Минимум теоретических сведений по школьной информатике
Информатика - это междисциплинарная, методологическая наука об информационных процессах, о моделях, об алгоритмах и алгоритмизации, о программах и программировании, об исполнителях алгоритмов и различных исполняющих системах, об их использовании в обществе, в природе, в познании.
Информация - это некоторая упорядоченная последовательность сообщений, отражающих, передающих, увеличивающих наши знания.
Приведём основные соотношения между единицами измерения сообщений:
1 бит (binary digit - двоичная единица) = 0 или 1,
1 байт = 8 битов,
1 килобайт (1Кб) = 213 бит,
1 мегабайт (1Мб) = 223 бит,
1 гигабайт (1Гб) = 233 бит,
Мера информации - критерий оценки количества информации, разнообразия и определенности в информационной системе.
Пусть известны N состояний системы S ( N опытов с различными, равновозможными, последовательными состояниями системы). Если каждое состояние системы закодировать двоичными кодами, то мера разнообразия состояний системы (мера количества информации) задаётся формулой Р. Хартли:
H=log2N (бит).
Код - правило соответствия набора знаков одного множества Х знакам другого множества Y . Если каждому символу Х при кодировании соответствует отдельный знак Y, то это кодирование . Если для каждого символа из Y найдется по некоторому правилу однозначно его прообраз в X, то это правило называется декодированием .
При представлении сообщений в ЭВМ все символы кодируются байтами.
Сообщение, которое мы хотим передать адресату, назовём открытым сообщением .
Зашифрованное сообщение может быть построено над другим алфавитом. Назовём его закрытым сообщением.
Процесс преобразования открытого сообщения в закрытое сообщение и есть шифрование .
Любая система счисления - это система кодирования числовых величин (количеств), позволяющая выполнять операции кодирования и декодирования, то есть по любой количественной величине однозначно находить его кодовое представление и по любой кодовой записи - восстанавливать соответствующую ей числовую величину.
Все системы счисления строятся по общему принципу: определяется величина р - основание системы, а любое число х записывается в виде комбинации степеней веса р от 0 -ой до n -ой степени следующим образом:
(x)10=xnpn+xn-1pn-1+...+x1p1+x0p0.
Сложение в двоичной системе счисления осуществляется по правилам:
0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 210 = 102 (единица идет в старший разряд).
Таблица вычитания в двоичной системе счисления имеет вид:
0 - 0 = 0, 1 - 0 = 1, 1 - 1 = 0, 0 - 1 = 10 - 1 = 1 (единицу забираем у старшего разряда).
Таблица умножения в двоичной системе счисления имеет вид:
$$0 \times 0 = 0$$, $$0 \times 1 = 0$$, $$1 \times 0 = 0$$, $$1 \times 1 = 1$$.
Таблица деления в двоичной системе счисления имеет вид:
0 : 0 = не определено, 1 : 0 = не определено, 0 : 1 = 0, 1 : 1 = 1.
Обратным кодом числа в системе с основанием р называется число в этой системе, получаемое заменой цифры, символа в каждом разряде числа на его дополнение до максимальной цифры в системе (то есть до р-1 ).
Дополнительный код = обратный код + единица в младшем разряде.
Высказывание - некоторое повествовательное утверждение, про которое можно однозначно сказать ("сразу посмотрев на него"), истинно оно или ложно. Эти два значения всевозможных высказываний обозначаются "истина" и "ложь", "true" и "fаlse" или "1" и "0".
Переменная, значениями которой могут быть лишь значения "1" или "0" называется логической переменной или булевой переменной.
Множество логических переменных $$x, y\in X$$ с определенными над ним операциями: x - отрицания или инверсии, $$x\vee y$$ - логического сложения или дизъюнкции, $$x\wedge y$$ - логического умножения или конъюнкции называется алгеброй предикатов (и высказываний), если эти операции удовлетворяют следующим аксиомам:
Аксиома двойного отрицания:$$\bar\bar x = x$$.
Аксиомы переместительности операндов:$$x \wedge y=y \wedge x$$, $$x \vee y=y \vee x$$.
Аксиомы переместительности операций дизъюнкции и конъюнкции:$$(x \wedge y) \wedge z=x \wedge (y \wedge z)$$, $$(x \vee y) \vee z=x \vee (y \vee z)$$.
Аксиомы одинаковых операндов:$$x \wedge x=x$$, $$x \vee x=x$$.
Аксиомы поглощения:$$x \wedge (x \vee y)=x$$, $$x \vee (x \wedge y)=x$$.
Аксиомы распределения операции:$$x \wedge (y \vee z)=(x \wedge y) \vee (x \wedge z)$$, $$x \vee (y \wedge z)=(x \vee y) \wedge (x \vee z)$$.
Аксиомы де Моргана:$$x \wedge y=\bar x \vee \bar y$$, $$x \vee y= \bar x \wedge \bar y$$.
Аксиомы нейтральности:$$x \wedge (y \vee \bar y)=x$$, $$x \vee (y \wedge \bar y)=x$$.
Аксиома существования единицы ( истина, true, 1 ) и нуля ( ложь, false, 0 ), причем:$$\bar x \vee x=1$$, $$\bar x \wedge x=0$$.
Из этих аксиом следует ряд полезных соотношений, например,
$$x \wedge 1=x,\\
x \vee 0=x,\\
x \vee 1=1,\\
x \wedge 0=0,\\
\bar x \vee x=1,\\
\bar x \wedge x=0.$$
Три базовые операции определяются таблицей их значений, так как из-за дискретности значений логических переменных, часто используется табличная форма задания.
Итак, эти операции определяются совмещенной таблицей значений вида:
x |
y |
x |
$$x \wedge y$$ |
$$x \vee y$$ |
| 0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
| 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Такая таблица всех значений некоторой логической функции называется таблицей истинности этой функции.
Алгоритм - это упорядоченная совокупность точных (формализованных) и полных команд исполнителю алгоритма (человек, ЭВМ), задающих порядок и содержание действий, которые он должен выполнить для нахождения решения любой задачи из рассматриваемого класса задач.
Конечность команд и выполняемых по ним действий алгоритма.
Выполнимость в определенной операционной среде (в определенном классе исполнителей).
Результативность отдельных команд и всего алгоритма.
Применимость алгоритма ко всем возможным входным данным данного класса задач.
Определенность (детерминированность) команд и всего алгоритма для всех входных данных.
Формализованное, конструктивное описание (представление) команд алгоритма.
Минимальная полнота системы команд алгоритма.
Непротиворечивость любых команд алгоритма на любом наборе входных данных.
Различают три базовые алгоритмические структуры: следование, ветвление, повторение.
Структура следование состоит из двух команд с указанной очередностью их выполнения и имеет вид:<команда - предшественник> ;
<команда - преемник>.
Структура типа ветвления в полной форме состоит из некоторого условия, проверяемого на истинность при выполнении структуры, команды выполняемой при выполнении проверяемого условия и команды, выполняемой при невыполнении условия.Структура имеет вид:
if <условие>
then <команда, выполняемая при выполнении условия>
else <команда, выполняемая при невыполнении условия>;.
Ключевые (служебные) слова Паскаля - if (если), then (то), else (иначе).
Структура типа ветвления в неполной форме - частный случай ветвления в полной форме, в которой при условии невыполнения условия управление просто передаётся следующей команде и больше никаких действий команда ветвления не осуществляет. Эта структура имеет вид:
if <условие>
then <команда, выполняемая при выполнении условия>; .
Структура повторения (цикл) служит для компактной записи одного и того же набора команд, повторяемых для различных значений параметров команд.Структура повторения типа "пока ( while )" записывается в виде:
while <условие продолжения повторения> do
<повторяемая команда>;
или
while <условие продолжения повторения> do
begin
<повторяемая команда номер 1>;
<повторяемая команда номер 2>;
. . .
<повторяемая команда номер N>
end;.
Ключевые слова Паскаля - while (пока), do (выполнять), begin (начало), end (конец).
Телом цикла называется последовательность повторяемых команд, которая может быть и пустой (редко встречаемый случай).
Часть команды цикла "while <условие продолжения повторения>" - заголовок цикла.
Данный цикл выполняется по правилу: если условие повторения для текущих его параметров не выполнено, то повторение команд (тела) цикла на этом завершается; если же оно выполнено, то выполняется тело цикла и вновь проверяем условие повторения команд тела цикла.
Данные - это некоторые сообщения, слова в некотором заданном алфавите. Текущее (то есть в рассматриваемое в данный момент времени) состояние данных называют текущим значением данных или просто значением.
Одномерный массив (вектор, ряд, линейная таблица) - это совокупность значений некоторого простого типа (целого, вещественного, символьного, текстового или логического типа), перенумерованных в каком-то порядке и имеющее общее имя. Для выделения конкретного элемента массива необходимо указать его порядковый номер в этом ряду.
Двумерный массив (матрица, прямоугольная таблица) - совокупность одномерных векторов, рассматриваемых либо "горизонтально" (векторов-строк), либо "вертикально" (векторов-столбцов) и имеющих одинаковую размерность, одинаковый тип и общее имя.
Исполнителем называется некоторая биологическая, техническая или смешанная структура, способная исполнять (покомандно или программно) некоторый класс алгоритмов в некоторой операционной среде (некотором множестве допустимых "инструментов" и "команд").
Наиболее используемый тип исполнителя алгоритмов - человек или автомат (компьютер).
Структура ЭВМ фон Неймановской архитектуры приведена ниже.
Ввод - устройство ввода информации, вывод - устройство вывода информации из компьютера, АЛУ - арифметико-логическое устройство (устройство, где совершаются все действия с операндами - битовыми последовательностями), УУ - устройство управления (устройство, которое осуществляет все операции по управлению АЛУ), ОЗУ - оперативное запоминающее устройство (оперативная память или устройство, реализуемое с помощью единиц, ячеек памяти, чипов).
Любой компьютер состоит из технического обеспечения (hardware) и функционирует, решает задачи с помощью программного обеспечения (software).
Распространенный тип компьютера - персональный компьютер. Персональный компьютер отвечает требованиям малой стоимости, малых размеров, малого энергопотребления, высокой надежности, высокого уровня интеграции компонентов, адаптируемость к разнообразным применениям и др.
Ядро персонального компьютера - системная (материнская плата), на которой размещаются: микропроцессор, микропроцессорную память, интерфейсная система микропроцессора для сопряжения и связи с другими устройствами, генератор тактовых импульсов, контроллеры устройств (схем) интегрированных в материнскую плату, микросхемы ОЗУ и ПЗУ и др.
Другими важными устройствами персонального компьютера являются:
дисковод гибких магнитных дисков; дисковод жестких магнитных дисков;
CD-ROM (устройство только для чтения компакт-дисков) или CD-RW (чтение и перезапись);
монитор (дисплей);
видеокарта (видеоадаптер) для обеспечения связь системного блока и монитора;
клавиатура;
принтер;
сканер;
плоттер (графопостроитель);
дигитайзер (кодирующий планшет);
манипулятор-мышь или манимулятор-трекбол;
звуковая карта (адаптер);
звуковые колонки;
модем и другие устройства.
Классификацию компьютеров проводят по быстродействию, технологии использования и др. Дадим обобщенную и поэтому нечеткую и перекрывающуюся классификацию.
Суперкомпьютеры - наиболее мощные компьютеры в мире, используемые для решения очень сложных и очень больших задач (космоса, ядерной физики, геологии и др.).
Компьютеры универсального назначения, используемые для решения сложных и больших задач.
Персональные компьютеры, используемые в индивидуальном порядке для решения как несложных и небольших, так и сложных, больших задач.
Наиболее сложный и важный элемент ПО - это операционная система, ОС.
ОС - совокупность программ, которые обеспечивают нормальную работу всех основных устройств компьютера, всех программ и данных, используемых на компьютере при решении задач.
Данные, привлекаемые при решении задач, ОС с помощью специальных программ отображает на реальные физические структуры, носители данных. Для этих целей используется так называемая файловая система обмена данными между программами пользователя и ОС.
Файл - именованный структурированный набор однотипных последовательностей данных обычно хранимый на внешнем носителе и копируемый для работы с ним по мере надобности в ОЗУ. Файловая система должна обеспечивать выполнение основных операций над файлами: создание, модификация (в том числе расширение и сжатие), уничтожение, чтение (запись), перемещение файла. Файловая система ведет справочник файлов, где регистрируются файлы, активные, используемые в данном задании в данный момент файлы.
ЭВМ может исполнять программы, написанные на её машинном языке, в машинных кодах. Для перевода с других языков на машинный язык составляется специальная программа, называемая транслятором. Алгоритм (программа на языке программирования) преобразуется в корректную последовательность команд и данных, загружаемых в память ЭВМ и выполняемых в ней аппаратно. Чем выше уровень используемого при составлении программы исходного языка, тем больше работ по трансляции программы. Транслятор переводит программу с исходного языка программирования на машинный язык загрузки ее в память и исполнения.
Модель - это некоторое представление или описание оригинала (объекта, процесса, явления) которое при определенных предложениях, гипотезах о поведении оригинала позволяет замещать оригинал для его лучшего изучения, исследования, описания его свойств.
Новая информационная технология - информационная технология на базе новых, компьютерных средствах получения, хранения, актуализации информации (знаний).
База данных (БД) - достаточно большие наборы структурированных данных некоторой предметной области, представленные на машинных носителях и имеющие общую и удобную структуру, единые организационно-методические, программно-технические и языковые средства обеспечения использования данных различными программами пользователей. В последнее время распространяется технология удалённых БД. Она базируется на коллективном доступе пользователей к информационным ресурсам, сосредоточенным на едином компьютере (хост-компьютере), в диалоговом режиме по сетям передачи данных. Информационные услуги - широкие, благодаря наличию разнообразных средств поиска, обработки и выдачи информации. Особенность данной технологии - предоставление пользователю только информационных услуг, а не непосредственно информационных продуктов, в результате чего он получает (оплачивает) только действительно нужную информацию.
СУБД - программная система, обеспечивающая общение (интерфейс) программ пользователя и данных из БД. Это общение происходит на специальном непроцедурном языке логического представления данных и структур данных, сами данные описываются средствами также специального языка представления данных, программы пользователя при этом могут быть написаны на языке программирования. СУБД должна иметь средства позволяющие сформулировать запрос к БД (поиск, сортировка и т.д.) на языке, близкому естественному и понятному пользователю, но в то же время формальному, реализованному на ЭВМ языке. Такие языки называются языками запросов к базам данных и относятся языкам непроцедурного типа.
Электронная почта - система передачи сообщений с помощью компьютера отправителя и приёма их с помощью компьютера получателя. При этом сообщение отправителя преобразуется из цифровых кодов, например, с помощью модема в коды электромагнитных колебаний, передаваемых по телефонным каналам, а ЭВМ адресата производит обратное преобразование. Развитие сетей связи - виртуальные локальные вычислительные сети, объединяющие пользователей не по территориальному принципу, а по профессиональным интересам.
Телеконференция - обмен сообщениями (докладами) между участниками (подписчиками) конференции, объявленной на электронной доске объявлений в сети, интернет. С помощью телеконференций можно проводить консалтинг, обучение, совещание, автоматизацию офиса и др. Базовая система проведения видеоконференций обычно включает: мощную рабочую мультимедийную станцию; видеокамеру и специальную плату для сжатия видеоинформации; микрофон и видеомагнитофон; средства сопряжения с используемой для проведения конференции сетью.
Автоматизированная система (АС) - это человеко-машинная система для выполнения ежедневных, часто рутинно выполняемых на рабочем месте работ, с целью уменьшения времени, ошибок и обеспечения оперативной связи с другими сотрудниками; интеллектуальные системы имеют также и способность к перестройке технологической цепочки, имеют способность к обучению.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) - предметно-ориентированная инструментальная АС предназначенная для автоматизации профессиональных работ (сидящего за данным рабочим столом сотрудника). Можно их определить как автоматизированные системы локального характера, соответствующие некоторому функциональному назначению.
Компьютерный офис - это офис, в котором имеется высокий уровень компьютеризации, внедрения АРМ, систем делопроизводства так, что вся профессиональная деятельность офиса может быть успешно автоматизирована.
Технология "Рабочая группа" - технология совместной работы нескольких связанных между собой общими информационными ресурсами компьютеров ("рабочей группы"), объединенных для решения какой-либо общей задачи.
Технология "Клиент-сервер" - это технология взаимодействия компьютеров в сети, в которой каждый из компьютеров имеет своё рабочее назначение. Один, более мощный, компьютер (сервер) в сети владеет и распоряжается информационными и аппаратными ресурсами (процессор, файловая система, почтовая служба, база данных и др.), другой, менее мощный ("клиент"), имеет доступ к этим ресурсам лишь через сервер.
Технологии использования интегрированных пакетов прикладных программ (ППП) - технологии на базе ППП для решения различных классов однотипных и часто встречающихся задач из различного типа предметных областей. Современные ППП имеют диалоговую, интерактивную обратную связь с пользователем в процессе постановки задачи, решения и анализа результатов. Используют при решении задач обычно используемый в предметной области интерфейс.
Технологии машинной графики и визуализации - технологии, базирующиеся на системах рисования и черчения различных графических объектов и образов с помощью ЭВМ и устройств рисования (например, плоттеров), а также их визуального, наглядного представления. Особо следует отметить средства анимации - "оживления" изображений на экране, компьютерных мультфильмов.
Гипертекст - технология на базе средств обработки больших, глубоко вложенных, структурированных, связанных семантически, понятийно текстов, информации, которые организованы в виде фрагментов (текста), относящихся к одной и той же системе объектов, расположенных в вершинах некоторой сети и выделяемых обычно цветом; они позволяют при машинной реализации быстро, нажатием нескольких клавиш, вызывать и помещать в нужное место просматриваемого или организуемого нового текста нужные фрагменты гипертекста, "привязанные" к выделенным по цвету ключевым словам или словосочетаниям; гипертекстовая технология позволяет определять, выбирать вариант актуализации информации гипертекста в зависимости от информационных потребностей пользователя и его возможностей, уровня подготовки. При работе с гипертекстовой системой, пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг. Достигается это путем создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок.
Средства и системы мультимедиа (multimedia) и гипермедиа (hypermedia). Мультимедийность, многосредность - актуализация различных сред и чувств восприятия информации: средства озвучивания, оживления - мультипликации, графического и наглядного представления входных и выходных данных задачи и сценариев решения или даже самого решения.
Средства гипермедиа - средства на основе синтеза концепции гипертекста и мультимедиа, то есть в гипертекстовые фрагменты могут быть "встроены" мультимедийное сопровождение, мультимедийные приложения.
Минимум теоретических сведений по школьной информатике
Информатика - это междисциплинарная, методологическая наука об информационных процессах, о моделях, об алгоритмах и алгоритмизации, о программах и программировании, об исполнителях алгоритмов и различных исполняющих системах, об их использовании в обществе, в природе, в познании.
Информация - это некоторая упорядоченная последовательность сообщений, отражающих, передающих, увеличивающих наши знания.
Приведём основные соотношения между единицами измерения сообщений:
1 бит (binary digit - двоичная единица) = 0 или 1,
1 байт = 8 битов,
1 килобайт (1Кб) = 213 бит,
1 мегабайт (1Мб) = 223 бит,
1 гигабайт (1Гб) = 233 бит,
Мера информации - критерий оценки количества информации, разнообразия и определенности в информационной системе.
Пусть известны N состояний системы S ( N опытов с различными, равновозможными, последовательными состояниями системы). Если каждое состояние системы закодировать двоичными кодами, то мера разнообразия состояний системы (мера количества информации) задаётся формулой Р. Хартли:
H=log2N (бит).
Код - правило соответствия набора знаков одного множества Х знакам другого множества Y . Если каждому символу Х при кодировании соответствует отдельный знак Y, то это кодирование . Если для каждого символа из Y найдется по некоторому правилу однозначно его прообраз в X, то это правило называется декодированием .
При представлении сообщений в ЭВМ все символы кодируются байтами.
Сообщение, которое мы хотим передать адресату, назовём открытым сообщением .
Зашифрованное сообщение может быть построено над другим алфавитом. Назовём его закрытым сообщением.
Процесс преобразования открытого сообщения в закрытое сообщение и есть шифрование .
Любая система счисления - это система кодирования числовых величин (количеств), позволяющая выполнять операции кодирования и декодирования, то есть по любой количественной величине однозначно находить его кодовое представление и по любой кодовой записи - восстанавливать соответствующую ей числовую величину.
Все системы счисления строятся по общему принципу: определяется величина р - основание системы, а любое число х записывается в виде комбинации степеней веса р от 0 -ой до n -ой степени следующим образом:
(x)10=xnpn+xn-1pn-1+...+x1p1+x0p0.
Сложение в двоичной системе счисления осуществляется по правилам:
0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 210 = 102 (единица идет в старший разряд).
Таблица вычитания в двоичной системе счисления имеет вид:
0 - 0 = 0, 1 - 0 = 1, 1 - 1 = 0, 0 - 1 = 10 - 1 = 1 (единицу забираем у старшего разряда).
Таблица умножения в двоичной системе счисления имеет вид:
$$0 \times 0 = 0$$, $$0 \times 1 = 0$$, $$1 \times 0 = 0$$, $$1 \times 1 = 1$$.
Таблица деления в двоичной системе счисления имеет вид:
0 : 0 = не определено, 1 : 0 = не определено, 0 : 1 = 0, 1 : 1 = 1.
Обратным кодом числа в системе с основанием р называется число в этой системе, получаемое заменой цифры, символа в каждом разряде числа на его дополнение до максимальной цифры в системе (то есть до р-1 ).
Дополнительный код = обратный код + единица в младшем разряде.
Высказывание - некоторое повествовательное утверждение, про которое можно однозначно сказать ("сразу посмотрев на него"), истинно оно или ложно. Эти два значения всевозможных высказываний обозначаются "истина" и "ложь", "true" и "fаlse" или "1" и "0".
Переменная, значениями которой могут быть лишь значения "1" или "0" называется логической переменной или булевой переменной.
Множество логических переменных $$x, y\in X$$ с определенными над ним операциями: x - отрицания или инверсии, $$x\vee y$$ - логического сложения или дизъюнкции, $$x\wedge y$$ - логического умножения или конъюнкции называется алгеброй предикатов (и высказываний), если эти операции удовлетворяют следующим аксиомам:
Аксиома двойного отрицания:$$\bar\bar x = x$$.
Аксиомы переместительности операндов:$$x \wedge y=y \wedge x$$, $$x \vee y=y \vee x$$.
Аксиомы переместительности операций дизъюнкции и конъюнкции:$$(x \wedge y) \wedge z=x \wedge (y \wedge z)$$, $$(x \vee y) \vee z=x \vee (y \vee z)$$.
Аксиомы одинаковых операндов:$$x \wedge x=x$$, $$x \vee x=x$$.
Аксиомы поглощения:$$x \wedge (x \vee y)=x$$, $$x \vee (x \wedge y)=x$$.
Аксиомы распределения операции:$$x \wedge (y \vee z)=(x \wedge y) \vee (x \wedge z)$$, $$x \vee (y \wedge z)=(x \vee y) \wedge (x \vee z)$$.
Аксиомы де Моргана:$$x \wedge y=\bar x \vee \bar y$$, $$x \vee y= \bar x \wedge \bar y$$.
Аксиомы нейтральности:$$x \wedge (y \vee \bar y)=x$$, $$x \vee (y \wedge \bar y)=x$$.
Аксиома существования единицы ( истина, true, 1 ) и нуля ( ложь, false, 0 ), причем:$$\bar x \vee x=1$$, $$\bar x \wedge x=0$$.
Из этих аксиом следует ряд полезных соотношений, например,
$$x \wedge 1=x,\\
x \vee 0=x,\\
x \vee 1=1,\\
x \wedge 0=0,\\
\bar x \vee x=1,\\
\bar x \wedge x=0.$$
Три базовые операции определяются таблицей их значений, так как из-за дискретности значений логических переменных, часто используется табличная форма задания.
Итак, эти операции определяются совмещенной таблицей значений вида:
x |
y |
x |
$$x \wedge y$$ |
$$x \vee y$$ |
| 0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
| 0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
| 1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
| 1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Такая таблица всех значений некоторой логической функции называется таблицей истинности этой функции.
Алгоритм - это упорядоченная совокупность точных (формализованных) и полных команд исполнителю алгоритма (человек, ЭВМ), задающих порядок и содержание действий, которые он должен выполнить для нахождения решения любой задачи из рассматриваемого класса задач.
Конечность команд и выполняемых по ним действий алгоритма.
Выполнимость в определенной операционной среде (в определенном классе исполнителей).
Результативность отдельных команд и всего алгоритма.
Применимость алгоритма ко всем возможным входным данным данного класса задач.
Определенность (детерминированность) команд и всего алгоритма для всех входных данных.
Формализованное, конструктивное описание (представление) команд алгоритма.
Минимальная полнота системы команд алгоритма.
Непротиворечивость любых команд алгоритма на любом наборе входных данных.
Различают три базовые алгоритмические структуры: следование, ветвление, повторение.
Структура следование состоит из двух команд с указанной очередностью их выполнения и имеет вид:<команда - предшественник> ;
<команда - преемник>.
Структура типа ветвления в полной форме состоит из некоторого условия, проверяемого на истинность при выполнении структуры, команды выполняемой при выполнении проверяемого условия и команды, выполняемой при невыполнении условия.Структура имеет вид:
if <условие>
then <команда, выполняемая при выполнении условия>
else <команда, выполняемая при невыполнении условия>;.
Ключевые (служебные) слова Паскаля - if (если), then (то), else (иначе).
Структура типа ветвления в неполной форме - частный случай ветвления в полной форме, в которой при условии невыполнения условия управление просто передаётся следующей команде и больше никаких действий команда ветвления не осуществляет. Эта структура имеет вид:
if <условие>
then <команда, выполняемая при выполнении условия>; .
Структура повторения (цикл) служит для компактной записи одного и того же набора команд, повторяемых для различных значений параметров команд.Структура повторения типа "пока ( while )" записывается в виде:
while <условие продолжения повторения> do
<повторяемая команда>;
или
while <условие продолжения повторения> do
begin
<повторяемая команда номер 1>;
<повторяемая команда номер 2>;
. . .
<повторяемая команда номер N>
end;.
Ключевые слова Паскаля - while (пока), do (выполнять), begin (начало), end (конец).
Телом цикла называется последовательность повторяемых команд, которая может быть и пустой (редко встречаемый случай).
Часть команды цикла "while <условие продолжения повторения>" - заголовок цикла.
Данный цикл выполняется по правилу: если условие повторения для текущих его параметров не выполнено, то повторение команд (тела) цикла на этом завершается; если же оно выполнено, то выполняется тело цикла и вновь проверяем условие повторения команд тела цикла.
Данные - это некоторые сообщения, слова в некотором заданном алфавите. Текущее (то есть в рассматриваемое в данный момент времени) состояние данных называют текущим значением данных или просто значением.
Одномерный массив (вектор, ряд, линейная таблица) - это совокупность значений некоторого простого типа (целого, вещественного, символьного, текстового или логического типа), перенумерованных в каком-то порядке и имеющее общее имя. Для выделения конкретного элемента массива необходимо указать его порядковый номер в этом ряду.
Двумерный массив (матрица, прямоугольная таблица) - совокупность одномерных векторов, рассматриваемых либо "горизонтально" (векторов-строк), либо "вертикально" (векторов-столбцов) и имеющих одинаковую размерность, одинаковый тип и общее имя.
Исполнителем называется некоторая биологическая, техническая или смешанная структура, способная исполнять (покомандно или программно) некоторый класс алгоритмов в некоторой операционной среде (некотором множестве допустимых "инструментов" и "команд").
Наиболее используемый тип исполнителя алгоритмов - человек или автомат (компьютер).
Структура ЭВМ фон Неймановской архитектуры приведена ниже.
Ввод - устройство ввода информации, вывод - устройство вывода информации из компьютера, АЛУ - арифметико-логическое устройство (устройство, где совершаются все действия с операндами - битовыми последовательностями), УУ - устройство управления (устройство, которое осуществляет все операции по управлению АЛУ), ОЗУ - оперативное запоминающее устройство (оперативная память или устройство, реализуемое с помощью единиц, ячеек памяти, чипов).
Любой компьютер состоит из технического обеспечения (hardware) и функционирует, решает задачи с помощью программного обеспечения (software).
Распространенный тип компьютера - персональный компьютер. Персональный компьютер отвечает требованиям малой стоимости, малых размеров, малого энергопотребления, высокой надежности, высокого уровня интеграции компонентов, адаптируемость к разнообразным применениям и др.
Ядро персонального компьютера - системная (материнская плата), на которой размещаются: микропроцессор, микропроцессорную память, интерфейсная система микропроцессора для сопряжения и связи с другими устройствами, генератор тактовых импульсов, контроллеры устройств (схем) интегрированных в материнскую плату, микросхемы ОЗУ и ПЗУ и др.
Другими важными устройствами персонального компьютера являются:
дисковод гибких магнитных дисков; дисковод жестких магнитных дисков;
CD-ROM (устройство только для чтения компакт-дисков) или CD-RW (чтение и перезапись);
монитор (дисплей);
видеокарта (видеоадаптер) для обеспечения связь системного блока и монитора;
клавиатура;
принтер;
сканер;
плоттер (графопостроитель);
дигитайзер (кодирующий планшет);
манипулятор-мышь или манимулятор-трекбол;
звуковая карта (адаптер);
звуковые колонки;
модем и другие устройства.
Классификацию компьютеров проводят по быстродействию, технологии использования и др. Дадим обобщенную и поэтому нечеткую и перекрывающуюся классификацию.
Суперкомпьютеры - наиболее мощные компьютеры в мире, используемые для решения очень сложных и очень больших задач (космоса, ядерной физики, геологии и др.).
Компьютеры универсального назначения, используемые для решения сложных и больших задач.
Персональные компьютеры, используемые в индивидуальном порядке для решения как несложных и небольших, так и сложных, больших задач.
Наиболее сложный и важный элемент ПО - это операционная система, ОС.
ОС - совокупность программ, которые обеспечивают нормальную работу всех основных устройств компьютера, всех программ и данных, используемых на компьютере при решении задач.
Данные, привлекаемые при решении задач, ОС с помощью специальных программ отображает на реальные физические структуры, носители данных. Для этих целей используется так называемая файловая система обмена данными между программами пользователя и ОС.
Файл - именованный структурированный набор однотипных последовательностей данных обычно хранимый на внешнем носителе и копируемый для работы с ним по мере надобности в ОЗУ. Файловая система должна обеспечивать выполнение основных операций над файлами: создание, модификация (в том числе расширение и сжатие), уничтожение, чтение (запись), перемещение файла. Файловая система ведет справочник файлов, где регистрируются файлы, активные, используемые в данном задании в данный момент файлы.
ЭВМ может исполнять программы, написанные на её машинном языке, в машинных кодах. Для перевода с других языков на машинный язык составляется специальная программа, называемая транслятором. Алгоритм (программа на языке программирования) преобразуется в корректную последовательность команд и данных, загружаемых в память ЭВМ и выполняемых в ней аппаратно. Чем выше уровень используемого при составлении программы исходного языка, тем больше работ по трансляции программы. Транслятор переводит программу с исходного языка программирования на машинный язык загрузки ее в память и исполнения.
Модель - это некоторое представление или описание оригинала (объекта, процесса, явления) которое при определенных предложениях, гипотезах о поведении оригинала позволяет замещать оригинал для его лучшего изучения, исследования, описания его свойств.
Новая информационная технология - информационная технология на базе новых, компьютерных средствах получения, хранения, актуализации информации (знаний).
База данных (БД) - достаточно большие наборы структурированных данных некоторой предметной области, представленные на машинных носителях и имеющие общую и удобную структуру, единые организационно-методические, программно-технические и языковые средства обеспечения использования данных различными программами пользователей. В последнее время распространяется технология удалённых БД. Она базируется на коллективном доступе пользователей к информационным ресурсам, сосредоточенным на едином компьютере (хост-компьютере), в диалоговом режиме по сетям передачи данных. Информационные услуги - широкие, благодаря наличию разнообразных средств поиска, обработки и выдачи информации. Особенность данной технологии - предоставление пользователю только информационных услуг, а не непосредственно информационных продуктов, в результате чего он получает (оплачивает) только действительно нужную информацию.
СУБД - программная система, обеспечивающая общение (интерфейс) программ пользователя и данных из БД. Это общение происходит на специальном непроцедурном языке логического представления данных и структур данных, сами данные описываются средствами также специального языка представления данных, программы пользователя при этом могут быть написаны на языке программирования. СУБД должна иметь средства позволяющие сформулировать запрос к БД (поиск, сортировка и т.д.) на языке, близкому естественному и понятному пользователю, но в то же время формальному, реализованному на ЭВМ языке. Такие языки называются языками запросов к базам данных и относятся языкам непроцедурного типа.
Электронная почта - система передачи сообщений с помощью компьютера отправителя и приёма их с помощью компьютера получателя. При этом сообщение отправителя преобразуется из цифровых кодов, например, с помощью модема в коды электромагнитных колебаний, передаваемых по телефонным каналам, а ЭВМ адресата производит обратное преобразование. Развитие сетей связи - виртуальные локальные вычислительные сети, объединяющие пользователей не по территориальному принципу, а по профессиональным интересам.
Телеконференция - обмен сообщениями (докладами) между участниками (подписчиками) конференции, объявленной на электронной доске объявлений в сети, интернет. С помощью телеконференций можно проводить консалтинг, обучение, совещание, автоматизацию офиса и др. Базовая система проведения видеоконференций обычно включает: мощную рабочую мультимедийную станцию; видеокамеру и специальную плату для сжатия видеоинформации; микрофон и видеомагнитофон; средства сопряжения с используемой для проведения конференции сетью.
Автоматизированная система (АС) - это человеко-машинная система для выполнения ежедневных, часто рутинно выполняемых на рабочем месте работ, с целью уменьшения времени, ошибок и обеспечения оперативной связи с другими сотрудниками; интеллектуальные системы имеют также и способность к перестройке технологической цепочки, имеют способность к обучению.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) - предметно-ориентированная инструментальная АС предназначенная для автоматизации профессиональных работ (сидящего за данным рабочим столом сотрудника). Можно их определить как автоматизированные системы локального характера, соответствующие некоторому функциональному назначению.
Компьютерный офис - это офис, в котором имеется высокий уровень компьютеризации, внедрения АРМ, систем делопроизводства так, что вся профессиональная деятельность офиса может быть успешно автоматизирована.
Технология "Рабочая группа" - технология совместной работы нескольких связанных между собой общими информационными ресурсами компьютеров ("рабочей группы"), объединенных для решения какой-либо общей задачи.
Технология "Клиент-сервер" - это технология взаимодействия компьютеров в сети, в которой каждый из компьютеров имеет своё рабочее назначение. Один, более мощный, компьютер (сервер) в сети владеет и распоряжается информационными и аппаратными ресурсами (процессор, файловая система, почтовая служба, база данных и др.), другой, менее мощный ("клиент"), имеет доступ к этим ресурсам лишь через сервер.
Технологии использования интегрированных пакетов прикладных программ (ППП) - технологии на базе ППП для решения различных классов однотипных и часто встречающихся задач из различного типа предметных областей. Современные ППП имеют диалоговую, интерактивную обратную связь с пользователем в процессе постановки задачи, решения и анализа результатов. Используют при решении задач обычно используемый в предметной области интерфейс.
Технологии машинной графики и визуализации - технологии, базирующиеся на системах рисования и черчения различных графических объектов и образов с помощью ЭВМ и устройств рисования (например, плоттеров), а также их визуального, наглядного представления. Особо следует отметить средства анимации - "оживления" изображений на экране, компьютерных мультфильмов.
Гипертекст - технология на базе средств обработки больших, глубоко вложенных, структурированных, связанных семантически, понятийно текстов, информации, которые организованы в виде фрагментов (текста), относящихся к одной и той же системе объектов, расположенных в вершинах некоторой сети и выделяемых обычно цветом; они позволяют при машинной реализации быстро, нажатием нескольких клавиш, вызывать и помещать в нужное место просматриваемого или организуемого нового текста нужные фрагменты гипертекста, "привязанные" к выделенным по цвету ключевым словам или словосочетаниям; гипертекстовая технология позволяет определять, выбирать вариант актуализации информации гипертекста в зависимости от информационных потребностей пользователя и его возможностей, уровня подготовки. При работе с гипертекстовой системой, пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это принято при чтении книг. Достигается это путем создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок.
Средства и системы мультимедиа (multimedia) и гипермедиа (hypermedia). Мультимедийность, многосредность - актуализация различных сред и чувств восприятия информации: средства озвучивания, оживления - мультипликации, графического и наглядного представления входных и выходных данных задачи и сценариев решения или даже самого решения.
Средства гипермедиа - средства на основе синтеза концепции гипертекста и мультимедиа, то есть в гипертекстовые фрагменты могут быть "встроены" мультимедийное сопровождение, мультимедийные приложения.
