Основы информатики. Предмет и основной вопрос информатики. По направлению подготовки
Основы информатики - Учебник для ВУЗов - Савельев А.Я. - 2001
Излагаютcя основные понятия информатики, методы измерения и представления информации, спoсобы представления числовой информации в информаиионных системах, методы и алгоритмы выполнения арифметических и логических операций в различных системах счисления. Уделяется вниманиe методам контроля правильности функционирования цифровых автоматов как основному элементу информанцинных систем, а также способам защиты информации в вычислительных и информационных системах. Рассматриваются методы логического описания и проектирования на основе использования aппapaтa теории булевых функций, теории автоматов и автоматных языков.
Для студетов высших технических учебных заведений.
Савельев А. Я. Основы информатики: Учеб. для ВУЗов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 328 с,ил. (Сер. Информатика в техническом университете).
ISBN 5-7038-1515-0
УДК 002 (075.8)
ББК 73
С12
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Основы информатики - Учебник для ВУЗов - Савельев А.Я. - 2001 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Предисловие
1. Базовые понятия информатики
1.1. Общие сведения об информации
1.2. Структурная мера информации
1.3. Статистическая мера информации
1.4. Семантическая мера информации
1.5. Преобразование информации
1.6. Формы представления информации
1.7. Передача информации
Задание для самоконтроля
2. Автомат как основной элемент информационных систем
2.1. ЭВМ как автомат
2.2. Абстрактные автоматы и понятие алгоритма
2.3. Основные понятия алгебры логики
2.4. Свойства элементарных функций алгебры логики
2.5. Аналитическое представление функций алгебры логики
2.6. Совершенные нормальные формы
2.7. Системы функций алгебры логики
Задание для самоконтроля
3. Представление числовой информации в информационных системах
3.1. Выбор системы счисления для представления числовой информации
3.2. Перевод числовой информации из одной позиционной системы в другую
3.3. Разновидности двоичных систем счисления
3.4. Системы счисления с отрицательным основанием
3.5. Формы представления числовой информации
3.6. Представление отрицательных чисел
3.7. Погрешности представления числовой информации
Задание для самоконтроля
4. Алгоритмы выполнения операций сложения и вычитания чисел на двоичных сумматорах
4.1. Формальные правила двоичной арифметики
4.2. Сложение чисел, представленных в форме с фиксированной запятой, на двоичных сумматорах
4.3. Переполнение разрядной сетки
4.4. Особенности сложения чисел, представленных в форме с плавающей запятой
4.5. Методы ускорения операции сложения
4.6. Оценка точности выполнения арифметических операций
Задание для самоконтроля
5. Выполнение операций умножения чисел на двоичных сумматорах
5.1. Методы умножения двоичных чисел.
5.2. Умножение чисел, представленных в форме с фиксированной и той, на двоичном сумматоре прямого кода
5.3. Особенности умножения чисел, представленных в форме с плавающей запятой
5.4. Умножение чисел, представленных в форме с фиксированной а той, на двоичном сумматоре дополнительного кода
5.5. Умножение чисел на двоичном сумматоре обратного кода
5.6. Метод сокращенного умножения
5.7. Ускорение операции умножения
5.8. Матричные методы умножения
5.9. Методы параллельного умножения с использованием итеративных структур
5.10. Систолический метод вычислений
Задание для самоконтроля.
6. Выполнение операций деления чисел на двоичных сумматорах
6.1. Методы деления двоичных чисел
6.2. Деление чисел, представленных в форме с фиксированной заняла сумматорах обратного и дополнительного кода
6.3. Особенности деления чисел, представленных в форме с плавающей запятой
6.4. Ускорение операции деления
6.5. Параллельные методы деления с использованием итеративных структур
6.6. Операция извлечения квадратного корня
Задание для самоконтроля
7. Выполнение операций над десятичными числами в цифровых автоматах
7.1. Представление десятичных чисел в Д-кодах
7.2. Формальные правила поразрядного сложения в Д-кодах
7.3. Представление отрицательных чисел в Д-кодах
7.4. Выполнение операций сложения и вычитания чисел в Д-кодах
7.5. Умножение чисел в Д-кодах
7.6. Деление чисел в Д-кодах
7.7. Извлечение квадратного корня в Д-кодах
7.8. Перевод чисел в Д-код.
Задание для самоконтроля
8. Контроль работы цифрового автомата
8.1. Кодирование информации как средство обеспечения контроля р боты автомата
8.2. Основные понятия теории кодирования
8.3. Методы эффективного кодирования информации
8.4. Кодирование по методу четности-нечетности
8.5. Коды Хэминга
8.6. Контроль по модулю
8.7. Выбор модуля для контроля
8.8. Контроль логических операций
8.9. Контроль арифметических операций
8.10. Арифметические коды
Задание для самоконтроля
9. Способы защиты информации
9.1. Особенности систем защиты информации
9.2. Криптографические методы защиты информации
9.3. Аппаратные средства защиты
9.4. Программные средства защиты
9.5. Надежность средств защиты информации
10. Методы логического проектирования
10.1. Числовое и геометрическое представление функций алгебры логики
10.2. Минимизация логических функций. Метод неопределенных коэффициеитов для базиса И-ИЛИ-НЕ
10.3. Метод Квайна
10.4. Метод Квайна-Мак-Класки
10.5. Метод минимизирующих карт
10.6. Минимизация логических функций в базисе
10.7. Минимизация функций в базисах Шеффера и Пирса
10.8. Реализация частотно-минимальиого метода
11. Логическое описание и анализ электронных схем
11.1. Логические операторы электронных схем
11.2. Электронные схемы с одним выходом
11.3. Электронные схемы с несколькими выходами
11.4. Не полностью определенные функции алгебры логики
11.5. Синтез электронных схем с использованием свойств не полностью определенных функций
11.6. Временные булевы функции
11.7. Последовательностный автомат
11.8. Анализ поеледовательностиых автоматов с помощью реккурентных булевых функций
11.9. Разновидности триггерных схем
Задание для самоконтроля
12. Методы описания и синтеза цифровых автоматов
12.1. Основные понятия теории автоматов
12.2. Начальные языки описания цифровых автоматов
12.3. Автоматные языки для задания автоматных отображений
12.4. Соединение автоматов
12.5. Синтез управляющего автомата
12.6. Логическое проектирование управляющего автомата
Задание для самоконтроля
Список литературы
Учебник состоит из двух разделов: теоретического и практического. В теоретической части учебника изложены основы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины, включающей изучение структуры и общих свойств информации и информационных процессов, общих принципов построения вычислительных устройств, рассмотрены вопросы организации и функционирования информационно-вычислительных сетей, компьютерной безопасности, представлены ключевые понятия алгоритмизации и программирования, баз данных и СУБД. Для контроля полученных теоретических знаний предлагаются вопросы для самопроверки и тесты. Практическая часть освещает алгоритмы основных действий при работе с текстовым процессором Microsoft Word, табличным редактором Microsoft Excel, программой для создания презентаций Microsoft Power Point, программами-архиваторами и антивирусными программами. В качестве закрепления пройденного практического курса в конце каждого раздела предлагается выполнить самостоятельную работу.
Книга:
Задачи накопления (хранения), обработки и передачи информации стояли перед человечеством на всех этапах его развития. Каждому этапу соответствовал определенный уровень развития средств информационного труда, прогресс развития которых всякий раз придавал человеческому обществу новое качество. Ранее были выделены основные этапы обращения с информацией, и они являются общими для всех наук при обработке информации с помощью ЭВМ. Научным фундаментом для их решения стала такая наука, как информатика.
Информатика – комплексная научно-техническая дисциплина, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации, информационных процессов, разработкой на этой основе информационной техники и технологии, а также решением научных и инженерных проблем создания, внедрения и эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной практики.
Истоки информатики можно искать в глубине веков. Много столетий тому назад потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности, счета. Люди пытались изобретать, а затем совершенствовать способы хранения, обработки и распространения информации. До сих пор сохранились свидетельства попыток наших далеких предков сохранять информацию – примитивные наскальные рисунки, записи на берестяной коре и глиняных дощечках, затем рукописные книги.
Появление в ХVI веке печатного станка позволило значительно увеличить возможности человека обрабатывать и хранить нужные сведения. Это явилось важным этапом развития человечества. Информация в печатном виде была основным способом хранения и обмена и продолжала им оставаться вплоть до середины ХХ века. Только с появлением ЭВМ возникли принципиально новые, гораздо более эффективные способы сбора, хранения, обработки и передачи информации (рис. 1.1).
Рисунок 1.1. Развитие способов хранения информации
Развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Почтовая связь давала достаточно надежный способ обмена информацией. Однако не следует забывать, что таким образом могли передаваться только сообщения, написанные на бумаге. А главное – скорость передачи сообщения была соизмерима только со скоростью передвижения человека. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.
Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а впоследствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки (рис. 1.2) и передачи информации человеком (рис. 1.3).
Рисунок 1.2. Развитие способов обработки информации
Рисунок 1.3. Развитие способов передачи информации
Основу современной информатики образуют три составные части, каждая из которых может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина (рис. 1.4).
Теоретическая информатика – часть информатики, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации и информационных процессов, разработкой общих принципов построения информационной техники и технологии. Она основана на использовании математических методов и включает в себя такие основные математические разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и др.).
Средства информатизации (технические и программные) – раздел, занимающийся изучением общих принципов построения вычислительных устройств и систем обработки и передачи данных, а также вопросов, связанных с разработкой систем программного обеспечения.
Информационные системы и технологии – раздел информатики, связанный с решением вопросов анализа потоков информации, их оптимизации, структурирования в различных сложных системах, с разработкой принципов реализации в данных системах информационных процессов.
Информатика находит широкое применение в различных областях современной жизни: в производстве, науке, образовании и других сферах деятельности человека.
Развитие современной науки предполагает проведение сложных и дорогостоящих экспериментов, таких, как, например, при разработке термоядерных реакторов. Информатика позволяет заменить реальные эксперименты машинными. Это экономит колоссальные ресурсы, дает возможность обработать полученные результаты самыми современными методами. Кроме того, такие эксперименты занимают гораздо меньше времени, чем настоящие. А в некоторых областях науки, например, в астрофизике, проведение реального эксперимента просто невозможно. Здесь в основном все исследования проводятся посредством вычислительных и модельных экспериментов.
Рисунок 1.4. Структура информатики как научной дисциплины
Дальнейшее развитие информатики, как и любой другой науки, влечет за собой новые достижения, открытия, а следовательно, и новые области применения, которые, может быть, трудно сегодня предположить.
Информатика – очень широкая сфера научных знаний, возникшая на стыке нескольких фундаментальных и прикладных дисциплин.
Как комплексная научная дисциплина информатика связана (рис. 1.5):
С философией и психологией – через учение об информации и теорию познания;
С математикой – через теорию математического моделирования, дискретную математику, математическую логику и теорию алгоритмов;
С лингвистикой – через учение о формальных языках и о знаковых системах;
С кибернетикой – через теорию информации и теорию управления;
С физикой и химией, электроникой и радиотехникой – через «материальную» часть компьютера и информационных систем.
Slide_image" src="https://ppt4web.ru/images/1152/37720/640/img1.jpg" alt="Цели: Более подробно изучить основы информатики, так как в ней выступают одновременно инструмент для работы и объект изучения и совершенствования – информация." title="Цели: Более подробно изучить основы информатики, так как в ней выступают одновременно инструмент для работы и объект изучения и совершенствования – информация.">
1 из 21
Презентация на тему: Основы информатики
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
№ слайда 3
Описание слайда:
План. Введение.Информация и группы знаний.Язык-способ выражения информации.Информационные процессы.Количество информации.Cистема счисления.Архитектура ЭВМ.Устройство ПК.Текстовые файлы и редакторы.Тексты в компьютерной памяти.Компьютерная графика.Устройство компьютерной сети.Электронная почта.
№ слайда 4
Описание слайда:
Введение.Информатика - Это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.Информатика- Это множество дисциплин, объединенных общим предметом изучения -информацией.Теория информации;Кибернетика;Программирование;Теория алгоритмов.
№ слайда 5
Описание слайда:
Информация и группы знаний.Информация для человека - это знания, которые он получает из различных источников. Все знания делят на 3 группы:1 группа начинается со слов «я знаю, что…». Эти знания называют декларативными (от слова «декларация»- знания, сообщение).2 группа начинается со слов «я знаю, как..». Эти знания называют процедурными. Они определяют достижение какой-либо цели.3 группа называется знания неинформативные. Эти сообщения не пополняют знания человека.
№ слайда 6
Описание слайда:
Язык - как способ выражения информации.Язык- Это знаковый способ представления информации. Общение на языках- это процесс передачи информации в знаковой форме.Языки бывают:Естественными и формальными.Образная информация- Это сохранение в памяти ощущения человека от контакта с источником.
№ слайда 7
Описание слайда:
Информационные процессы. Делят на 3 группы: Процесс хранения информации, процесс передачи информации, процесс обработки информации.Человек хранит информацию в собственной памяти и на внешних носителях. Процесс передачи информации осуществляется от источника к приемнику по информационным каналам связи. Процесс обработки информации связан с получением новой или изменением формы или структуры данной информации; осуществлением поиска информации на внешних носителях.
№ слайда 8
Описание слайда:
Количество информации. Бит- Информационный вес символа двоичного алфавита принятый за единицу информации.Алфавит- Это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации.Мощность алфавита- это число символов в нем.Байт- Информационный вес символа из алфавита мощностью 256 символов. 1 байт=8 бит.
№ слайда 9
Описание слайда:
Cистема счисления. Система счисления- Это способ изображения чисел и соответствующие ему правила действия над числами. Системы счисления бывают позиционными и непозиционными. Примером непозиционной системы является римская система чисел. Наименьшее возможное основание позиционной системы счисления – 2. Такая система называется двоичной.
№ слайда 10
Описание слайда:
Архитектура ЭВМ. Архитектура ЭВМ- Это описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.Программа- Это указание на последовательность действий, которую должен выполнить компьютер. В состав компьютера входят: процессор, память, устройство ввода, устройство вывода. У компьютера имеется внутренняя и внешняя память. Внутренняя- оперативная память. Внешняя- долговременная память.
№ слайда 11
Описание слайда:
Устройство ПК. В состав системного блока входят: микропроцессор, внутренняя память, дисководы, блок питания, контроллеры внешних устройств. Все устройство ПК связаны между собой по многопроводной линии, которая называется информационной магистралью. Основными техническими характеристиками ПК являются: объем внутренней памяти, тактовая чистота микропроцессора, разрядность микропроцессора. Каждое внешнее устройство имеет свой адрес. Передаваемая к нему информация – по шине данных сопровождается адресом устройства – по адресной шине.
№ слайда 12
Описание слайда:
Текстовые файлы и редакторы. Текстовый файл- Простейший способ организации данных в компьютере. Он состоит только из кодов таблицы символьной кодировки.Текстовый редактор- Это прикладная программа, позволяющая создать текстовые документы, редактировать их, просматривать содержимое документа на экране, распечатывать документ, изменять формат документа. Стандартными компонентами среды ТР являются: рабочее поле, текстовый курсор, строка состояния, меню команд. Текстовый файл разделен на строки. Разделителем является специальные управляющие коды. В конце файла ставится код «Конец файла».
№ слайда 13
Описание слайда:
Тексты в компьютерной памяти. Гипертекст- Это способ организации текста, который можно просматривать в последовательности смысловых связей между его отдельными фрагментами.Таблица кодировки- Таблица в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера. Международным стандартом является код ASCII- американский стандартный код информационного обмена. Каждый символ текста кодируется восьмиразрядным двоичным кодом. Для представления текстов в компьютере используется алфавит мощностью 256 символов.
№ слайда 14
№ слайда 15
Описание слайда:
Средства компьютерной графики. Система вывода изображения на экран включает в себя дисплей и видеоадаптер. Изображение на дисплее получается из совокупности множества светящихся точек - видеопикселей. Пиксели на экране образуют сетку из горизонтальных строк и вертикальных столбцов, которая носит название «растр». Размер графической сетки M * N определяет разрешающую способность экрана, от которой зависит качество изображения. Луч электронной пушки периодически сканирует строки растра с высокой частотой, воспроизводя изображение. На черно-белых дисплеях пиксель может иметь только два цвета. Электронная пушка испускает один луч. Видеоадаптер состоит из видеопамяти и дисплейного процессора. В видеопамяти хранится двоичный код изображения, выводимого на экран. Для ввода изображения в компьютер используются сканеры, цифровые фотоаппараты, цифровые видеокамеры.
№ слайда 16
Описание слайда:
Таблицы и модели. Модель- это некоторое упрощенное подобие реального объекта. Модели бывают материальными и информационными. Информационная модель представляет собой описание моделированного объекта. Прежде чем строить информационную модель, производится системный анализ объекта моделирования. Задача системного анализа- выделить существенные части, свойства, связи моделируемой системы, определить её структуру. Наглядным способом представления информационных моделей являются графические изображения: карты, чертежи, схемы, графики.
№ слайда 17
Описание слайда:
Графический редактор. Графический редактор- прикладная программа для получения рисованных изображений. Рисунок, создаваемый средствами графического редактора, формируется на экране, а затем может быть сохранен в файле. Среда любого ГР содержит рабочее поле, меню инструментов, цветов, меню команд для работы с файлами, печати рисунка и других операций. ГР позволяет включать в рисунок тексты, используя буквы разных размеров и шрифтов.
№ слайда 18
Описание слайда:
Устройство компьютерной сети. Компьютерная сеть- Система компьютеров, связанных каналами передачи информации. Компьютерные сети бывают локальными и глобальными. В одноранговых локальных сетях все компьютеры равноправны. Локальная сеть с выделенным компьютером включает в себя сервер и множество рабочих станций. Сервер используется как хранилище общих информационных ресурсов, а так же содержит некоторые технические устройства общего доступа. Глобальная сеть- это система связанных между собой локальных сетей и компьютеров отдельных пользователей. Персональные компьютеры пользователей подсоединяются к узлам глобальной сети. Существуют сети региональные, отраслевые. В настоящее время большинство из них объединено в мировую систему –Internet.
№ слайда 19
Описание слайда:
Электронная почта. Электронная почта- обмен письмами в компьютерных сетях.Почтовый ящик- Это раздел внешней памяти почтового сервера, отделенный для абонента.Электронное письмо- это текстовый файл, содержащий конверт с адресом получателя и текст письма.Телеконференция- это система обмена информацией на определенную тему между абонентами сети.
№ слайда 20
Описание слайда:
"Всемирная паутина". Гипермедиа- система гиперсвязей между мультимедиа-документамиКиберпространство-это совокупность мировых систем телекоммуникаций и циркулирующей в них информации.Web страница- отдельный документ W W W.Web сервер- компьютер в сети Интернет, хранящий web страницы и соответствующее программное обеспечение.Internet-всемирная глобальная компьютерная сеть
№ слайда 21
Описание слайда:
Диапазон изменения таких чисел равен: - 215 до (215 – 1) (- 32768 до +32767)
Диапазон изменения целых чисел, которые занимают:
1 байт (8 бит) : - 27 до (27 – 1) (- 128 до +127)
4 байта (32 бита): - 231 до (231 – 1) (-2147483648 до + 2147483647)
Отрицательные целые числа представляются в дополнительном коде (посредством операции дополнения до 2-х). Например, для 16-ти битового слова число «- 5» будет иметь код:
1111111111111011 (0000000000000101(+5) 1111111111111010 +00000000000000001 1111111111111011)
Представление вещественных чисел
Любое вещественное число Х, представленное в системе счисления с основанием N, можно записать в виде: X = mNp, где m – мантисса, P – характеристика (или порядок) числа. И это число будет нормализованным, если после запятой в мантиссе стоит не нуль.
Примеры. а) 372,95 = 0,37295103
0,000000343 = 0,34310-5
б) 11010,1101 = 0,11010110125
0,011011 = 0,110112-1
Порядок определяет, насколько разрядов необходимо осуществить сдвиг относительно запятой. Это так называемые числа с плавающей запятой.
В памяти ЭВМ вещественные числа, приведенные к нормализованной форме, хранятся следующим образом. Для 32-х битового слова:
Диапазон порядка: -27 до (27 – 1) (-128 до +127) (при этом один бит из восьми отводится под знак порядка).
Диапазон мантиссы: -223 до (223 – 1) (-8388608 до 8388607)
Диапазон вещественного числа: 1.1754944E-38 до 3.4028235E+38, где 1.1754944E-38 - машинный нуль, а 3.4028235E+38 – мах вещественное число, после которого будет переполнение. Мах вещ. число равно .
Порядок числа равен 128, а не 127, т.к. следует иметь в виду, что хотя для мантиссы отведены 23 разряда для одинарной точности и 55 разрядов для чисел двойной точности, в операциях участвуют 24 и 56 разрядов, т.е. имеет место скрытый разряд, который при аппаратном выполнении операций автоматически восстанавливается. Порядок числа учитывает скрытый старший разряд мантиссы.
Т.к. мантисса вещественного числа не может содержать более 7 десятичных цифр (ее мах = 8388607), компьютер при вычислениях отбрасывает лишние цифры в мантиссе, поэтому все вычисления с вещественными числами ЭВМ всегда выполняет приближенно, или с ошибкой. При более точных расчетах используются вычисления с двойной точностью. Нормализованные числа двойной точности занимают в два раза больше памяти (64 бита), под мантиссу при этом отводится 64-9 = 55 бит. В результате мантисса содержит 15 десятичных цифр. Точность расчетов возрастает в два раза.
Арифметические операции с вещественными числами сложнее арифметических операций с целыми числами. При выполнении арифметических операций над числами, представленными в формате с плавающей запятой, надо отдельно выполнять их для порядков и мантисс. При сложении – надо сначала порядки слагаемых уровнять; при умножении - порядки складываются, мантиссы перемножаются; при делении – порядки вычитаются, мантиссы делятся. После выполнения операции надо провести нормализацию результата, если это необходимо, т.е. изменить порядок. Таким образом, запятая в изображении числа все время плавает, что и определило термин: числа с «плавающей запятой».
10. Представление символьной информации в ЭВМ
Представление символьной информации. В настоящее время одним из самых массовых приложений ЭВМ является работа с текстами. Термины «текстовая информация» и «символьная информация» используются как синонимы. В информатике под текстом понимается любая последовательность символов из определенного алфавита. Совсем не обязательно, чтобы это был текст на одном из естественных языков (русском, английском и др.). Это могут быть математические или химические формулы, номера телефонов, числовые таблицы и пр. Будем называть символьным алфавитом компьютера множество символов, используемых на ЭВМ для внешнего представления текстов.
Первая задача - познакомить учеников с символьным алфавитом компьютера. Они должны знать, что
Алфавит компьютера включает в себя 256 символов;
Каждый символ занимает 1 байт памяти.
Эти свойства символьного алфавита компьютера, в принципе, уже знакомы ученикам. Изучая алфавитный подход к измерению информации, они узнали, что один символ из алфавита мощностью 256 несет 8 бит, или 1 байт, информации, потому что 256 в 28. Но поскольку всякая информация представляется в памяти ЭВМ в двоичном виде, следовательно, каждый символ представляется 8-разрядным двоичным кодом. Существует 256 всевозможных 8-разрядных комбинаций, составленных из двух цифр «0» и «1» (в комбинаторике это называется числом размещений из 2 по 8 и равно 28): от 00000000 до 11111111. Удобство побайтового кодирования символов очевидно, поскольку байт - наименьшая адресуемая часть памяти и, следовательно, процессор может обратиться к каждому символу отдельно, выполняя обработку текста. С другой стороны, 256 символов - это вполне достаточное количество для представления самой разнообразной символьной информации.
Далее следует ввести понятие о таблице кодировки. Таблица кодировки - это стандарт, ставящий в соответствие каждому символу алфавита свой порядковый номер. Наименьший номер - 0, наибольший - 255. Двоичный код символа - это его порядковый номер в двоичной системе счисления. Таким образом, таблица кодировки устанавливает связь между внешним символьным алфавитом компьютера и внутренним двоичным представлением.
Международным стандартом для персональных компьютеров стала таблица ASSII. На практике можно встретиться и с другой таблицей - КОИ-8 (Код Обмена Информацией), которая используется в глобальных компьютерных сетях, на ЭВМ, работающих под управлением операционной системы Unix, а также на компьютерах типа PDP. К ним, в частности, относится отечественный школьный компьютер Электроника-УКНЦ.
От учеников не нужно требовать запоминания кодов символов. Однако некоторые принципы организации кодовых таблиц они должны знать. Следует рассмотреть вместе с учениками таблицу кода ASCII, приведенную в ряде учебников и в справочниках. Она делится на две части. Международным стандартом является лишь первая половина таблицы, т.е. символы с номерами от 0 до 127. Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы. Символы с номерами от 0 до 31 принято называть управляющими. Их функция - управление процессом вывода текста на экран или печать, подача звукового сигнала, разметка текста и т.п. Символ номер 32 - пробел, т.е. пустая позиция в тексте. Все остальные отражаются определенными знаками. Важно обратить внимание учеников на соблюдение лексикографического порядка в расположений букв латинского алфавита, а также цифр. На этом принципе основана возможность сортировки символьной информации, с которой ученики впервые встретятся, работая с базами данных.
Вторая половина кодовой таблицы может иметь различные варианты. В первую очередь, она используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского. Поскольку для кодировки русского алфавита - кириллицы, применяются разные варианты таблиц, то часто возникают проблемы с переносом русского текста с одного компьютера на другой, из одной программной системы в другую. Можно сообщить ученикам, что таблица кодировки символов 128 - 255 называется кодовой страницей и каждый ее вариант имеет свой номер. Так, например, в MS-DOS используется кодовая страница номер 866, а в Windows - номер 1251.
В качестве дополнительной информации можно рассказать о том, что проблема стандартизации символьного кодирования решается введением нового международного стандарта, который называется Unicode. Это 16-разрядная кодировка, т.е. в ней на каждый символ отводится 2 байта памяти. Конечно, при этом объем занимаемой памяти увеличивается в два раза. Но зато такая кодовая таблица допускает включение до 65 536 символов. Ясно, что в нее можно внести всевозможные национальные алфавиты.
11. Форматы данных
С точки зрения программиста данные - это часть программы, совокупность значений определённых ячеек памяти, преобразование которых осуществляет код. С точки зрения компилятора, процессора, операционной системы, это совокупность ячеек памяти, обладающих определёнными свойствами (возможность чтения и записи (необяз.), невозможность исполнения).
Контроль за доступом к данным в современных компьютерах осуществляется аппаратно.
В соответствии с принципом фон Неймана, одна и та же область памяти может выступать как в качестве данных, так и в качестве исполнимого кода.
Типы данных
Традиционно выделяют два типа данных - двоичные (бинарные) и текстовые.
Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.
Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.
Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению
Операции с данными
Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:
1) Ввод(сбор) данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений
2) Формализация данных - приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.
3) Фильтрация данных - это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.
4) Сортировка данных - это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования.
5) Архивация - это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.
6) Защита данных - включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.
7) Транспортировка данных - прием и передача данных между участниками информационного процесса.
