Предмет інформатики. Основні поняття інформатики

Конспект лекцій| з дисципліни| «Інформатика| та обчислювальна| техніка|» для студентів| напрямку| 0907 «Радіотехніка» денної| форми| навчання| / Укл.: Ю.М.Дорофєєв. Одеса – 2008., ОНПУ 58 с.

 

Укладач: Ю.М.Дорофєєв, ст.викл.

 

 

Зміст

стор

 

ТЕМА 1. ВВЕДЕННЯ В ІНФОРМАТИКУ... 4

1.1. Предмет інформатики. Основні поняття інформатики.. 4

1.2. Короткий огляд історії розвитку обчислювальної техніки (ОТ). 5

1.3. Принципи Джона фон Неймана. 7

1.4. Класифікація ЕОМ.... 8

1.5. Представлення інформації у комп'ютері 11

ТЕМА 2. ІНФОРМАЦІЙНО-ЛОГІЧНІ І АРИФМЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕОМ.... 12

2.1. Поняття системи числення. 12

2.2. Правила перекладу чисел з однієї системи числення в іншу.. 12

2.3. Форми представлення чисел в ЕОМ.... 14

2.4. Представлення в ЕОМ символьної інформації 17

2.5. Арифметичні дії над числами в двійковій системі числення. 19

2.6 Логічні основи побудови ЕОМ.... 21

ТЕМА 3. АЛГОРИТМІЧНІ ОСНОВИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ НА ЕОМ.... 26

3.1.Поняття алгоритму.. 26

3.2. Властивості алгоритму.. 26

3.3. Форми представлення алгоритмів.. 27

3.4. Базові алгоритмічні структури.. 30

3.5. Використання масивів при розробці алгоритмів.. 36

3.6. Використання підпрограм при розробці алгоритмів. Принцип структурного програмування. 37

ТЕМА 4. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ОРГАНІЗАЦІЇ І РОБОТИ ЕОМ. АПАРАТНІ ЗАСОБИ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП'ЮТЕРІВ... 42

4.1. Основні поняття і визначення. 42

4.2. Поняття про архітектуру ЕОМ. Фоннейманівська архітектура. 42

4.3. Робота фоннеймановскої ЕОМ при виконанні типової команди.. 44

4.4. Типи структур обчислювальних машин і систем.. 46

4.4.1. Структури обчислювальних машин. 46

4.4.2. Структури обчислювальних систем.. 47

4.5. Монітор і його основні характеристики.. 48

4.6. Клавіатура і миша. 52

4.7. Внутрішні пристрої системного блоку.. 55

Рекомендована література. 58

 

ТЕМА 1. ВВЕДЕННЯ В ІНФОРМАТИКУ

Лекція 1

Предмет інформатики. Основні поняття інформатики

Що ж це за наука і область людської діяльності? З перших днів розробки ЕОМ виник термін "кібернетика" для позначення… У побутовому сенсі під інформацією розуміють будь-які дані, які кого-небудь цікавлять, тобто одне і те ж повідомлення…

Лекція 2

Принципи Джона фон Неймана

Отже, комп'ютер повинен мати такі пристрої (рис.1.1): арифметико-логічний пристрій (АЛП), виконуючий відповідно арифметичні і логічні … Пізніше АЛП і ПУ були об'єднані в один пристрій - процесор.  

Принцип програмного управління.

Програма поступає в оперативну пам'ять із зовнішнього пристрою. Вибірка програми з пам'яті здійснюється пристроєм управління, а точніше, лічильником… Якщо ж потрібно після виконання команди перейти не до наступної, а до якоїсь… Вибірка команд відбувається до досягнення команди СТОП. Таким чином, процесор виконує програму автоматично, без|…

Принцип однорідності пам'яті.

Відповідно до нього програми і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається в даному елементі пам'яті ¾ число, текст або команда. Над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними.

Це відкриває цілий ряд можливостей. Наприклад програма в процесі виконання може також змінюватися, що дозволяє задавати в самій програмі правила здобуття її частин (приклад – організація циклів і підпрограм).

Принцип адресності.

Двійкові коди команд і даних розділяються на одиниці інформації, звані словами, і зберігаються в елементах пам'яті. Для доступу до них… ЕОМ, побудовані по розглянутих принципах, називаються фоннеймановськими|. Але… Сучасні комп'ютери мають організацію, декілька відмінну від описаної вище. Так АЛП і ПУ об'єднані в процесор. Крім…

Класифікація ЕОМ

Ділення ЕОМ на покоління є вельми умовна, нестрога класифікація ОТ по мірі розвитку апаратних і програмних засобів, а також способів спілкування з… Класифікація, що дається нижче, фактично продовжує історію розвитку ОТ, почату… 1 покоління - ЕОМ, створені в період з кінця 30-х до початку 50-х років минулого століття. Елементна база – електронні…

Лекція 3

Представлення інформації у комп'ютері

Одиницею кількості інформації є один біт (binary digit) тобто двійковий розряд, який може набувати значення 0 або 1. Як правило, команди комп'ютерів… 210 байт = 1024 байт = 1 кілобайт 210 Кбайт = 1024 кілобайт = 1 мегабайт.

ТЕМА 2. ІНФОРМАЦІЙНО-ЛОГІЧНІ І АРИФМЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕОМ

Поняття системи числення

Існують позиційні і непозиційні СЧ. У непозиційних СЧ вага цифри не залежить від її позиції при запису числа.… У позиційних СЧ вага кожної цифри міняється залежно від її положення.

Правила перекладу чисел з однієї системи числення в іншу

Спочатку розглянемо правило ділення-множення. Воно передбачає виконання арифметичних операцій з кодами чисел у СЧ з основою q, тому його зручно… Правило ділення: для перекладу цілого числа X в систему числення з основою q… Це правило зручно використовувати для перекладу цілих десяткових чисел в інші СЧ. Приклади:

Лекція 4

Форми представлення чисел в ЕОМ

Форма запису чисел з фіксованою комою передбачає, що кома фіксована в розрядній сітці машини. Для представлення знаку виділяється спеціальний… У ЕОМ може бути використані два способи розташування крапки (правильніше –… У першому випадку ваги розрядів числа визначаються таким чином:

Лекція 5

Представлення в ЕОМ символьної інформації

У теперешній час застосовується велика кількість різних таблиць кодування. Об'єднує їх ваговий принцип, при якому ваги кодів цифр зростають у міру… До недавнього часу найбільш поширеними були однобайтні кодировки, в яких… · розширений двійково-кодований код EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code);

Арифметичні дії над числами в двійковій системі числення

  0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10,  

Лекція 6

Логічні основи побудови ЕОМ

При імпульсному способі відображення код одиниці ідентифікується наявністю електричного імпульсу, код нуля — його відсутністю (втім, може бути і… При потенційному способі відображення код одиниці — це високий рівень напруги,… Вищесказане зумовило те, що для аналізу і синтезу схем в комп'ютері, при алгоритмізації і програмуванні широко…

Лекція 7

ТЕМА 3. АЛГОРИТМІЧНІ ОСНОВИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ НА ЕОМ

Поняття алгоритму

Алгоритм — одне з фундаментальних понять математики і обчислювальної техніки. Назва “алгоритм” сталася від латинської форми імені… Міжнародна організація стандартів (ISO) формулює поняття алгоритм як «кінцевий… Отже, алгоритм — це:

Властивості алгоритму

Дискретністьвиражається в тому, що алгоритм описує дії над дискретною інформацією (наприклад, числовою або символьною), причому самі ці дії також… Властивість визначеності означає, що в алгоритмі вказано все, що має бути… Масовість алгоритму має на увазі його застосовність до безлічі значень вихідних даних, а не лише до якихось унікальних…

Форми представлення алгоритмів

· словесна (описова); · графічна (зображення у вигляді блок-схем); · програмна (тексти на мовах програмування).

Лекція 8

Базові алгоритмічні структури

Логічна структура будь-якого алгоритму може бути представлена комбінацією 3-х базових структур: · слідування; · галуження;

Лекція 9

Використання масивів при розробці алгоритмів

Масив характеризується розмірністю, яка визначається кількістю індексів елементів і розміром, визначуваною кількістю елементів масиву. Найчастіше використовуються одновимірні і двовимірні масиви. Одновимірний…  

Використання підпрограм при розробці алгоритмів. Принцип структурного програмування.

За допомогою подібних алгоритмів можна вирішувати лише прості завдання, що містять до декількох сотень рядків тексту програми. При алгоритмізації складніших завдань (типова комерційна програма – близько… Тому при створенні середніх за розміром програм і, тим більше, великих, використовують принцип структурного…

Лекція 10

ТЕМА 4. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ ОРГАНІЗАЦІЇ І РОБОТИ ЕОМ. АПАРАТНІ ЗАСОБИ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП'ЮТЕРІВ

Основні поняття і визначення

Принцип дії ЕОМ полягає у виконанні програми– заздалегідь заданій, чітко визначеній послідовності арифметичних, логічних і інших операцій. Виконавши… Опис операції називається командою. Кожна команда має свій код операції, свої… Наприклад, для команди складання є свій унікальний код операції, доданки є операндами, а сума - результатом.

Поняття про архітектуру ЕОМ. Фоннейманівська архітектура.

Опис ЕОМ не у вигляді фізичних, а у вигляді логічних елементів і їх взаємодія звільняє користувача від знання фізичної організації елементів ЕОМ.… Більшість сучасних ЕОМ по своїй структурі відповідають фоннеймановському… У будь-якій ЕОМ є засоби для вводу програм і даних до них. Інформація поступає з приєднаних до ЕОМ периферійних…

Робота фоннеймановскої ЕОМ при виконанні типової команди

       

Типи структур обчислювальних машин і систем

4.4.1. Структури обчислювальних машин В даний час майже однакове поширення отримали два способи побудови… Типовим представником першого способу може служити класична фоннейманівська ЕОМ (див. рис.1.1 і рис. 4.1). У ній між…

Монітор і його основні характеристики

Розмір моніторавимірюється між протилежними кутами екрану по діагоналі. Одиниця виміру — дюйми. Стандартні розміри: 14"; 15"; 17";… В даний час застосовуються монітори трьох основних типів: на основі… Зображення на екрані ЕПТ монітора виходить в результаті опромінення люминофорного покриття гостронаправленим пучком…

Лекція 13

Клавіатура і миша

Розглянемо її принцип дії. Клавіатура відноситься до стандартних засобів персонального комп'ютера. Її основні функції не потребують підтримки… Перемикання між нижнім регістром(для введення рядкових символів) і верхнім… Для різних мов існують різні схеми закріплення символів національних алфавітів за конкретними алфавітно-цифровими…

Лекція 14

Внутрішні пристрої системного блоку

• процесор — основна мікросхема, що виконує більшість математичних і логічних операцій; • мікропроцесорний комплект (чіпсет) — набір мікросхем, керуючих роботою… • шини— набори провідників і пристроїв узгодження, за допомогою яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми…

Рекомендована література

 

1. Информатика. Базовый курс. /Симонович С.В. и др.– СПб.: Изд. Питер, 2008.
2. Алексеев А.П. Информатика 2001. – М.: Изд. Солон-Р, 2001.
3. Основы современных компьютерных технологий. / Под. ред. проф.

Хомоненко А.Д. – СПб.: КОРОНА принт, 1998.

4. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов / В.Л. Бройдо. – СПб.: Питер, 2004.