Материал: лекции

6

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА»

Исаев Андрей Львович

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ИНФОРМАТИКЕ

Для студентов 1-го курса

машиностроительных специальностей

Москва

2016

УДК 004

Рецензент:

доц., к.т.н., Владислав Антонович Велданов

Исаев А.Л. Конспект лекций по информатике. Электронное учебное издание. - М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2016, 60 с.

В конспекте представлены разделы информатики, охватывающие основные вопросы теории информации, функционирования аппаратного обеспечения, алгоритмизации, принципов работы различных программных продуктов, устройства вычислительных сетей и основы теории баз данных. Изложены основные приемы программирования, используемые студентами на практических занятиях, а также при индивидуальной и самостоятельной работе студентов.

Рекомендовано Учебно-методической комиссией НУК «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве электронного учебного издания для студентов первого семестра первого курса машиностроительных специальностей, изучающих дисциплину «Информатика».

Исаев Андрей Львович Конспект лекций по информатике

© 2016 МГТУ имени Н.Э. Баумана

Оглавление

Введение 5

Лекция 1. 9

Информация и информатика 9

Представление данных. Системы счисления 12

Лекция 2. 15

История развития вычислительной техники. 15

Классификация и состав ЭВМ. 16

Лекция 3. 21

Типы запоминающих устройств. Хранение и обработка информации. 21

Принцип работы компьютера 23

Лекция 4. 27

Программное обеспечение. 27

Операционные системы 27

Системы программирования 30

Лекция 5. 32

Технология разработки программного обеспечения 32

Тестирование и отладка программ 36

Лекция 6. 39

Вычислительные комплексы и сети 39

Сеть Интернет 42

Лекция 7. 46

Базы данных 46

Объекты предметной области и связи между ними 46

Отношения 48

Лекции 8, 9. 53

Некоторые приёмы программирования 53

Вычисление суммы и произведения элементов массива: 53

Нахождение максимального (минимального) элемента массива (на примере нахождения максимального элемента): 53

Удаление заданного (К-го) элемента массива: 54

Вставка нового элемента (M) на заданное (К-е) место в массив: 54

Сортировка массива 54

Поиск в массиве 57

Вопросы для самопроверки 60

Заключение 62

использовать современные информационные технологии и инструментальные средства для решения различных задач. 62

Список литературы 63

Введение

В конспекте представлен материал лекций, читаемых студентам машиностроительных специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана (факультеты МТ, СМ, Э), изучающим дисциплину “Информатика”.

Информатика является базовой учебной дисциплиной, охватывающей сведения о технических, программных и алгоритмических средствах организации современных информационных систем и формирующей у обучаемого определенный кругозор, объем знаний, уровень алгоритмического мышления, а также практические навыки работы с конкретными программными системами.

Цель преподавания дисциплины состоит в освоении студентами современных информационных технологий, формирование представления о задачах, реализуемых с их помощью, методах их решения, формирование алгоритмического мышления. Дисциплина реализует базовую подготовку по программированию, рассчитанную на студентов младших курсов.

Студент, приступающий к изучению дисциплины должен обладать следующими компетенциями:

• владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, целей и выбору путей их достижения;

• способностью владеть основными методами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией, в том числе в глобальных компьютерных сетях;

• владением английским языком, способностью воспринимать научно-техническую информацию из зарубежных первоисточников;

• готовностью учитывать современные тенденции развития вычислительной техники, информационных технологий;

• способностью применять современные программные средства выполнения и редактирования изображений;

• способностью строить математические модели технологических процессов и оборудования, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования.

Задачами преподавания дисциплины является изучение:

• современных технических и программных средств взаимодействия с компьютером;

• современных технологий сбора, представления, хранения, обработки и передачи информации с использованием компьютеров;

• методов разработки алгоритмов и приложений;

• особенностей технологий структурного и объектно-ориентированного программирования;

• языка программирования высокого уровня;

• методов тестирования и отладки разрабатываемых приложений.

Лекция 1. Информация и информатика

Информация ­­­­­­­­­– это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях, процессах независимо от формы их представления.

Свойства информации:

1. атрибутивные (без них информация не существует):

   1. непрерывность (возможность «сливаться» с ранее накопленной информацией);

   2. дискретность (информация характеризует отдельные данные и свойства объектов);

2. прагматические (характеризуют степень полезности):

   1. новизна;

   2. ценность;

   3. полнота;

   4. актуальность;

   5. доступность;

   6. достоверность

3. динамические (характеризуют изменение информации с течением времени):

   1. накопление информации;

   2. старение информации.

Объём используемой человеком информации в мире постоянно растёт. В таблице 1 показана динамика роста человеческих знаний.

Таблица 1 – Увеличение человеческих знаний

Общая сумма человеческих знаний удваивалась:
Каждые 50 лет	до 1800 года
Каждые 10 лет	до 1950 года
Каждые 5 лет	до 1970 года
Ежегодно	до 1990 года

Этому способствовали информационные революции (таблица 2), в ходе которых существенно менялись средства и способы хранения, распространения информации, её доступность.

Таблица 2 – Информационные революции

Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение следующих дисциплин (в рамках школьного курса):

• основы информатики;

• математика;

• иностранный язык (английский).

В предлагаемом конспекте лекций рассмотрены разделы информатики, определяющие базовый уровень подготовки специалистов: основы информационной культуры, современные технические средства и программный инструментарий новых информационных технологий (системное и прикладное программное обеспечение, инструментарий создания программных продуктов), принципы функционирования вычислительных сетей и основы теории баз данных. Изложены также базовые основы алгоритмизации, необходимые студентам для освоения программирования. Приведены примеры типовых алгоритмов.

Автор выражает признательность студентам, принявшим участие в оформлении этого конспекта:

Аносову Артёму,

Арбузову Петру,

Воронцову Владимиру,

Ишмаеву Руслану,

Пивоваровой Светлане,

Юркову Евгению.

Современное общество называется информационным, поскольку большинство работающих людей занято обработкой информации.

При накоплении большого объёма информации и неспособности человека её обработать возникает информационный кризис. Преодоление информационного кризиса обеспечивается информатизацией общества, которая представляет собой процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей человека. В этом процессе базовой технической составляющей является вычислительная техника, которая позволяет автоматизировать (то есть ускорить и упростить) обработку информации.

Формы представления информации (рисунок 1):

1. Непрерывная (аналоговая) – характеризует процесс, который не имеет перерывов и может изменяться в любой момент времени на любую величину (например - музыка);

2. Прерывистая (дискретная, цифровая) – характеризует процесс, который может изменяться лишь в определённые моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения.

Рисунок 1 – Представление информации различными типами сигналов

Большинство современных компьютеров обрабатывают информацию в виде последовательности электрических сигналов только двух определенных уровней (например – высокого и низкого) – двоичных сигналов, то есть являются цифровыми.

Аналогом такого сигнала в информатике является бит (binary digit – двоичный разряд), который может принимать только одно из двух возможных значений (например - 0 и 1, + и – и т.д.). Бит – минимальная единица информации. Более крупная единица – байт (последовательная комбинация из 8 бит). Байт позволяет получать уже не две, а 256 возможных комбинаций.

Другие более крупные единицы:

1 Килобайт = 1024 байта;

1 Мегабайт = 1024 килобайт;

1 Гигабайт = 1024 мегабайт;

1 Терабайт = 1024 гигабайт и т.д.

Информатика – техническая наука, занимающаяся способами создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, принципами функционирования этих средств и методами управления ими. Термин информатика произошел от слияния двух французских слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (наука о компьютерной технике).

Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Данные – это зарегистрированная (зафиксированная) определенным образом информация, представленная в некоторой форме (формализованном виде), что обеспечивает ее хранение, обработку и передачу. Регистрация информации возможна различными способами – изменением магнитных, оптических, химических свойств материалов.

Основные операции с данными:

1. сбор данных;

2. фильтрация;

3. преобразование;

4. транспортировка;

5. архивация и т.д.