с внешним миром. Список этих устройств, практически, не ограничен. Сюда входят устройства:
устройства ввода: клавиатура, «мышь», «трекбол», джойстик, сканер, устройства оцифровки звука и изображений;
устройства вывода: текстовые и графические мониторы, принтеры, плоттеры, звуковые системы и т.п.;
коммуникационные устройства: модемы, контроллеры локальных и глобальных сетей;
устройства хранения информации: жесткие и гибкие диски, оптические и магнитооптические диски и т.п.
Кроме того, к центральной части можно подключить множество специальных разработанных устройств.
Перечисленные основные компоненты ПК связаны друг с другом с помощью интерфейса. Интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для передачи информации между компонентами ЭВМ и включающих в себя электронные схемы, линии, шины, сигналы, алгоритмы передачи сигналов и правила интерпретации сигналов устройствами.
Шины (магистрали) содержат, в общем случае, шины адресов, данных и управления.
В состав ПК также входит генератор тактовой частоты. Он предназначен для синхронизации (т.е. согласования во времени) работы компонентов компьютера. Генератор формирует периодическую последовательность импульсов с частотой, которая зависит от типа процессора.
Общая структурная схема ПК представлена на рисунке 1.
13EMBED Msxml2.SAXXMLReader.5.01415
Процессор является главным компонентом ПК.
Основные характеристики процессора: разрядность (бит), тактовая частота (МГц), набор выполняемых команд, и другие.
Процессор – весьма сложное цифровое электронное устройство.
В состав процессора всегда входят следующие основные компоненты (Рис. 2.2.):
Рисунок 13 SEQ Рисунок \* ARABIC 14115. Состав процессора
устройство управления (УУ);
арифметическо-логическое устройство (АЛУ);
память в виде набора регистров.
УУ предназначено для управления работой всех компонентов компьютера и обеспечения должного взаимодействия различных компонентов друг с другом.
АЛУ предназначено для исполнения арифметических и логических операций.
Регистры – это электронные цифровые устройства для временного запоминания информации в форме двоичного числа или кода.
В настоящее время под словом «процессор» подразумевают микросхему, которая, кроме собственно центрального процессора (CPU), может содержать и другие узлы – например, кэш-память или внутренний сопроцессор (FPU).
Сопроцессор - это специализированная интегральная схема, которая работает в содружестве с ЦП, но менее универсальна. Сопроцессор предназначен для выполнения специфического набора функций, например: выполнение операций с вещественными числами - математический сопроцессор, подготовка графических изображений и трехмерных сцен - графический сопроцессор, цифровая обработка сигналов - сигнальный сопроцессор и др.
Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся в основной памяти.
Основная память компьютера предназначена для кратковременного или долговременного хранения информации - кодов команд (инструкций) процессора и данных. Информация в памяти хранится в двоичных кодах. Минимальная единица хранения информации - бит. Минимально адресуемой единицей памяти является байт. Таким образом, каждые восемь бит памяти имеют свой уникальный адрес, который представляет собой двоичное число определенной разрядности, определяемой видом процессора.
1 байт = 8 битам;
2 байта = 1 полуслову = 16 битам;
4 байта = 1 слову = 32 бита;
8 байта = 1 двойному слову = 64 бита;
Основная память обычно состоит из двух частей:
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM);
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM).
ОЗУ обеспечивает чтение находящихся в нем данных и запись в него новых данных. В ПК ОЗУ обычно реализуется как энергозависимая память, т.е. такая память, содержимое которой уничтожается при выключении ПК.
ПЗУ обеспечивает только чтение данных, которые однажды были туда записаны. Таким образом, содержимое ПЗУ не может быть изменено процессором, оно постоянно (отсюда и название этого вида памяти). Это устройство создается как энергонезависимая память: ее содержимое не уничтожается при выключении питания ПК. Запись нужных данных в ПЗУ осуществляется на специальных устройствах, вне ПК. В ПЗУ помещают обычно некоторые особо важные или не подлежащие изменению программы и разнообразные константы.
В ПЗУ хранится программное обеспечение (ПО), которое обеспечивает, при включении ПК, тестирование и инициализацию аппаратных средств, а также загрузку любого другого ПО из устройств хранения информации. Эта часть называется базовой системой ввода/вывода (BIOS). Обычно BIOS загружает операционную систему (ОС), основным назначением которой является запуск прикладных программ и предоставление им некоторых сервисов.
Количество и тип сигналов, формируемых или воспринимаемых устройством ввода-вывода, как правило, отличаются от количества и характера сигналов, передаваемых и принимаемых по системной магистрали, с которой связаны все компоненты ПК. Поэтому устройства ввода-вывода нельзя непосредственно подключать к компьютеру. Соответствующий данному устройству ввода-вывода, интерфейсный блок обеспечивает должное согласование сигналов системной магистрали и устройства ввода-вывода.
Интерфейс – это устройство сопряжения двух устройств друг с другом с помощью аппаратных и программных средств.
Интерфейсы обычно подразделяются на адаптеры и контроллеры.
Адаптер является средством сопряжения какого-либо устройства с какой-либо шиной компьютера.
Контроллер служит тем же целям, но при этом подразумевается некоторая его активность, т.е. способность к самостоятельным действиям после получения команд от центрального процессора. Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор.
Термины «адаптер» и «контроллер» зачастую не разделяют, считая их почти синонимами.
Системная шина (магистраль) обычно она содержит следующие шины:
адресная шина;
шина данных;
шина управления.
Каждая из них состоит из набора проводников, по которым процессор передает или принимает определенные электрические сигналы. Любая шина характеризуется разрядностью и скоростью передачи информации.
Адресная шина предназначена для передачи цифрового адреса ячейки памяти, регистра или внешнего устройства.
Шина данных предназначена для передачи и приема данных.
Шина управления используется для передачи сигналов управления, которые сопровождают любую передачу адреса или данных.
Все компоненты центральной части компьютера находятся на системной плате (system board), иногда называемой материнской (mother board), основной или главной платой (main board).
Системные платы отличаются друг от друга форм-факторами.
Форм-фактор (form factor) представляет собой физические параметры платы и определяет тип корпуса, в котором она может быть установлена.
Существует несколько наиболее распространенных форм-факторов, учитываемых при разработке системных плат. Форм-факторы системных плат бывают двух типов:
нестандартные;
стандартные (взаимозаменяемые).
Нестандартные форм-факторы являются препятствием для модернизации компьютера.
Современные форм-факторы, в основном, являются промышленным стандартом, гарантирующим совместимость каждого типа плат. Это означает, что системная плата, например, ATX, может быть заменена другой платой того же типа.
Вся центральная часть компьютера находится в корпусе. Центральная часть компьютера и сам корпус составляют системный блок.
Корпус - внешняя оболочка системного блока персонального компьютера, защищающая его внутренние элементы от механических повреждений. В корпусе размещены специальные крепления для всех составляющих системного блока.
Как правило, на корпусе системного блока располагаются несколько кнопок для управления компьютером (включить/выключить, перезагрузить), светодиодные и цифровые индикаторы режимов работы, встроенный динамик и выключатель питания (Power).
Системный блок компьютера должен быть достаточно большим, чтобы в нём умещались все компоненты компьютера, и ещё оставалось место для дополнительного оборудования. Очень важно, чтобы он был стандартным, чтобы дополнительные элементы ПК подходили по размеру. Основной параметр, определяющий «стандартность» корпуса, называется форм-фактором. Форм-фактор для компьютеров может определяться как для самого корпуса, так и для устанавливаемой в него материнской платы.
Сегодня существуют два стандарта на размещение компонентов компьютера в корпусе: АТХ и ВТХ.
Блок питания компьютера относится к корпусу и продается вместе с ним. В ПК обычно используются стабилизированные напряжения +12, –5 и +5 В. Этот набор напряжений может изменяться для различных классов микрокомпьютеров. Задача источника питания состоит в формировании этих напряжений.
Блок питания имеет соответствующие данному корпусу характеристики, в частности необходимую для всех возможных устройств максимальную мощность и определенное количество разъемов питания.
Он должен быть достаточной мощности, чтобы питать все компоненты внутри системного блока. Его вторая функция вентиляция и охлаждение всей системы. Многие компоненты, особенно сам блок питания, центральный процессор и жесткий диск, сильно разогреваются во время работы. Если не обеспечить надежную вентиляцию, возможны отказы из-за перегрева.
Кроме перечисленного выше периферийного оборудования, существуют разнообразные модемы, адаптеры и другое оборудование.
Модем (модулятор-демодулятор) служит для передачи информации на большие расстояния с использованием выделенных и коммутируемых телефонных линий.
Сетевые адаптеры служат для объединения компьютеров в локальные сети (ЛВС). Для локальных сетей прокладывается специальная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные сети.
Звуковые адаптеры служат для моно- или стерео записи и воспроизведения звука.
Game-порт служит для подключения игровых устройств, например: джойстик.
К внешним интерфейсам может подключаться довольно большой спектр устройств:
«Мышь», «трекбол», внешний модем и т.д. на COM порт.
Принтеры, внешние накопители, и т.п. на LPT порт.
При подключении оборудования к ПК, необходимо сообщить компьютеру, как работать с этим устройством. Для этого существуют драйвера.
Драйверы устройств - это программы, управляющие аппаратурой. Они показывают специфические характеристики и особенности периферийных устройств. Определены правила, по которым можно общаться с драйвером. Обычно определяются механизмы загрузки, инициализации и выгрузки, и точки входа в драйвер.
2. Основные характеристики компьютеров.
Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду)
Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.
Тактовая частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например, сложение). Таким образом, тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера
Разрядность процессора – max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.
Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти – регистрами. Регистр в 1 байт (8бит) называют восьмиразрядным, в 2 байта – 16-разрядным и т.д. Высокопроизводительные компьютеры имеют 8-байтовые регистры (64 разряда)
Время доступа - быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывания min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10-9с)
Объем памяти (ёмкость) – max объем информации, который может храниться в ней.
Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)
Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве
3.Многообразие внешних устройств, подключаемых к компью теру.
Внешние устройства, подключаемые к компьютеру.
Устройства ввода
Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;
Стандартная клавиатура содержит:
1) набор алфавитно-цифровых клавиш;
2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;
3) клавиши управления курсором;
4) малую цифровую клавиатуру
Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (мышь, трекбол, тачпад, джойстик)
Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов. Существуют планшетные и ручные сканеры.
Цифровые камеры – формируют любые изображения сразу в компьютерном формате;
Микрофон – ввод звуковой информации. Звуковая карта преобразует звук из аналоговой формы в цифровую.
Сенсорные устройства ввода:
Сенсорный экран - чувствительный экран. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах
Дигитайзер – устройство преобразования готовых (бумажных) документов цифровую форму
Световое перо – светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна
Устройства вывода
Монитор (дисплей) - универсальное устройство визуального отображения всех видов информации
Разрешающая способность монитора выражается количеством элементов изображения по горизонтали и вертикали. Элементами графического изображения считаются точки – пиксели. Элементами текстового режима также являются символы.
Существуют:
1) мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).
2) жидкокристаллические мониторы (LCD) на базе жидких кристаллов. Жидкие кристаллы – особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под воздействием электрического напряжения.
Принтер – устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики. Существуют:
Лазерный принтер – печать формируется за счет эффектов ксерографии
Струйный принтер – печать формируется за счет микро капель специальных чернил.
Матричный принтер – формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента.
Плоттер (графопостроитель) – устройство, которое чертит графики, рисунки и диаграммы под управлением компьютера. Изображение получается с помощью пера. Используется для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем.
Акустические колонки и наушники – устройство для вывода звуковой информации
4. Виды программного обеспечения компьютеров.
Информация в компьютере хранится в файлах. Для удобства поиска нужного файла и размещения информации, относящейся к какой-либо задаче (теме, пользователю), создаются каталоги (директории).
Файл - поименованная область памяти компьютера, где может храниться информация (тексты программ, документы, готовые к выполнению программы и т. д.). Имя файла состоит из двух частей: собственно имени файла и расширения от одного до трех символов, указывающего тип файла.
Папка (директория, каталог) - это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления и т. д.
Программное обеспечение - совокупность программных средств для обеспечения нормальной работы вычислительной системы, подразделяется на общее и прикладное программное обеспечение.
Общее программное обеспечение
1. Операционная система - это комплекс программ, обеспечивающий управление компьютером как единым целым, его взаимодействие с окружающей средой (человеком, прикладными программами, другими системами). Операционная система является главной частью системного программного обеспечения.
2. Системы программирования включают в себя язык программирования, средства для удобства редактирования текстов программ, а также методы отладки программ и различные сервисные функции для облегчения труда программиста.
3. Программы технического обслуживания предназначены для нормализации работы компьютера, периферийных устройств, форматирования и восстановления дисков, также к ним относятся антивирусные программы и другие средства, используемые инженерами по эксплуатации компьютерной техники.
Прикладное программное обеспечение
Средства проектирования
1. Системы управления базами данных (СУБД) - специальные программные продукты для создания и работы с базами данных. Базы данных (БД) - это интегрированный и структурированный набор данных, относящихся к какой-либо области или задаче.
2. Системы искусственного интеллекта - раздел информатики, занимающийся вопросами имитации мышления человека с помощью компьютера
3. Системы автоматического проектирования (САПР) - комплекс технических и программных средств, позволяющих создавать всю необходимую конструкторскую и технологическую документацию на отдельные изделия, здания, сооружения.
4. Системы электронного документооборота
5. Информационное хранилище - это автоматизированная система, которая собирает данные из существующих баз и внешних источников, формирует, хранит и эксплуатирует информацию как единую.
6. Геоинформационная система - это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и расположение пространственно-координатных данных.
Средства использования
1. Электронные таблицы.
2. Графический редактор - комплекс программ, направленный на обработку изображений компьютерной графики.
3. Текстовый редактор
4. Электронная почта - специальный пакет программ для хранения и пересылки сообщений между пользователями ЭВМ.
5. Видеоконференция - сетевая технология, позволяющая участвовать в дискуссии одновременно сразу нескольким пользователям и видеть на мониторе своего компьютера взявшего слово участника.
6. Корпоративные информационные системы - это автоматизированные системы управления крупными, территориально рассредоточенными предприятиями, имеющими несколько уровней управления, построенные посредством новейших информационных технологий.
Данный список не может быть полным и окончательным. К прикладным программным средствам использования можно отнести игровые и обучающие программы, различные видеотренажеры, программы цифровой обработки звука и т. д.
Занятие № 19
Объединение компьютеров в локальную сеть. Организация работы пользова телей в локальных компьютерных сетях.
Вопросы:
1. Объединение компьютеров в локальную сеть.
2. Основные характеристики и классификация компьютерных сетей
3. Основные характеристики сетей
4. Организация работы пользова телей в локальных компьютерных сетях.
1. Объединение компьютеров в локальную сеть.
При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение - сетевое оборудование и специальное программное обеспечение - сетевые программные средства.
Уже сейчас есть сферы человеческой деятельности, которые принципиально не могут существовать без сетей (например, работа банков, крупных библиотек и т. д.). Сети также используются при управлении крупными автоматизированными производствами, газопроводами, электростанциями и т.п. Для передачи данных компьютеры используют самые разнообразные физические каналы, которые обычно называются средой передачи.
Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
Например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати - сетевой принтер или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера - файлового сервера. Аналогично можно совместно использовать и программное обеспечение. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером.
Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной компьютерной сети, называется системным администратором.
2. Основные характеристики и классификация компьютерных сетей
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.
Локальная сеть (LAN - Local Area Network) - сеть в пределах предприятия, учреждения, одной организации.
Региональная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) - сеть в пределах города или области.
Глобальная сеть (WAN - Wide Area Network) – сеть на территории государства или группы государств.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные:
· низкоскоростные сети - до 10 Мбит/с;
· среднескоростные сети- до 100 Мбит/с;
· высокоскоростные сети - свыше 100 Мбит/с.
По типу среды передачи сети разделяются на:
· проводные (на коаксиальном кабеле, на витой паре, оптоволоконные);
· беспроводные с передачей информации по радиоканалам или в инфракрасном диапазоне.
По способу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и с выделенным сервером (иерархические сети).
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Главное достоинство одноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией.
Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, винчестерами большой емкости и высокоскоростной сетевой картой.
Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных. К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера.
По технологии использования сервера различают сети с архитектурой файл-сервер и сети с архитектурой клиент-сервер. В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.
3. Основные характеристики сетей
Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.
Время реакции сети - время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.
4. Организация работы пользова телей в локальных компьютерных сетях.
Необходимым условием работы единой локальной сети является использование сетевой операционной системы. Такие операционные системы обеспечивают совместное использование не только аппаратных ресур сов сети (принтеров, накопителей и т. д.), но и распределенных коллектив ных технологий при выполнении разнообразных работ. Наибольшее распространение получили сетевые операционные системы Novell NetWare, Linux и Windows.
Компьютеры могут сообщаться друг с другом, потому что существуют наборы правил, или протоколы, которые помогают компьютерам понимать друг друга. Протоколы необходимы для того, чтобы процесс связи проходил без ошибок. Протоколы помогают определить, как отправляется информация и как ее получить.
В локальных сетях работа пользователя с сетевыми ресурсами происходит так же, как с локальными ресурсами, но применение ЛВС дает следующие преимущества:
предоставление пользователям общего доступа к различным сетевым ресурсам: накопителям, принтерам, графическим устройствам. Благодаря этому требуется меньшее количество периферийных устройств.
предотвращение дублирования и порчи файлов за счет ограничения доступа к конфиденциальным или уязвимым данным на сервере.
более эффективная защита централизованных баз данных, чем для отдельного компьютера. При необходимости для наиболее важных данных могут создаваться резервные копии;
централизованное администрирование снижает количество людей, которым необходимо управлять устройствами и данными в сети, что снижает временные затраты и расходы компании;
обеспечение эффективного взаимодействия пользователей друг с другом, например, посредством электронной почты, форумов, службы обмена голосовыми, видео и мгновенными сообщениями. Возможно проведение конференций;
повышение надежности всей информационной системы, поскольку при отказе одного компьютера другой, резервный, может взять на себя его функции и рабочую нагрузку. Процесс обработки данных также можно распределить по нескольким компьютерам, что позволяет избежать перегрузки одного компьютера задачами обработки.
Занятие № 22
Безопасность, гигиена, эргономика, ресурсосбережение.
Вопросы:
1.Безопасность, эргономика, ресурсосбережение.
2. Система гигиенических требований.
3.Требования к видеосистеме.
4. Требования к рабочему месту.
5. Комплекс упражнений для глаз
6. Программы, безопасные для здоровья
1. Безопасность, эргономика.
Эргономика – наука о том, как люди с их различными физическими данными и особенностями жизнедеятельности взаимодействуют с оборудованием и машинами, которыми они пользуются. Цель эргономики состоит в том, чтобы обеспечить комфорт, эффективность и безопасность при пользовании компьютерами уже на этапе разработки клавиатур, компьютерных плат, рабочей мебели и др. для устранения физического дискомфорта и проблем со здоровьем на рабочем месте. В связи с тем, что всё больше людей проводят много времени перед компьютерными мониторами, ученые многих областей, включая анатомию, психологию и охрану окружающей среды, вовлекаются в изучение правильных, с точки зрения эргономики, условий работы.
Так называемые эргономические заболевания – быстрорастущий вид профессиональных болезней.
Если в организации рабочего места оператора ПК допускается несоответствие параметров мебели антропометрическим характеристикам человека, то это вызывает необходимость поддержания вынужденной рабочей позы и может привести к нарушениям в костно-мышечной и периферической нервной системе. Длительный дискомфорт в условиях недостаточной физической активности может вызывать развитие общего утомления, снижения работоспособности, боли в области шеи, спины, поясницы. У операторов часто диагностируются заболевания опорно-двигательного аппарата и периферической нервной системы: невриты, радикулиты, остеохондроз и др.
Главной частью профилактических мероприятий в эргономике является правильная посадка. Негативные последствия работы за монитором возникают из-за того, что: а) наш глаз предназначен для восприятия отражённого света, а не излучаемого, как в случае с монитором (телевизором), б) пользователю приходится вглядываться в линии и буквы на экране, что приводит к повышенному напряжению глазных мышц.
Для нормальной работы нужно поместить монитор так, чтобы глаза пользователя располагались на расстоянии, равном полутора диагоналям видимой части монитора: - не менее 50-60 см для 15" монитора; - не менее 60-70 см для 17" монитора; - не менее 70-80 см для 19" монитора; - не менее 80-100 см для 21" монитора. Если зрение не позволяет выдерживать это расстояние, тогда уменьшите разрешение изображения и увеличьте шрифты. Оптимальная диагональ экрана для работ с текстовыми документами - 15"-17" с разрешением 1024x768. Для графических работ необходим монитор 19"-21" при разрешении 1280х1024 и выше. Для игр рекомендуется 17"-19". Мониторы больших диагоналей приобретать не рекомендуется, т.к. от работы за слишком крупными мониторами, по словам пользователей, "глаза становятся квадратными". От большого монитора необходимо сидеть дальше, чем от маленького. И в итоге угловая площадь монитора остается такой же. Но сфокусировать глаз на мелком изображении, находящемся в 1-1.5 метрах от глаза становится труднее, что ведет к перенапряжению зрительного аппарата. Чем крупнее объект на экране монитора, тем меньше утомляемость. Поэтому компьютерные игры с их рисованными фигурами утомляют меньше, чем цифры и буквы. Экран монитора должен быть абсолютно чистым. Периодически и при необходимости протирайте его специальными салфетками. Усталость от работы с монитором тем меньше, чем ниже яркость экрана и чем крупнее объекты на экране. Установите минимальную яркость, при которой можно без напряжения различать символы на экране. Учтите, что лучше увеличить шрифт или изображение, чем пододвинуться поближе к экрану или увеличить яркость. Современные операционные системы имеют для этого специальные средства. Шрифты на экране можно масштабировать, задавать минимальные размеры элементов рисунков и прочее.
2.Система гигиенических требований.
Длительная работа с компьютером может приводить к расстройствам состояния здоровья. Кратковременная работа с компьютером, установленным с грубыми нарушениям гигиенических норм и правил, приводит к повышенному утомлению. Вредное воздействие компьютерной системы на организм человека является комплексным. Параметры монитора оказывают влияние на органы зрения. Оборудование рабочего места влияет на органы опорно-двигательной системы. Характер расположения оборудования в компьютерном классе и режим его использования влияет как на общее психофизиологическое состояние организма, так и им органы зрения.
3.Требования к видеосистеме. В прошлом монитор рассматривали м основном как источник вредных излучений, воздействующих прежде всего на глаза. Сегодня такой подход считается недостаточным. Кроме вредных электромагнитных излучений (которые на современных мониторах понижены до сравнительно безопасного уровня) должны учитываться параметры качества изображения, а они определяются не только монитором, но и видеоадаптером, то есть всей видеосистемы в целом.
4. Требования к рабочему месту.
В требования к рабочему месту входят требования к рабочему столу, посадочному месту (стулу, креслу), Подставкам для рук и ног. Несмотря на кажущуюся простоту, обеспечить правильное размещение элементов компьютерной системы и правильную посадку пользователя чрезвычайно трудно. Полное решение проблемы требует дополнительных затрат, сопоставимых по величине со стоимостью отдельных узлов компьютерной системы, поэтому и в быту и на производстве этими требованиями часто пренебрегают.
Монитор должен быть установлен прямо перед пользователем и не требовать поворота головы или корпуса тела.
Рабочий стол и посадочное место должны иметь такую высоту, чтобы уровень глаз пользователя находился чуть выше центра монитора. На экран монитора следует смотреть сверху вниз, а не наоборот. Даже кратковременная работа с монитором, установленным слишком высоко, приводит к утомлению шейных отделов позвоночника.
Если при правильной установке монитора относительно уровня глаз выясняется, что ноги пользователя не могут свободно покоиться на полу, следует установить подставку для ног, желательно наклонную. Если ноги не имеют надежной опоры, это непременно ведет к нарушению осанки и утомлению позвоночника. Удобно, когда компьютерная мебель (стол и рабочее кресло) имеют средства для регулировки по высоте. В этом случае проще добиться оптимального положения.
Клавиатура должна быть расположена на такой высоте, чтобы пальцы рук располагались на ней свободно, без напряжения. Для работы рекомендуется использовать специальные компьютерные столы, имеющие выдвижные полочки для клавиатуры.
При длительной работе с клавиатурой возможно утомление сухожилий кистевого сустава. Известно тяжелое профессиональное заболевание кистевой туннельный синдром, связанное с неправильным положением рук на клавиатуре.
При работе с мышью рука не должна находиться на весу. Локоть руки или хотя бы запястье должны иметь твердую опору. Если предусмотреть необходимое расположение рабочего стола и кресла затруднительно, рекомендуется применить коврик для мыши, имеющий специальный опорный валик. Нередки случаи, когда в поисках опоры для руки (обычно правой) располагают монитор сбоку от пользователя (соответственно, слева), чтобы он работал вполоборота, опирая локоть или запястье правой руки о стол. Этот прием недопустим. Монитор должен обязательно находиться прямо перед пользователем.
5. Комплекс упражнений для глаз
Примерный комплекс упражнений для глаз:
Закрыть глаза, сильно напрягая глазные мышцы, на счет 1-4, затем раскрыть глаза, расслабить мышцы глаз, посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
Посмотреть на переносицу и задержать взор на счет 1-4. До усталости глаза не доводить. Затем открыть глаза, посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
Не поворачивая головы, посмотреть направо и зафиксировать взгляд на счет 1-4. Затем посмотреть вдаль прямо на счет 1-6. Аналогично проводятся упражнения, но с фиксацией взгляда влево, вверх, вниз. Повторить 3-4 раза.
Перевести взгляд быстро по диагонали: направо вверх – налево вниз, потом прямо вдаль на счет 1-6; затем налево вверх – направо вниз и посмотреть вдаль на счет 1-6. Повторить 4-5 раз.
- Какие народны способы снятия напряжения с глаз вы знаете?
Ответы:
- Снять усталость, предотвратить болезни глаз помогают компрессы, промывания глаз черным и зеленым чаем, теплые примочки на закрытые глаза из отвара ромашки.
- Так же надо беречь глаза от ультрафиолетового воздействия солнечных лучей.
6. Программы, безопасные для здоровья
Используйте программы, безопасные для здоровья
- Выбрать качественное программное обеспечение (ПО, софт) для компьютера, правильно его настроить еще важнее, чем купить хорошее "железо". Сейчас на рынке изобилие программ, а также сайтов, с которых можно бесплатно скачать программы, и вполне возможно подобрать софт, который не нанесет ущерба Вашему здоровью.
- Пользовательский интерфейс программного обеспечения - это то, что вы при работе с компьютером видите на экране, слышите в динамиках, то, как вводите информацию и управляете работой приложения. Графический оконный интерфейс Windows стал сейчас почти стандартом для компьютерных приложений, но каждая фирма-производитель ПО использует свои приемы организации пользовательского интерфейса. Приобретая (заказывая) программы для своего компьютера, обращайте особое внимание на следующие моменты: цветовая гамма, количество информации на экране, применяемые шрифты и пиктограммы, звуковое сопровождение, удобство ввода информации, перемещение по программе, скорость работы и информирование пользователя.
Используя качественные программы для компьютера, вы повысите эффективность работы, снизите утомляемость, уменьшите вредное воздействие компьютера на здоровье.
Занятие № 24
Профилактические мероприятия для компьютерного рабочего места в соответствии с его комплектацией для профессиональной деятельности.
Вопросы:
1. Требования к микроклимату, ионному составу и концентрации вредных химических веществ в воздухе помещений
2. Требования к освещению помещений и рабочих мест
3. Требования к шуму и вибрации в помещениях
1. Требования к микроклимату, ионному составу и концентрации вредных химических веществ в воздухе помещений
На рабочих местах пользователей персональных компьютеров должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата в соответствии с СанПин 2.2.4.548-96. Согласно этому документу для категории тяжести работ 1а температура воздуха должна быть в холодный период года не более 22-24оС, в теплый период года 20-25оС. Относительная влажность должна составлять 40-60%, скорость движения воздуха - 0,1 м/с. Для поддержания оптимальных значений микроклимата используется система отопления и кондиционирования воздуха. Для повышения влажности воздуха в помещении следует применять увлажнители воздуха или емкости с питьевой водой.
2. Требования к освещению помещений и рабочих мест
В компьютерных залах должно быть естественное и искусственное освещение. Световой поток из оконного проема должен падать на рабочее место оператора с левой стороны.
Искусственное освещение в помещениях эксплуатации компьютеров должно осуществляться системой общего равномерного освещения.
Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана.
Отраженная блескость на рабочих поверхностях ограничивается за счет правильного выбора светильника и расположения рабочих мест по отношению к естественному источнику света.
Для искусственного освещения помещений с персональными компьютерами следует применять светильники типа ЛПО36 с зеркализованными решетками, укомплектованные высокочастотными пускорегулирующими аппаратами. Допускается применять светильники прямого света, преимущественно отраженного света типа ЛПО13, ЛПО5, ЛСО4, ЛПО34, ЛПО31 с люминесцентными лампами типа ЛБ. Допускается применение светильников местного освещения с лампами накаливания. Светильники должны располагаться в виде сплошных или прерывистых линий сбоку от рабочих мест параллельно линии зрения пользователя при разном расположении компьютеров.
Для обеспечения нормативных значений освещенности в помещениях следует проводить чистку стекол оконных проемов и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.
3. Требования к шуму и вибрации в помещениях
Уровни шума на рабочих местах пользователей персональных компьютеров не должны превышать значений, установленных СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 и составляют не более 50 дБА.
Снизить уровень шума в помещениях можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц для отделки стен и потолка помещений. Дополнительный звукопоглощающий эффект создают однотонные занавески из плотной ткани, повешенные в складку на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавески должна быть в 2 раза больше ширины окна.
Заключение
Главное при изучении информатики – освоить фундаментальные понятия каждой из ее областей, ориентироваться в их взаимосвязи, приобрести навыки практической работы с важнейшими техническими и программными средствами.
Без отчетливого понимания истории развитии вычислительных средств, классификации ЭВМ , основ функционирования вычислительной техники , уровней программного обеспечения , классификации программных средств , основных понятий файловой системы нельзя всерьез освоить многие разделы информатики.
Учебное пособие представляет собой конспект лекций, которые предназначены в помощь студентам первых курсов. Могут быть использованы как на занятиях, так и для организации индивидуальной самостоятельной внеаудиторной работы по учебной дисциплине.
Список используемой литературы:
1. Макарова Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф., Информатика и ИКТ. Учебник. 11 класс. Базовый уровень. - СПб.: Питер, 2014.-224с.
2. Кузнецов А.А. и др. Информатика, тестовые задания. - М., 2011. -152с.
3. Михеева Е.В. Практикум по информации: учеб. пособие. - М., 2005. -190с.
4. Михеева Е.В., Титова О.И. Информатика: учебник. - М., 2013. -350с.
5. Михеева Е.В., Титова О.И., Информатика: учебник для студетнов сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2008.-352с.
6. Михеева Е.В., Титова О.И., Практикум по информатике: учеб. пособие для студентов сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2012.-192с.
7. Самылкина Н.Н. Построение тестовых задач по информатике. Методическое пособие. - М., 2006. -185с.
8. Семакин И.Г. и др. Информатика. Структурированный конспект базового курса. - М., 2005. -542с.
9. Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика. Задачник-практикум 8-11 кл. (в 2 томах). - М., 2002. -134с.
10.Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика. Учебник 10-11 кл. - М.,
2007.-641с.
11.Уваров В.М., Силакова Л.А., Красникова Н.Е. Практикум по основам информатики и вычислительной техники: учеб. пособие. - М., 2005. -
264с.
12.Угринович Н.Д. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» 7-11
классы. - М., 2005. -805с.
13.Каталог видеоуроков [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]_campaign=learning_lessons&gclid=CI7Ej6Oax6YCFckq3godzyO3FA
Дополнительные источники:
1. Андреева Е.В. и др. Математические основы информатики, Элективный курс. - М., 2005. -243 с.
2. Залогова Л.А. Компьюрная графика. Практикум. Учебное пособие. Элективный курс. - М., 2005. -362с.
3. Майкрософт. Основы программирования на примере Visual [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. - М., 2005. -361с.
4. Майкрософт. Учебные проекты с использованием Microsoft Office. -
М., 2006. -422 с.
5. Монахов М. Ю. Учимся проектировать на компьютере. Элективный курс. Практикум. - М., 2005. -323с.
6. Шафрин Ю.А. Информатика. Информационные технологии. Том 1-2. -
М., 2004. -311 с.
7. «Информатика и образование»: ежемесячный научно-методический журнал Российской Академии образования.
8. «Информатика в школе»: ежемесячный научно-методический журнал Российской Академии образования.
9. Электронный журнал «Информатика и информационные технологии в образовании». Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
10. Экономическая информатика. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
11.Информатика и ИКТ. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
12.Мир информатики. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
13.Виртуальный компьютерный музей. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
сomputer-museum.ru/index.php 14. Информационно-образовательный портал для учителя информатики и
ИКТ. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]15.Методическая копилка учителя информатики. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]16. Азбука компьютера и ноутбука. Форма доступа: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
profi.ru/
13PAGE 15
13PAGE 142915
Ввод и вывод данных
Вспомогательный алгоритм
Проверка условия
Действие
Начало или конец алгоритма
.
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·P
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Объект 1Объект 2