Конспект лекций по дисциплине ЕН.02. «Информатика»

Областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курский электромеханический техникум»

(ОБПОУ «КЭМТ»)

Методическое пособие

Конспект лекций по дисциплине

ЕН.02. «Информатика»

Для специальности 23.02.05 Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики (по видам транспорта, за исключением водного) (базовая подготовка, очная форма обучения)

Разработчик: ТУЛЯЕВА Ирина Алексеевна,

преподаватель

высшей квалификационной категории

2019 г.

Оглавление

Введение. 2

Глоссарий.. 3

Лекция 1.. 4

Раздел 1. Место и роль информационных технологий в профессиональной деятельности  4

Тема 1.1. Значение информационных технологий в подготовке специалистов. 4

Лекция 2.. 7

Тема 1.2. Информационные процессы и технологии. 7

Лекция 3.. 10

Тема 1.3. Средства информационных и коммуникационных технологий.. 10

Лекция 4.. 14

Тема 1.4. Основные информационные процессы и их реализация. 14

Лекция 5-6.. 16

Тема 1.5. Техническая база информационных технологий.. 16

Лекция 7.. 23

Раздел 2. Технические и программные средства обработки информации.. 23

Тема 2.1. Технические средства информации. 23

Лекция 8.. 29

Тема 2.2. Операционные системы... 29

Лекция 9.. 32

Раздел 3. Организация профессиональной деятельности с помощью средств Microsoft Office  32

Тема3.1. Средства Microsoft Office. 32

Лекция 10.. 34

Тема 3.2. Текстовые процессоры... 34

Лекция 10.. 37

Тема 3.3. Электронные таблицы... 37

Лекция 11.. 43

Раздел 4. Глобальные компьютерные сети, сетевые технологии обработки информации  43

Тема 4.1. Компьютерные сети.. 43

Лекция 12.. 46

Тема 4.2. Компьютерные справочные базы данных. 46

Лекция 13.. 48

Тема 4.3. Информационные технологии в медицине. 48

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы... 53

Введение

Дисциплина «Информационные технологии в профессиональной деятельности» предполагает получение, как теоретических знаний, так и практических умений и навыков. Целью изучения дисциплины является овладение знаниями и навыками самостоятельной работы и закрепление теоретических знаний.

Курс лекций дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности» предназначен для реализации Государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по подготовке специалистов среднего звена и формирует знания и умения в области информационных технологий, необходимые для будущей трудовой деятельности выпускников.

Курс лекций базируется на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин: «Основы компьютерной грамотности», «Информатика», «Вычислительная техника».

В данном конспекте лекции содержание дисциплины «Информационные технологии в профессиональной деятельности» разбито на смысловые блоки (разделы), которые, в свою очередь, разделяются на темы. Их последовательное изучение сформирует целостное восприятие изучаемой дисциплины.  Данный курс содержит следующие основные разделы:

1.         Место и роль информационных технологий в профессиональной деятельности;

2.         Технические и программные средства обработки информации;

3.         Организация профессиональной деятельности с помощью средств Microsoft Office;

4.         Глобальные компьютерные сети, сетевые технологии обработки информации.

После каждого раздела указан список использованной литературы и даны вопросы для самоконтроля.

Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических умений рекомендуется проведение практических занятий, в том числе самостоятельных работ.

Теоретическая часть курса усваивается в ходе лекционных занятий и во время самостоятельной внеаудиторной работы. Необходимость разработки данного конспекта обусловлена тем, что студенты не всегда успевают записывать текст лекции со слов преподавателя. В конспектах лекций каждая тема изучаемого материала раскрыта более полно, с соответствующими разъяснениями. Конспект лекций разработан с учетом возможности изучения курса как на базовом, так и на профильном уровне. Учебное методическое пособие по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» предназначено для того, чтобы сделать работу по освоению новой области знаний оптимально удобной и максимально понятной. Пособие облегчит работу как на учебных занятиях (теоретических и практических), так и во время самостоятельной подготовки. Конспект адаптирован к образовательным программам для инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья.

В методическом пособии отражен весь курс по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для обучающихся по программам подготовки специалистов среднего звена. Поэтому у студентов отпадает необходимость пользоваться большим количеством учебной литературы для усвоения изучаемой темы.

Для проверки знаний студентов по окончании изучения разделов следует проводить рубежный контроль. В конце каждой лекции имеются контрольные вопросы, и материалы для самостоятельной работы в виде практических заданий, позволяющие обучающимся выполнить самооценку степени усвоения теоретического материала т.д.

В пособие имеется список основной и дополнительной литературы, а также ссылки на электронные ресурсы.

Таким образом, применение информационных технологий еще на этапе обучения является необходимым компонентом формирования информационной культуры будущего специалиста.

Глоссарий

АЛУ – арифметико-логическое устройство.

АОС - автоматизированная обучающая система

АСНИ – автоматизированная система научных исследований

АСУ – автоматизированные системы управления.

АСУТП – автоматизированные системы управления технологическими процессами.

АЦП – аналого-цифровые преобразователи.

БИС – большая интегральная схема.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

ЗУ – запоминающее устройство.

ИПС – информационно-поисковые системы.

НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

ОП – оперативная память.

ОС – операционная система.

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

ПК – персональные компьютеры.

ППО – прикладное программное обеспечение.

ППП – пакет прикладных программ.

САПР – система автоматизированного проектирования.

СУБД – система управления базами данных.

УУ – устройство управления.

ЦП – центральный процессор.

ЦАП – цифроаналоговые преобразователи.

ЭВМ – электронно-вычислительные машины.

Лекция 1

Раздел 1. Место и роль информационных технологий в профессиональной деятельности

Тема 1.1. Значение информационных технологий в подготовке специалистов

Цель: Изучение определений основных терминов и формулировки понятий.

План лекции:

1.                  Роль информационных технологий.

2.                  Понятие информации.

3.                  Свойства информации.

4.                  Способы передачи, хранение и обработка информации.

5.                  Единицы измерения объема информации.

Применение в профессиональной деятельности информационных технологий и средств коммуникации занимает особое место в подготовке специалистов, так как современный рынок труда подразумевает, что конкурентоспособный работник должен знать разные методы обработки информации на компьютере, уметь правильно поставить задачу и решить ее с эффективным использованием возможностей информационных систем.

Информатизация — это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Цель информатизации — улучшение качества жизни людей за счет увеличения производительности и облегчения условий их труда. В наше время основная задача образования состоит не только в том, чтобы сообщить как можно больший объем знаний, а в том, чтобы научить эти знания добывать самостоятельно, систематизировать и творчески применять их для получения новых знаний. Этим обусловлено введение в образовательный процесс средств информационных технологий. А именно применение основных видов компьютерных телекоммуникаций: электронная почта, электронные доски объявлений, телеконференции, электронные дневники и другие возможности Интернета.

Информационные технологии (ИТ) совершенствуют процессы управления, протекающие в организации, автоматизируют процедуры, упрощают взаимодействие между деловыми партнерами.

Термин «информация» (лат.informatio — разъяснение, изложение) имеет множество определений. Первоначально под информацией понимались сведения, передаваемые людьми различными способами — устно, с помощью различных сигналов или технических средств.

Информация – любые данные об окружающем мире и процессах в нем происходящих; это понятие предполагает наличие материального носителя информации, передатчика информации, приемника информации и канала связи между источником и приемником.

Информация может существовать в разнообразных формах:

-                   в форме световых, звуковых или радиоволн;

-                   в форме электрического тока или напряжения;

-                   в форме магнитных полей;

-                   в виде знаков на бумаге и т.д.

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.

Информацию можно: создавать, передавать; принимать, запоминать, искать, копировать, обрабатывать, разрушать, измерять, делить на части и т.д.

Человеку постоянно приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения и др. Такие средства связи называются каналами передачи информации. Информационные каналы разделяются на два вида: биологические и технические.

Биологические информационные каналы – это органы чувств человека (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание).

По способу восприятия человеком информация бывает

-                   зрительная (текстовая, числовая, графическая);

-                   слуховая (речь, музыка, звуковые сигналы, шум),

-                   тактильная (температура предмета, качество его поверхности),

-                   обонятельная (запахи окружающего мира),

-                   вкусовая (горький, кислый, сладкий, солёный) и т.д.

Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием языка. Язык - это знаковая система для представления информации, обмена информацией. Запахи, вкусовые и осязательные ощущения не сводятся к каким-то знакам, не могут быть переданы с помощью знаков, хотя, безусловно, несут информацию, поскольку мы их запоминаем, узнаем. Такую информацию называют образной информацией. К ней относится также информация, воспринимаемая через зрение и слух, но не сводящаяся к языкам (шум ветра, пение птиц, картины природы, живопись).

Таким образом, живое существо своими органами чувств воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Свойства информации: доступность, достоверность, понятность, актуальность, ценность, полнота, краткость, точность.

С давних времен люди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями.

Способы передачи информации: письмо с гонцом, барабанный бой (в африканских джунглях), флажковая азбука,  костровые сигналы.

Хранение 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.

Обработка информации – это любое преобразование информации из одного вида в другой, производимое по строгим формальным правилам.

Входная (исходная) информация – информация, которую получает человек или устройства. Выходная (новая) информация – информация, которая получается после обработки человеком или устройством.

Действия, выполняемые с информацией (передача, хранение, обработка) называются информационными процессами. Процесс передачи информации всегда двусторонний: есть источник, и есть приемник информации. Каждый человек постоянно переходит от роли источника к роли приемника информации. Ему почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации, и помогают ему в этом разнообразные технические устройства, в том числе - компьютер (ЭВМ).

Информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной форме, называется символьной (или знаковой) информацией.

Для плодотворного использования возможностей персонального компьютера в профессиональных областях деятельности специалисту следует знать, что означают распространенные термины «бит», «байт», «файл» и прочие,  уметь работать с операционной системой Windows, владеть технологиями подготовки текстовых и мультимедийных документов, освоить работу с электронными таблицами, базами данных и специализированными профессиональными программами, что позволит автоматизировать утомительные расчеты и облегчить работу с массивами информации.

При передаче и хранении информации с помощью различных технических устройств информацию следует рассматривать как последовательность знаков (символов, кодов цветов точек изображения), не рассматривая ее содержание.

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)

Например, число 100 → 11001002

Бит – наименьшая единица измерения объема информации. Группа из 8 битов информации называется байтом. Если бит - минимальная единица информации, то байт ее основная единица. Существуют производные единицы информации: килобайт (кбайт, кб), мегабайт (Мбайт, Мб), гигабайт (Гбайт, Гб), терабайт (Тбайт, Тб).

1 кб = 1024 байта =2¹⁰ (1024) байтов.

1 Мб = 1024 кбайта =2²⁰ (1024´1024) байтов.

1 Гб = 1024 Мбайта =2³⁰ (1024´1024´1024) байтов.

1 Тб = 1024 Гбайта =2⁴⁰ (1024´1024´1024´1024) байтов.

Эти единицы чаще всего используют для указания объема памяти ПК.

Контрольные вопросы к лекции:

1.    Дайте определения следующим терминам: «информация», «информационные технологии».

2.    Перечислите свойства информации.

3.    В каком виде может существовать информация ?

4.    Единицы измерения объема информации.

5.    Основные понятия информационного процесса.

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                  Подготовить презентационные материалы по теме «Значение информационных технологий в подготовке специалистов».

2.                  Подготовить сообщение на тему «Информационные процессы в медицине», «Информационные процессы в коммерческой деятельности».

Лекция 2

Тема 1.2. Информационные процессы и технологии.

Цель: Познакомиться с основными понятиями информационных систем и информационных технологий

План лекции:

1.                  Основные термины и понятия и классификация информационных технологий.

2.                  Понятие и классификация информационной системы.

3.                  Состав и характеристика качества информационных систем.

Люди придумали много устройств для передачи и приема информации: телевизор, радио, телеграф, телефон, ЭВМ и т.д.

Что же такое информационные технологии?

Информационные технологии (ИТ)– это совокупность методов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распределение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов.

Технология – реализация полученных знаний в процессе создания и использования материальных и духовных ценностей. Термин «информационная технология» получил распространение сравнительно недавно и включает в себя методы обработки информации, как результат сочетания технических возможностей вычислительной техники, электросвязи, информатики, направленных на сбор, накопление, анализ, доставку информации потребителям независимо от расстояния и объемов, на автоматизацию рутинных операций и подготовку аналитической информации для принятия решения.

Информационные технологии в экономике, управлении и других сферах базируются на аппаратных средствах и программных продуктах. Аппаратные средства относятся к числу опорных технологий, т.е. могут применяться в любых сферах человеческой деятельности.

Областями применения ИТ являются системы поддержки деятельности людей (управленческой, коммерческой, производственной), потребительская электроника и разнообразные услуги – связь, развлечения.

Цель ИТ– производство информации для ее последующего анализа и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Современная информационная технология (ИТ) – обработка информации с помощью персонального компьютера и современного программного обеспечения.

Основу современных ИТ составляют три технических достижения:

1) развитие среды накопления информации на машиночитаемых носителях (флэш-картах, магнитных дисках, картах памяти, лазерных компакт дисках, магнитных лентах),

2) развитие средств связи, обеспечивающих доставку информации практически в любую точку земного шара без ограничений во времени и расстоянии.

3) возможность автоматизированной обработки информации с помощью компьютера.

Особое место в современных ИТ занимает персональный компьютер, т.к. имеет ряд важных характеристик: надежность, основанная на блочном исполнении узлов компьютера, малые габариты и вес, информационный комфорт – компьютер полностью находится в распоряжении пользователя, простота работы, связанная с понятным интерфейсом (интерфейс – способ общения программы с пользователем), возможность легко наращивать аппаратные и программные ресурсы, сто позволяет создавать системы соответствующие профессиональным требованиям пользователя, большое количество готовых программных средств, которые используются в профессиональной деятельности.

Основные принципы ИТ:

-          интерактивный (диалоговый) режим работы с ПК;

-          интеграция с другими программными продуктами;

-          гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач.

Информационные технологии классифицируются по следующим признакам:

По способу реализации в автоматизированных информационных системах (АИС) делятся:

-          традиционные ИТ – существовали в условиях централизованной обработки данных до периода массового использования компьютеров,

-          современные ИТ – связаны в первую очередь с информационным обеспечением процесса управления и обработки информации в режиме реального времени с использованием компьютеров.

По степени охвата задач управления делятся:

-          электронная обработка данных,

-          автоматизация функций управлении,

-          поддержка принятия решения,

-          электронный офис,

-          экспертная поддержка.

По классам реализуемых технологических операций делятся: технологии обработки текстовой информации, табличной информации, обработки графических объектов, систем баз данных, обработки гипертекстовой информации, мультимедийных систем.

По типу пользовательского интерфейса делятся:

-          диалоговые – предоставляют пользователю неограниченную возможность доступа к хранящейся в системе информации в реальном режиме времени,

-          сетевая – предоставляет пользователю средства теледоступа к территориально распределенным и вычислительным ресурсам через развитые средства связи.

Информационная система (ИС) — это совокупность механизмов и устройств, обеспечивающих полное выполнение информационного процесса. ИС представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работника любой профессии информацией для реализации функции управления.

Информационные системы можно классифицировать:

По вариантам использования компьютерных сетей (архитектуре) делятся:

-          локальные -работающие на одном электронном устройстве, не взаимодействующем с сервером или другими устройствами;

-          распределенные - децентрализованные системы в гетерогенной многосерверной сети;

-          глобальные (клиент-серверные) ИС - работающие в локальной или глобальной сети с единым сервером.

По обслуживаемой предметной области: экономические, бухгалтерский учет, банковская деятельность, коммерческая деятельность, налоговая деятельность, медицина.

По назначению:

Информационно-управляющие системы — это системы для сбора и обработки информации, необходимой для управления организацией, предприятием, отраслью.

Системы поддержки принятия решений предназначены для накопления и анализа данных, необходимых для принятия решений в различных сферах деятельности людей.

Информационно-поисковые системы — это системы, основное назначение которых поиск информации, содержащейся в различных базах данных, различных вычислительных системах, разнесенных, как правило, на значительные расстояния.

Информационно-справочные системы — это автоматизированные системы, работающие в интерактивном режиме и обеспечивающие пользователей справочной информацией.

Системы обработки данных — это класс информационных систем, основной функцией которых являются обработка и архивация больших объемов данных.

Информационная система обладает свойствами:

-          делимость – систему можно представлять из различных самостоятельных составных частей – подсистем (возможность выделения подсистем упрощает анализ, разработку, внедрение и эксплуатацию ИС);

-          целостность указывает на согласованность функционирования подсистем в системе в целом.

Классификация информационных систем по структуре аппаратных средств:

-          Однопроцессорные ИС строятся на базе одного процессора компьютера, тогда как многопроцессорные системы используют ресурсы  нескольких  процессоров.

-          Многомашинные системы представляют собой вычислительные комплексы. В сосредоточенных вычислительных системах весь комплекс оборудования, включая терминалы пользователей, сосредоточен в одном месте, поэтому для связи между отдельными компьютерами системы не требуется применение системы передачи данных.

-          Системы с удаленным доступом (с телеобработкой) обеспечивают связь между терминалами пользователей и вычислительными средствами методом передачи данных по каналам связи (с использованием систем передачи данных).

-          Вычислительные сети — это взаимосвязанная совокупность территориально рассредоточенных систем обработки данных, средств и систем связи и передачи данных, обеспечивающая пользователям дистанционный доступ к вычислительным ресурсам и коллективное использование этих ресурсов.

Классификация информационных систем по режиму работы:

Если рассматривать используемый режим функционирования информационных систем, то можно выделить однопрограммный и мультипрограммный режимы вычислительной системы.

По характеру обслуживания пользователей:

-          пакетная обработка — это обработка данных или выполнение заданий, накопленных заранее таким образом, что пользователь не может влиять на обработку, пока она продолжается. Она может вестись как в однопрограммном, так и в мультипрограммном режимах.

-          в режиме индивидуального пользования все ресурсы системы предоставляются в распоряжение одного пользователя,

-          в режиме коллективного пользования возможен одновременный доступ нескольких независимых пользователей к ресурсам вычислительной системы. Коллективное пользование в режиме запрос-ответ предполагает, что система обслуживает запрос каждого пользователя без прерываний.

Классификация ИС по характеру взаимодействия с пользователями:

Диалоговый режим - человек взаимодействует с системой обработки информации, при этом человек и система обмениваются информацией в темпе, соизмеримом с темпом обработки информации человеком.

Интерактивный режим — это режим взаимодействия человека и процесса обработки информации, выражающийся в разного рода воздействиях на этот процесс, предусмотренных механизмом управления конкретной системы и вызывающих ответную реакцию процесса.

По особенностям функционирования информационной системы во времени выделяют режим реального времени — режим обработки информации, при котором обеспечивается взаимодействие системы обработки информации с внешними по отношению к ней процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов.

Состав и характеристика качества информационных систем.

Элементарные операции информационного процесса включают: сбор, преобразование информации, ввод в компьютер; передачу информации; хранение и обработку информации; предоставление информации пользователю.

Можно выделить две основные группы характеристик, которые нужно принимать во внимание при анализе качества информационных процессов: временные характеристики и характеристики качества результирующей информации на выходе информационного процесса.

К показателям временных свойств информационных процессов относятся:

-          среднее время и дисперсия времени выполнения информационного процесса (среднее время реакции информационной системы на запрос пользователя);

-          продолжительность временного интервала, в течение которого информационный процесс завершается с заданной вероятностью.

Качество информационных систем характеризуется:

-          достоверностью данных — свойством данных не содержать скрытых ошибок;

-          целостностью данных — свойством данных сохранять свое информационное содержание;

-          безопасностью данных — защищенностью данных от несанкционированного доступа к ним.

Информационная система включает в себя информационную среду и информационные технологии, определяющие способы реализации информационных процессов.

Информационная среда — это совокупность систематизированных и организованных специальным образом данных и знаний.

Итак, мы рассмотрели основные термины и понятия информационной технологии, провели классификацию информационных систем, изучили структуру информационного процесса, а также характеристики и показатели качества информационных процессов.

Контрольные вопросы к лекции.

1.    Сформулируйте понятие информационные технологии, современной ИТ.

2.    Приведите классификацию ИС и ИТ.

3.    Состав и характеристика качества информационных систем

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                 Выполнить в виде блок-схемы классификацию информационных технологий и информационных систем.

2.                 Используя Интернет, справочники, рекламу, собрать информацию об ИТ и ИС, применяемых в выбранной вами профессиональной области деятельности.

Лекция 3

Тема 1.3. Средства информационных и коммуникационных технологий

Цель: Знакомство с развитием и классификацией технических средств и информационных ресурсов.

План лекции:

1.                  Этапы развития технических средств и информационных ресурсов

2.                  Классификация средств обработки информации.

3.                  Классификация персональных компьютеров.

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», который 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». В 1642 году, 19-ти летний Блез Паскаль 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», который уже мог выполнять и деление.

Счётная машина на паровом двигателе

В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж, декан кафедры математики Кембриджского университета, разработал проект вычислительной машины, в основе которого лежал принцип программного управления и 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).

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. ЭВМ К. Цузе была создана для шифровки и дешифровки секретных военных сообщений и работала уже в конце 30-х годов и продолжала работать до 1953 года. Машина Дж. Атанасова служила для решения физических задач. Электромеханические машины Атанасова и Цузе можно отнести к машинам «нулевого» поколения. Их главным компонентом было электромеханическое реле.

Развитие электронных вычислительных машин можно условно разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ), которые имеют свои характерные особенности.

Первый этап (ЭВМ первого поколения) – до конца 50-х годов XX века. Точкой отсчета эры ЭВМ считают 1946 год, когда был создан первый электронный компьютер ЭНИАК (ElectronicNumericalIntegratorandComputer). Вычислительные машины этого поколения строились на электронных лампах.

Второй этап (ЭВМ второго поколения) – до середины 60-х годов XX века. Развитие электроники привело к изобретению в 1948 г. нового полупроводникового устройства – транзистора, который заменил лампы. Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также к увеличению надежности и производительности

Третий этап (ЭВМ третьего поколения) – до начала 70-х годов XX века. Элементной базой в ЭВМ третьего поколения являются интегральные схемы. Машины третьего поколения – это семейство машин с единой архитектурой, т.е. программно-совместимых. Они имеют развитые операционные системы, обладают возможностями мультипрограммирования..

Четвертый этап (ЭВМ четвертого поколения). Этот этап условно делят на два периода: первый – до конца 70-х годов и второй – с начала 80-х годов по настоящее время.

В первый период успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов.

В 1971 г. был изготовлен первый микропроцессор – большая интегральная схема, в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. Благодаря ОС, обеспечивающей простоту общения с этой ЭВМ, большой библиотеки прикладных программ по различным отраслям человеческой деятельности. С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Для этого периода характерно широкое применение систем управления базами данных, компьютерных сетей, систем распределенной обработки данных.

Классификация средств обработки информации

Существуют различные системы классификации электронных средств обработки информации: по архитектуре, по производительности, по условиям эксплуатации, по количеству процессоров, по потребительским свойствам и т. д. Один из наиболее ранних методов классификации – классификация по производительности и характеру использования компьютеров. В соответствии с этой классификацией компьютерные средства обработки можно условно разделить на следующие классы:

-                   микрокомпьютеры;

-                   мэйнфреймы;

-                   суперкомпьютеры.

Микрокомпьютеры. Первоначально определяющим признаком микрокомпьютера служило наличие в нем микропроцессора, т. е. центрального процессора, выполненного в виде одной микросхемы. Современные модели микрокомпьютеров обладают несколькими микропроцессорами. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

Мэйнфреймы. Предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест. Несколько мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

Суперкомпьютеры. Это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 МФЛОПС (МФЛОПС – сто миллионов операций в секунду). Они называются сверхбыстродействующими. Создать такие высокопроизводительные ЭВМ по современной технологии на одном микропроцессоре не представляется возможным. Поэтому суперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем.

Персональные компьютеры (ПК) – это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные вычислительные машины – от дешевых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем емкостью в десятки гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.

Классификация персональных компьютеров.

Персональные компьютеры по конструктивным особенностям подразделяются:

-          на стационарные (настольные);

-          переносные - портативные (Laptop), блокноты (Notebook), карманные (Palmtop).

Причин использования персональных компьютеров (ПК) в профессиональной деятельности может быть множество, и в зависимости от целей и решаемых задач для автоматизации рабочего места специалиста выбирается определенный тип компьютера. Если вы бухгалтер, то желание автоматизировать трудоемкий бухгалтерский учет может быть причиной приобретения настольного ПК. Менеджеру, работа которого связана с разъездами, подойдет ноутбук для качественного оформления договоров и облегчения работы с клиентской базой данных. Желание автоматизировать учет товаропотоков приведет коммерсанта к мысли о приобретении мобильного карманного компьютера.

Все компьютеры можно разделить на несколько категорий:

-          базовые настольные ПК — универсальные настольные ПК;

-          мобильные компьютеры — карманные (ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК (ноутбуки), а также носимые (надеваемые) компьютеры и телефоны-компьютеры;

-          специализированные  ПК — сетевые компьютеры, рабочие  станции и серверы высокого уровня;

-          суперкомпьютерные системы.

Каждой категории компьютеров соответствует своя специфичная программно-аппаратная инфраструктура.

Контрольные вопросы к лекции:

1.         Какую роль играла и играет информатизация в развитии общества?

2.         Какие новые информационные возможности открыли перед обществом средства связи?

3.         Как это повлияло на экономическое развитие общества?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.         Нарисовать схему расположения компьютеров в кабинете.

2.         Подберите материал для выполнения «Плакат-схема. История развития информационного общества». Иллюстрации подберите в Интернете.

3.         Выполнить реферат «Развитие электронных вычислительных машин».

Лекция 4

Тема 1.4. Основные информационные процессы и их реализация.

Цель: Знакомство с основными принципами обработки информации

План лекции:

1.                  Принципы обработки информации.

2.                  Арифметические и логические основы работы компьютера.

3.                  Алгоритмы и способы их описания.

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). Сложное 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 AÚВ истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:

A	В	AÚB
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

A	¬А
false	true
true	false

Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬А) и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид

Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец.

В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличии от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации.

Алгоритм обладает следующими свойствами.

-                   Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.

-                   Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.

-          Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.

-          Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.

-          Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

Способы описания алгоритмов

-          словесный (на естественном языке);

-          графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы);

-          программный (с помощью языков программирования)

Контрольные вопросы к лекции:

1.         Основные понятия алгебры логики?

2.         Свойства алгоритма?

3.         Основные элементы блок-схем?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.         Выполнить задания с использованием таблиц истинности.

2.         Составить блок-схему алгоритма.

Лекция 5-6

Тема 1.5. Техническая база информационных технологий

Цель: Знакомство со средствами обработки информации.

План лекции:

1.                  Общая схема персонального компьютера.

2.                  Базовая конфигурация компьютеров.

3.                  Устройства ПК и назначение основных частей.

4.                  Внешние устройства, подключаемые к компьютеру.

5.                  Основные характеристики компьютеров.

6.                  Виды программного обеспечения компьютеров

Универсальные настольные ПК - это устройство, для  набора текстов; для проведения бухгалтерского учета и управления финансами организации; для работы с клиентской базой данных, а также различные расчетов, рисования, прослушивания музыки, просмотров фильмов, обмена посланиями по электронной почте или прогулки по всемирной сети Интернет.

Общая схема компьютера

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура– предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору).

Базовая конфигурация компьютеров.

Персональный компьютер (ПК) – универсальная техническая система. Его конфигурацию можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства: системный блок; монитор; клавиатура; мышь.

Самая важная часть компьютера — системный блок, содержащий процессор и оперативную память (memory), — сердце и мозг ПК, жесткий диск, или винчестер (HDD — harddiskdrive), диско- вод (FDD — floppydiskdrive), CD-ROM и несколько, так называемых, портов (COM, LPT, USB —port) — плат, снабженных разъемами для присоединения к компьютеру дополнительных устройств: для печати — принтера, для связи с другими компьютерами — модема, для ввода изображений в компьютер — сканера и некоторых других устройств.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные функциональные компоненты компьютера. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, - внешними.

Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными. В системном блоке находится процессор. По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (bigtower), среднеразмерный (miditower) и малоразмерный  (minitower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim). Таким образом, системный блок это корпус-оболочка для жизненно важных органов компьютера, таких как блок питания, материнская или системная плата, процессор, жесткий диск (винчестер), оперативная память, видеокарта, оптический привод (CD,DVD) и т.д., об этом мы поговорим в следующей статье.

Системные блоки между собой могут отличаться такими характеристиками:- цвет (белые, серые, чёрные, серебристые); тип (MiniTower, Midl или MidiTower, BigTower); вид (вертикальные и горизонтальные); форм-фактор (стандарт технического изделия, описывающий совокупность его технических параметров, например форму, размер, положение и типы разъёмов, требований к вентиляции, напряжениям и прочих параметров).

Корпуса ПК поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса.

Монитор – устройство визуального представления данных (устройство вывода). Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Сейчас наиболее распространены мониторы  плоские жидкокристаллические (ЖК).

Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы. Разрешающая способность монитора выражается количеством элементов изображения по горизонтали и вертикали. Элементами графического изображения считаются точки – пиксели. Элементами текстового режима также являются символы. Существуют мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT) и 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.

Частоту регенерации (обновления) изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. У ЖК-мониторов изображение более инерционно, так что мерцание подавляется автоматически. Для них частота обновления в 75 Гц уже считается комфортной.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время существуют общепризнанные международные стандарты, которые определяют качество изображения по таким параметрам как яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия. Стандарты ограничивают уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте TCO-95.

Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых(знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Функции клавиатуры не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) в составе базовой системы ввода-вывода, и поэтому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.

1) набор алфавитно-цифровых клавиш;

2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;

3) клавиши управления курсором;

4) малую цифровую клавиатуру.

Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключение). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPSLOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом автоматически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.

Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между различными раскладками выполняются программным образом – это одна из функций операционной системы.

Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. В связи с тем, что ими приходится пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер. К ним относятся рассмотренные выше клавиши SHIFT и ENTER, регистровые клавиши ALT и CTRL (их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд), клавиша TAB (для ввода позиций табуляции при наборе текста), клавиша ESC (от английского слова Escape) для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша BACKSPACE для удаления только что введенных знаков (она находится над клавишей ENTER и часто маркируется стрелкой, направленной влево).

Служебные клавиши PRINTSCREEN, SCROLLLOCK и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функции, зависящие от действующей операционной системы.

PRINTSCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).

SCROLLLOCK – переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.

PAUSE/BREAK – приостановка / прерывание текущего процесса.

Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровой панели. Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления позволяют управлять позицией ввода.

Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.

PAGEUP/PAGEDOWN – перевод курсора на одну страницу вверх или вниз. Понятие «страница» обычно относится к фрагменту документа, видимому на экране. В графических операционных системах (например Windows) этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне. Действие этих клавиш во многих программах может быть модифицировано с помощью служебных регистровых клавиш, в первую очередь SHIFT и CTRL. Конкретный результат модификации зависит от конкретной программы и / или операционной системы.

Клавиши HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

Традиционное назначение клавиши INSERT состоит в переключении режима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.

Клавиша DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для использования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу-переключатель NUMLOCK (о состоянии переключателей NUMLOCK, CAPSLOCK и SCROLLLOCK можно судить по светодиодным индикаторам, обычно расположенным в правом верхнем углу клавиатуры).

Координатные устройства ввода- манипуляторы для управления работой курсора (мышь, трекбол, тачпад, джойстик) Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую устройство с двумя-тремя кнопками, колесиком. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

В отличие от клавиатуры мышь не является стандартным органом управления, и персональный компьютер не имеет для нее выделенного порта. Для мыши нет и постоянного выделенного прерывания, а базовые средства ввода и вывода не содержат программных средств для обработки прерываний мыши. В связи с этим в первый момент после включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. Драйвер мыши предназначен для интерпретации сигналов, поступающих через порт. Кроме того, он обеспечивает механизм передачи информации о положении и состоянии мыши операционной системе и работающим программам. Драйвер устанавливается либо при первом подключении мыши, либо при установке операционной системы компьютера

Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. В отличие от клавиатуры мышь не может напрямую использоваться для ввода знаковой информации – ее принцип управления является событийным. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер устанавливает, когда произошло событие и в каком месте экрана в этот момент находился указатель. Эти данные передаются в прикладную программу, с которой работает пользователь в данный момент. По ним программа может определить команду, которую имел ввиду пользователь, приступить к ее исполнению.

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши), функции правой и левой кнопок, а также чувствительность к двойному нажатию (максимальный интервал времени, при котором два щелчка кнопкой мыши расцениваются как один двойной щелчок).

Устройство ввода используется для ввода данных или команд в компьютер. Ниже перечислены некоторые устройства ввода:

-          мышь и клавиатура,

-          цифровой фотоаппарат и цифровая видеокамера,

-          устройство биометрической аутентификации,

-          сенсорный экран,

-          сканер.

Цифровые фотоаппараты и видеокамеры формируют любые изображения сразу в компьютерном формате, создают изображения, которые можно хранить на магнитных носителях. Это изображение хранится в виде файла, который можно отображать, распечатывать или изменять.

Сенсорный экран – это чувствительный экран, имеет прозрачную панель, реагирующую на давление. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах. Компьютер получает те или иные инструкции в зависимости от места на экране, до которого дотрагивается пользователь.

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.

Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов. Существуют планшетные и ручные сканеры. Сканер оцифровывает изображение или документ. Оцифрованное изображение хранится в виде файла, который можно отображать, распечатывать или изменять. Устройство считывания штрих-кода — это разновидность сканера, который считывает штрих-код, являющийся универсальным кодом товара (UPC). Он широко используется для получения данных о ценах и материальных потоках.

Наиболее распространенными устройствами ввода являются мышь и клавиатура. Мышь используется для перемещения по графическому пользовательскому интерфейсу (GUI). Клавиатура используется для ввода текстовых команд, управляющих компьютером.

Устройство вывода используется для представления информации с компьютера пользователю:

-          мониторы и проекторы,

-          принтеры, сканеры и факс-машины,

-          динамики и наушники.

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.

Основные характеристики ПК:

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). 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.

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

Виды программного обеспечения

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 видео-тренажеры, программы цифровой обработки звука и т. д.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Общая схема персонального компьютера.

2.                  Базовая конфигурация компьютеров.

3.                  Устройства ПК и назначение основных частей.

4.                  Внешние устройства, подключаемые к компьютеру.

5.                  Основные характеристики компьютеров.

6.                  Виды программного обеспечения компьютеров

Практические задания для самостоятельной работы:

1.    На что надо обратить внимание при приобретении ПК?

2.    Из каких компонентов состоит настольный ПК?

3.    Перечислите виды и достоинства мобильных компьютеров.

4.    Подготовить призентационный материал по устройства ввода и вывода информации.

5.    Составить кроссворд по изученной теме.

Лекция 7

Раздел 2. Технические и программные средства обработки информации

Тема 2.1. Технические средства информации.

Цель: Ознакомление с техническими средствами информации

План лекции:

1.                  Классификация технических средств информации.

2.                  Устройства обработки информации. Периферийные устройства.

3.                  Компьютер - исполнитель команд.

4.                  Программный принцип работы компьютера.

5.                  Принципиальная схема компьютеров. Структура (архитектура) современных компьютеров.

Главный объект, с которым работает любой компьютер – это информация. Как и человек, компьютер обрабатывает разного рода информацию: текст, графику, звук, видео и т.д. В представлении компьютера информация – это вереница из нулей и единиц. Человеку в таком виде воспринимать информацию нереально.

Технические средства информатизации– это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.

Все технические средства информатизации в зависимости от выполняемых функций можно разделить на шесть групп:

-                   Устройства ввода информации :текста (клавиатура); местоуказания (мышь, световое перо, трекбол, графический планшет, джойстик); мультимедиа (графика (сканер и цифровая фотокамера), звук (магнитофон, микрофон), видео (веб-камера, видеокамера).

-                   Устройства вывода информации: текста (монитор); мультимедиа (графика (принтер, плоттер), звук (наушники, акустические системы), видео (видеомагнитофон, видеокамера).

-                   Устройства обработки информации: микропроцессор; сопроцессор.

-                   Устройства передачи и приема информации: модем; сетевая карта.

-                   Многофункциональные устройства: устройства копирования; устройства размножения; издательские системы.

-                   Устройства хранения информации HDD - hard disk drive - накопители на жёстких магнитных дисках – «винчестеры»; SDD - solid state drive - твердотельный накопитель; карты памяти и flash-диски; внешние диски.

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных.  Устройства хранения информации делятся на 2 вида:

-          внешние (периферийные) устройства

-          внутренние устройства

К внешним устройствам относятся магнитные диски, CD, DVD, BD, cтримеры, жесткий диск, а также флэш-карта. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти.

Внешние:

-          НГМД (накопитель на гибких магнитных дисках), практически не используется.

-          НЖМД (накопитель на жестких магнитных дисках) -это прочный металлический корпус, полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, экранирует накопитель от электромагнитных помех. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним.

Основные параметры жесткого диска:

·      Емкость – винчестер имеет объем от 40 Гб.

·      Скорость чтения данных.

·      Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку.

·      Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов.

·      Размер кэш-памяти – быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую ПК помещает наиболее часто используемые данные. Винчестер имеет свою кэш-память.

·      Фирма-производитель. Например, Fujitsu, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. Каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

-          Стримеры– устройства записи на магнитную ленту. Однако возможности этой технологии, как по емкости, так и по скорости, сильно ограничены физическими свойствами носителя. Стример по принципу действия очень похож на кассетный магнитофон. Данные записываются на магнитную ленту, протягиваемую мимо головок. Недостатком стримера является слишком большое время последовательного доступа к данным при чтении. Емкость стримера достигает нескольких Гбайт, что меньше емкости современных винчестеров, а время доступа во много раз больше

-          Flash-карта - Устройства, выполненные на одной микросхеме (кристалле) и не имеющие подвижных частей, основаны на кристаллах электрически перепрограммируемой флэш-памяти. Физический принцип организации ячеек флэш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по интерфейсу и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

-                   USB Flash Drive – последовательный интерфейс USB с пропускной способностью от 12 Мбит/с или его современный вариант USB 2.0, USB 3.0 Сам носитель заключен в обтекаемый компактный корпус. Основные параметры - емкость и скорость работы. Может служить не только «переносчиком» файлов, но и работать как обычный накопитель – с него можно запускать приложения, воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы.

PC Card (PCMCIA ATA) – основной тип флэш-памяти для компактных компьютеров

Miniature Card (MC) – карточка флэш-памяти, предназначена в основном для карманных компьютеров, мобильных телефонов и цифровых фотокамер.

xD Picture Card (extreme Digital) является новым типом флэш-памяти, разработанным компанией Toshiba специально для цифровых фотоаппаратов.

Оптические CD, DVD, BD CD (Compact Disc)- оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей).

DVD (Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск – тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 байт информации. Спецификаций DVD-ROM рассматривает диски и технологию DVD в качестве средства хранения компьютерных данных, обладающего громадной емкостью. DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

-          DVD-видео — содержат фильмы (видео и звук);

-          DVD-Audio — содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);

-          DVD-Data — содержат любые данные;

-          смешанное содержимое.

BD (Blu-ray - англ. blue ray — синий луч и disc — диск) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. В новой технологии появились кардинальные изменения в логической структуре диска, стоимости и других параметрах.

Магнитно-оптические диски — носители информации, сочетающие свойства оптических и магнитных накопителей. В последнее время все более широкое признание получает магнитооптическая технология, которая использует магнитные и оптические механизмы записи и чтения; все чаще магнитооптические накопители используются для хранения больших объемов информации.

2 К внутренним устройствам относятся оперативная память, кэш-память, CMOS-память, BIOS. Главным достоинством является скорость обработки информации. Но в то же время устройства внутренней памяти довольно дорогостоящи.

-          Оперативная память(ОП)

-          Кэш-память

-          CMOS-память

-          BIOS

Как следует из приведенной выше классификации, большая часть современных технических средств информатизации в той или иной мере связана с ЭВМ – персональными компьютерами (ПК).

Основные (стандартные) устройства:

-          системный блок;

-          монитор;

-          клавиатура.

Устройства ввода и вывода являются непременным и обязательным элементом любой ЭВМ, начиная с самой первой и заканчивая современными ПК, поскольку именно эти устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с вычислительной системой.

Устройства ввода: сканер, дигитайзер, цифровая фотокамера, графический планшет.

Устройства вывода: принтер, графопостроитель.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ): дисководы для работы с магнитными и лазерными дисками, стример.

Устройства управления: мышь, трекбол, контактная панель, джойстик.

Устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации в/из ПЭВМ: модем, звуковая приставка, сетевая плата. Все устройства ввода/вывода персонального компьютера относятся к периферийным устройствам, т.е. подключаемым к микропроцессору через системную шину и соответствующие контроллеры.

Главным устройством ПК является микропроцессор, обеспечивающий в наиболее общем случае управление всеми устройствами и обработку информации. Для решения специфических задач ПК оснащаются сопроцессорами. Эти устройства относятся к устройствам обработки информации.

Устройства передачи и приема информации (или устройства связи) являются непременными атрибутами современных информационных систем, которые все больше приобретают черты распределенных информационных систем, в которых информация хранится не в одном месте, а распределена в пределах некоторой сети.

Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, преобразующее информацию в такой вид, в котором ее можно передавать по телефонным линиям связи. Внутренние модемы имеют PCI-интерфейс и подключаются непосредственно к системной плате. Внешние модемы подключаются через порты COM или USB.

Сетевой адаптер (сетевая плата) – электронное устройство, выполненное в виде платы расширения (может быть интегрирован в системную плату) с разъемом для подключения к линии связи.

Устройства хранения информации занимают не последнее место среди всех технических средств информатизации, поскольку используются для временного (непродолжительного) или длительного хранения обрабатываемой и накапливаемой информации.

Многофункциональные устройства стали появляться сравнительно недавно. Отличительная особенность этих устройств заключается в сочетании целого ряда функций (например, сканирование и печать или печать и брошюровка печатных копий, и т.д.) по автоматизации действий пользователя.

Основные компоненты системного блока

Корпус системного блока обычно имеет один из двух вариантов исполнения: настольный вариант горизонтального типа (Desktop) и настольный вариант вертикального типа - башня. Последний имеет модификации: Tower, MinuTower, ATX (используется в последних моделях ПЭВМ) и пр.

Системный блок содержит: системную плату, дисковод для работы с гибкими дисками (НГМД), жесткий диск, порты ввода-вывода (разъемы), блок питания, громкоговоритель.

Основным элементом является системная плата. На системной плате располагаются: микропроцессор; сопроцессор (может отсутствовать); модули оперативной памяти; микросхемы быстрой памяти (КЭШ); микросхема базовой системы ввода-вывода (BIOS); системная шина; адаптеры и контроллеры (платы расширения), управляющие работой различных устройств (дисководами, монитором, клавиатурой, мышью и т.д.). На ней расположено большое количество внутренних и внешних разъемов и различных вспомогательных микросхем. Тип чипсета, наряду с количеством и назначением разъемов, является основной характеристикой материнской платы.

Микропроцессор (процессор, МП) - это микросхема, которая производит все арифметические и логические операции, осуществляет управление всем процессом решения задачи по заданной программе. По мере развития технологий производства микросхем и совершенствования архитектуры компьютеров все больше функций центрального процессора, особенно управляющих, передается другим устройствам, являющимся, специализированными процессорами. Наиболее мощным из таких специализированных процессоров является графический процессор, контроллеры. Они выполняют обработку данных параллельно с центральным процессором.

Главные характеристики процессора:

Разрядность. Микропроцессор, как и любое устройство ЭВМ, работает лишь с двоичными числами. Максимальная длина (количество разрядов) такого числа, которое может обрабатывать микропроцессор, есть его разрядность.

Тактовая частота. Такт - время выполнения процессором элементарной внутренней операции. Тактовая частота (ТЧ) - это количество тактов, выполняемых процессором в секунду.

Платы и микросхемы запоминающих устройств (ЗУ).

Запоминающие устройства предназначены для хранения программ и данных и делятся на несколько видов: оперативные (ОЗУ), кэш-память, постоянные (ПЗУ), внешние.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - неотъемлемая часть любой ЭВМ. Это быстродействующее ЗУ сравнительно небольшого объема, реализованное в виде набора микро микросхем. Именно в ОЗУ хранится выполняемая процессором в теку текущий момент программа и необходимые для нее данные. Она представляет собой модули памяти, состоящие из электронных микросхем и вставляемые в разъемы {слоты) на материнской плате. Эта память является энергозависимой, и ее содержимое теряется при выключении компьютера. Характеристики основной памяти заметно совершенствуются по мере развития технологии.

Характеристики ОЗУ: объем памяти; время выборки данных из ОЗУ.

Кэш-память. Это сверхбыстродействующее ОЗУ Используется для ускорения операций в памяти ПЭВМ. В кэш-память записывается та часть информации из ОЗУ, с которой процессор работает в данный момент.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Эта часть памяти доступна лишь для чтения данных и программ. В IBM-совместимых ПЭВМ ПЗУ реализовано отдельной микросхемой, в нем хранится часть операционной системы - базовая система ввода-вывода (BIOS). Она обеспечивает включение ПЭВМ в работу и тестирование его устройств.

Системная шина, шины - комплекс проводных каналов связи, соединяющих различные компоненты системной платы ПЭВМ. Конструктивно выполнены заодно с платой.

Разъемы плат расширения, Порты.

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 Чарльза Бэббиджа(середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего следующие общие принципы:

1.                  Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

2.                  Принцип однородности памяти. Программа и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

3.                  Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступа любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к заполненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использование присвоенных имен.

Структуру (архитектуру) современных компьютеров называют неймановской.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое технические средства информатизации?

2.                  Классификация технических средств информации.

3.                  Что такое периферийные устройства.

4.                  Что такое магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры строения ПК.

5.                  Что такое неймановская структуру компьютеров.

Практические задания для самостоятельной работы:

1.         Изобразите структуру (архитектура) современных компьютеров.

2.         Подготовьте презентационный материал или сообщение по теме «Внешние и внутренние устройства хранения информации».

3.         Подготовьте презентационный материал по теме «Основные компоненты системного блока»

Лекция 8

Тема 2.2. Операционные системы

Цель: Изучить основные понятия и работу операционной системы.

План лекции:

1.                  Операционные системы и их назначение.

2.                  Основные семейства операционных систем

3.                  Понятие каталога и организация файлов на диске

4.                  Файловая структура диска.

5.                  Операционные системы семейства Microsoft Windows

6.                  Основные понятия, концепции ОС: системные вызовы, прерывания и исключительная ситуация.

Операционные системы и их назначение

Операционная система (англ. operatingsystem) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера — это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций. ОС скрывает от пользователя сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, переда­ет им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Основные семейства операционных систем

Существует несколько видов операционных систем. Одной из наиболее распространённых операционных системам для персональных компьютеров и серверов является ОС семейства Microsoft Windows.

Понятие каталога и организация файлов на диске

Для грамотного использования ОС необходимо знать следующее:

-          понятие дискового файла и правила задания имен файлов

-          понятие файловой структуры диска

-          основы взаимодействия с ОС (интерфейс пользователя)

Имена устройств и файлов

При работе с ОС типа Windows пользователю многократно приходится обращаться к внешней дисковой памяти. Для этого он должен уметь указывать необходимое ему устройство. Каждому дисковому накопителю присваивается свое имя следующим образом:

-          A: и  B:  - для устройств работы с дискетами

-          C: - для жесткого диска

Во многих случаях жесткий диск удобно разбить на самостоятельные части (разделы), присвоив каждой части свое имя C:, D:, E:, F: и т.д. по алфавиту. При использовании сетевых дисков на сервере им также присваиваются имена, которыми могут быть любые неиспользованные буквы английского алфавита. При работе с компакт-диском используется имя, обозначаемое следующей по алфавиту буквой за именами разделов жесткого диска. Например:

-          C: , D:  - имена разделов жесткого диска

-          E:, F: - имя компакт-диска

-          H: - имя диска флэш-накопителя

-          G: , W: , Z: - имена сетевых дисков

Файловая структура диска

Современные магнитные диски могут хранить десятки тысяч разнообразных файлов. Чтобы не запутаться в этом море файлов, их классифицируют, объединяют по группам. Все файлы, хранимые на магнитных дисках любых типов, операционные системы позволяют разбивать на отдельные группы. Внутри группы файлы объединяются по какому-либо признаку (например, все файлы некоторого пользователя). Такая группа файлов называется папкой, каталогом, проводником (directory). Папка - это специальный файл, в котором хранится информация об объединенных в нем файлах. Папке присваивается имя. Правила именования папок совпадают с правилами для файлов, за исключением того, что расширение имени не используется.

Операционные системы семейства MicrosoftWindows

Графическая оболочка ОС Windows обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления.

Основными элементами графического интерфейса Windows являются:

-          Рабочий стол с пиктограммами.

-          Панель задач, на которой размещаются программные кнопки, индикаторы, Панель быстрого запуска.

-          Главное меню (кнопка Пуск).

-          Контекстное меню (отображается при щелчке правой кнопкой мыши по выбранному объекту).

Окно представляет собой область экрана, ограниченную прямоугольной рамкой. В нем отображается содержимое папки, работающая программа или документ.

Различают три варианта отображения окна на экране:

-          окно стандартного размера занимает часть площади экрана. При желании можно переместить его или любую его границу в другое место экрана

-          окно, развернутое на весь экран, имеет максимальный размер

-          свернутое окно изображается в виде кнопки на панели задач.

Окна программ – это окна, в которых отображаются программы.

Основные понятия, концепции ОС

В процессе эволюции возникло несколько важных концепций, которые стали неотъемлемой частью теории и практики ОС. Рассматриваемые в данном разделе понятия будут встречаться и разъясняться на протяжении всего курса. Здесь дается их краткое описание.

Системные вызовы: в любой операционной системе поддерживается механизм, который позволяет пользовательским программам обращаться к услугам ядра ОС. В операционных системах наиболее известной советской вычислительной машины БЭСМ-6 соответствующие средства "общения" с ядром назывались экстракодами, в операционных системах IBM они назывались системными макрокомандами и т.д. В ОСUnix такие средства называют системными вызовами.

Системные вызовы (systemcalls) – это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Они создают, удаляют и используют различные объекты, главные из которых – процессы и файлы. Пользовательская программа запрашивает сервис у операционной системы, осуществляя системный вызов.

Прерывания: прерывание (hardwareinterrupt) – это событие, генерируемое внешним (по отношению к процессору) устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо информирует центральный процессор о том, что произошло какое-либо событие, требующее немедленной реакции (например, пользователь нажал клавишу), либо сообщает о завершении асинхронной операции ввода-вывода (например, закончено чтение данных с диска в основную память).

Исключительная ситуация (exception) – событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не может быть выполнена до конца. Примерами таких команд могут быть попытки доступа к ресурсу при отсутствии достаточных привилегий или обращения к отсутствующей странице памяти. Исключительные ситуации, как и системные вызовы, являются синхронными событиями, возникающими в контексте текущей задачи.

Файлы: файлы предназначены для хранения информации на внешних носителях, то есть принято, что информация, записанная, например, на диске, должна находиться внутри файла. Обычно под файлом понимают именованную часть пространства на носителе информации.

Главная задача файловой системы (filesystem) – скрыть особенности ввода-вывода и дать программисту простую абстрактную модель файлов, независимых от устройств.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое операционная система?

2.                  Каково назначение операционных систем?

3.                  Что такое файл, папка, проводник?

4.                  Как происходит организация файлов на диске?

5.                  В чем заключается файловая структура диска?

6.                  Перечислите основные элементы графического интерфейса Windows?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.         Оформление рабочего стола и настройка параметров изображения.

2.         Работа с окнами. Стиль Aero.

3.         Работа с файлами в проводнике.

4.         Создать папку с названием группы в ней создать папку с ФИО обучающегося

5.         Выполнить задание «Папки и файлы»

Лекция 9

Раздел 3. Организация профессиональной деятельности с помощью средств Microsoft Office

Тема3.1. Средства Microsoft Office

Цель: Познакомить с основным составом «Microsoft Office». Изучить назначение программ, входящих в состав Microsoft Office.

План лекции:

1.                  Для чего нужен пакет Microsoft Officе.

2.                  Стандартные программы.

3.                  Профессиональные программы.

4.                  Бизнес-приложения.

5.                  Возможности текстового редактора Word.

6.                  Программа презентации Power Point

7.                  Электронные таблицы Excel.

Microsoft Office –пакет прикладных программы для работы с документами различных типов. В его состав входят лучшие средства для развития бизнеса, в процессе учебы, ведения домашних финансов и прочего. Эффективные и удобные в использовании средства помогут простым домашним пользователям и малым бизнесменам значительно повысить свою производительность во всех своих делах, начиная от электронной почты, планирования дня и заканчивая информативными отчетами и презентациями.

Стандартные программы:

Microsoft Word - многофункциональный текстовый редактор, применяемый для создания текстовых документов, деловых писем, профессиональной документации, документов большого объема с таблицами, формулами, графиками, рисунками. Основные (базовые) приемы работы в редакторах различных версии офисного пакета едины, поэтому на начальном этапе знакомства с приложениями Windows не очень важно, какая версия MS Office установлена на вашем персональном компьютере. Microsoft Word 2013 — новая версия текстового процессора с расширенными возможностями для создания документов, который обеспечивает дополнительные возможности работы с документами.: вставлять видео из Интернета, открывать PDF-файлы и редактировать их содержимое, а также выравнивать изображения и схемы стало намного проще.

Возможности текстового редактора:

-                   набор текст на русском или иностранном языках;

-                   сохранение текста на диске в виде файла или загрузка его с Диска тогда, когда он понадобится для работы;

-                   редактирование текста и проверка правописания;

-                   оформление текста в соответствии с установленными требованиями;

-                   печать текста или отправка его по электронной почте.

Редактирование текста - это возможность вносить различные изменения и поправки в текст, проверка орфографии встроенными программами. Оформлением текста - это задание на странице полей для печати текста, оформление каждого абзаца определенным образом, выбор шрифта для заголовков и основного текста, задание колонтитулов или колонок и многое другое.

Microsoft Excel - программа для создания и обработки электронных таблиц, динамичный бизнес-инструмент, позволяющий принимать правильные решения по результатам анализа имеющихся данных с помощью улучшенных инструментов и функций.

С помощью программы Excel можно производить математические расчеты и анализировать полученные данные, создавать диаграммы для наглядного показа результатов обработки информации. После ввода чисел в ячейки на листе, достаточно напечатать в смежных ячейках формулы, чтобы программа автоматически произвела стандартные математические операции: суммирование, вычитание, умножение или деление. Допускается использование разнообразных функций, которые выполняют вычисление среднего арифметического значения, расчет заработной платы, процента качества успеваемости, выполнение статистических расчетов и др. Предусмотрены простые способы работы с базами данных. Для графического представления информации на экране лучше всего создать диаграмму, диаграммы выполнены на профессиональном уровне и удобны для просмотра. Кроме того, удобно использовать другие средства отображения данных: сводные таблицы и диаграммы.

Microsoft Outlook - мощнейший офисный менеджер, сочетающий в себе программу электронной почты, программу для создания и отправки факсов, Планировщика Встреч и Контактов, записную книжку и многое другое, почтовый клиент с расширенным набором инструментов, поддержкой различных Web-сервисов и социальных сетей.

Профессиональные программы:

Microsoft PowerPoint — мощная программа создания презентаций, в том числе, портативных, с расширенными возможностями переходов, поддержкой анимации, аудио и видео – даже в высоком разрешении.

Программа презентации PowerPoint - предназначена для создания и графического отображения презентации в составе пакета MicrosoftOffice. При помощи PowerPoint можно строить диаграммы и графики, готовить слайды, проспекты, служебные сообщения и практически любые материалы для презентации, а также организовывать показы слайдов. Допускается просмотр на экране компьютера или с использованием проектора. Кроме того, имеется возможность устраивать показы слайдов в Web-сети. Вместе с программой PowerPoint поставляется набор шаблонов, задействовав которые мы легко можем подобрать стиль оформления презентации и, как следствие, сконцентрировать внимание на содержательной стороне, то есть текстовых данных и т.п. также в PowerPoint включен комплект готовых форм, которые можно использовать при создании новой презентации. В состав программы входят такие элементы, как маркированные текстовые слайды, таблицы, организационные диаграммы, графические объекты и инструменты рисования.

Microsoft Publisher — простая в использовании утилита для создания и формирования маркетинговых материалов и публикаций профессионального качества с выводом на печать и распространения по почте.

Microsoft Access — усовершенствованный вариант базы данных с улучшенной логикой программирования, интеграцией с каталогом бизнес-данных (BDC, Business Data Catalog).

Microsoft InfoPath — приложение создания насыщенных динамичных форм для распространения и управления информацией в среде организации.

Microsoft OneNote — это цифровая записная книжка, служащая для хранения различных сведений и обмена ими.

Следует уделить внимание графическому редактору Paint. Paint – простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIF и JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков, которые можно встраивать в текстовые документы; в Paint можно создавать рекламу, буклеты, объявления, приглашения, поздравления и др.

Графический редактор Paint ориентирован на процесс «рисования» изображения и комбинирования готовых фрагментов.

В нашем распоряжении различные средства и инструменты для «художественного» творчества – палитра цветов, кисть, аэрозольный баллончик, ластики для стирания, «карандаши» для рисования геометрических фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дают возможность выполнять на картинках эффектные надписи. Имеются и «ножницы» для вырезания фрагментов картинки, - вырезанный элемент можно переместить, скопировать, уменьшить, увеличить, развернуть и т.д.

Основные возможности Paint:

-                   Проведение прямых и кривых линий различной толщины и цвета.

-                   Использование кистей различной формы, ширины и цвета.

-                   Построение различных фигур – прямоугольников, многоугольников, овалов, эллипсов – закрашенных и не закрашенных.

-                   Помещение текста на рисунок.

-                   Использование преобразований – поворотов, отражений, растяжений и наклона.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Для чего нужен пакет Microsoft Officе?

2.                  Какие стандартные программы в него входят?

3.                  Какие профессиональные программы входят в Microsoft Officе?

4.                  Какие бизнес-приложения входят в Microsoft Officе?

5.                  Каковы возможности текстового редактора Word?

6.                  Для чего предназначена программа презентации Power Point?

7.                  Для чего предназначены электронные таблицы Excel

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                  Подготовить сообщения по темам Microsoft Outlook, Microsoft Publisher, Microsoft Access, Microsoft InfoPath, Microsoft OneNote.

2.                  Выбор программы для выполнения поставленной задачи (создания презентации, письма, заявления, проведения расчетов, распорядка дня, подготовка бланков, статистические расчеты и т.п) Определение порядка действий для достижения результата. Представление и защита выполненной работы

Лекция 10

Тема 3.2. Текстовые процессоры

Цель: Сформировать знания у студентов о сходствах и отличиях текстовых процессоров.

План лекции:

1.                  Предназначение текстовых редакторов.

2.                  Основные функции текстовых редакторов и процессоров.

3.                  Сравнительные характеристики.

4.                  Текстовый редактор МS DOS Editor.

5.                  Текстовый редактор Блокнот.

6.                  Текстовый процессор Microsoft Officе Word.

Для работы с текстовыми документами существуют прикладные программы, которые называются текстовыми редакторами.

По отношению к текстовым редакторам с широкими возможностями форматирования текста, включения графики, проверки правописания часто применяется название «текстовой процессор» (ТР).

Существует множество ТР – от простейших учебных до мощных издательских систем.

Инструментальные программы для подготовки текстов программ, документов, описаний называются текстовыми редакторами (text-editor), мощные текстовые редакторы с расширенным спектром функций называют также текстовыми процессорами (word-processor). Некоторые текстовые процессоры могут работать не только с текстами, но и с изображениями, например редактировать иллюстрированные документы.

Основные функции текстовых редакторов и процессоров:

-          работа с файлами — сохранение текста на магнитном диске в виде файла, считывание текста (файла) с диска, копирование в редактируемый текст любого количества строк из другого файла, имеющегося на диске. Для надежности редактируемый файл должен периодически записываться на диск по команде пользователя или автоматически;

-          показ текста на экране — текст или его фрагмент можно показывать в специальном окне объемом 15 — 25 строк, организованном на экране монитора. Текст на экране можно передвигать вверх-вниз, влево-вправо с помощью клавиш, помеченных стрелками, а также быстро заменять фрагмент текста на другой фрагмент по номеру строки. Некоторые редакторы позволяют организовывать на экране несколько окон с различными файлами или с различными частями одного файла;

-          вывод на печать (если в составе компьютера имеется принтер). Обычно в редакторы, работающие со многими шрифтами и алфавитами, встроена функция вывода на печать, хотя некоторые простые редакторы сами на печать не выводят и требуется сначала записать текст на магнитный диск, выйти из редактора и вывести файл на печать средствами операционной системы;

-          вставка символов и строк в места, указанные курсором. При этом текст раздвигается;

-          перемещение части текста, помеченного соответствующим образом (обычно помечаются начало и конец фрагмента), на другое место, указанное курсором, или дублирование части текста в другом месте;

-          удаление символов и строк, указанных курсором и помеченных соответствующим образом. При этом текст сжимается. Обычно редакторы позволяют также восстанавливать ошибочно удаленные фрагменты текста;

-          контекстный поиск — поиск строки по заданному фрагменту текста;

-          выравнивание ширины — выравниваются правый край, левый край или «по центру строки» путем вставки дополнительных пробелов. Переносы слов при этом не делаются;

-          перенос слов. Простейшие редакторы не используют перенос слов и если слово не помещается в строке, то оно целиком переносится на следующую строку. Более мощные редакторы, «понимающие» грамматику языка текста, могут выполнять переносы слов. Это удобно при подготовке текста к типографской печати. Некоторые редакторы можно «обучать» переносу слов;

-          резка и склейка строк. Можно отделить часть строки и перенести в следующую строку и, наоборот, строку «подклеить» к предыдущей строке;

-          замена одного фрагмента на другой. Можно произвести замену одного фрагмента на другой, например имя «Pascal» заменить во всем тексте на «Basic», автоматически или полуавтоматически (с контролем); можно заменить прописные буквы на строчные, один год на другой и т.п.;

-          вставка заготовок. Можно вставлять заранее заготовленные фрагменты (имена, служебные слова языков программирования) в предварительно помеченные места текста;

-          орфографический и синтаксический контроль текста с указанием цветом или подчеркиванием мест ошибок или непонятных редактору слов и выражений. «Обучаемые» редакторы можно научить понимать эти слова и выражения в дальнейшем.

Сравнительные характеристики

Текстовые редакторы разделяются на три группы:

1. редакторы общего назначения (сюда относятся, например, редакторы «Лексикон», MS Word, WordPerfect и др.);

2. редакторы научных текстов (ChiWriter, ТеХ и др.);

3. редакторы исходных текстов программ (например, Multi-Edit или встроенные редакторы систем программирования для языков Бейсик, Фортран, Си и др.).

По сравнению с редакторами общего назначения специализированные редакторы позволяют легче готовить и редактировать соответствующие тексты: например, редакторы научных текстов удобнее для набора математических или химических формул.

Текстовый редактор MS DOS Editor может применяться только для редактирования текстов файлов канонического формата, состоящих лишь из букв и цифр и не имеющих изображений. Редактор может вызываться из MS DOS и Windows и по своим возможностям близок к «Лексикону», но имеет более удобный интерфейс.

Текстовый редактор Блокнот — простейший редактор, входящий в Windows, имеет ограниченные возможности, но очень простой для изучения и использования. Предназначен для ввода, редактирования и форматирования текстов.

Текстовый процессор MS Word входит в пакет MS Office, выполняет операции с текстовой и графической информацией. Как и ОС Windows, построен по оконной технологии с использованием ниспадающих меню и пиктограмм. Имеет множество технологических приемов редактирования текстово-графической информации, широкий набор шрифтов разной формы и размера, проверку орфографии и грамматики, автоматический перенос слов. Можно делать ссылки в тексте, работать с готовыми шаблонами документов, отключать часть средств или модифицировать используемые средства для ускорения работы. В текст можно включать рисунки, которые можно редактировать, изменяя масштаб, форму, качество изображения; формировать «обтекание» рисунка текстом, использовать рисунок в качестве фона. Позволяет вставлять в текст таблицы различного размера и сложности, поворачивать текст на странице, вставлять номера страниц и многое другое. Благодаря этим возможностям с помощью редактора Word может выполняться верстка документов, как это делается в типографиях. Имеются средства, облегчающие подготовку документов для сети Internet.

Универсальность процессоров Word сопряжена, однако, и с некоторыми недостатками, к которым относятся трудности освоения и относительно низкая производительность при редактировании простых текстов.

Возможности текстового редактора Word.

С помощью текстового редактора Word, входящего в состав пакета Microsoft Office, можно создавать письма, уведомления, счета, доклады, бланки, рефераты, курсовые и дипломные работы, Web–страницы – практически любые электронные или печатные документы. Программа Word позволяет распечатывать текст, вставлять в него рисунки или отсканированные фотографии, форматировать текст и графические изображения и, таким образом, создавать сложные документы с верхними и нижними колонтитулами, примечаниями, перекрестными ссылками, номерами страниц, таблицами и индексами. Создание простых документов в Word значительно облегчается благодаря использованию шаблонов. Методы работы с текстовым редактором Word, как и с любым другим приложением Office, полностью основаны на зрительном восприятии: когда мы открываем документ, то текст, графика и форматирование выглядят на экране также как и на печати.

Программа Word взаимодействует с другими приложениями Microsoft Office: с ее помощью можно просматривать табличные данные на Excel и Access или слайды из Power Point.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Назначение и основные функции текстовых редакторов?

2.                  Что собой представляет текстовый редактор MS DOS Editor?

3.                  Что собой представляет текстовый редактор Блокнот?

4.                  Назначение и основные функции текстового процессора Word?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                  Выполнение заданий пакета документов для практических работ «Чистые файлы»:

2.                  Определение порядка действий для выполнения задания.

3.                  Представление и защита выполненной работы

Лекция 10

Тема 3.3. Электронные таблицы

Цель: Сформировать знания у студентов об электронных таблицах.

План лекции:

1.                  Понятие – электронная таблица.

2.                  Основные понятия электронных таблиц.

3.                  Ячейки и их адресация. Диапазон ячеек.

4.                  Ввод, редактирование и форматирование ячеек.

5.                  Вычисления в электронных таблицах. Формулы.

6.                  Аргументы функции.

7.                  Ссылки в формулах.

8.                  Операторы в формулах.

9.                  Диаграммы.

Для представления данных в удобном виде используют таблицы. Компьютер позволяет представлять их в электронной форме, а это дает возможность не только отображать, но и обрабатывать данные. Класс программ, используемых для этой цели, называется электронными таблицами. Особенность электронных таблиц заключается в возможности применения формул для описания связи между значениями различных ячеек. Расчет по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к перерасчету значений всех ячеек, которые с ней связаны формульными отношениями и, тем самым, к обновлению все таблицы в соответствии с изменившимися данными. Применение электронных таблиц упрощает работу с данными и позволяет получать результаты без проведения расчетов вручную или специального программирования.

Основные понятия электронных таблиц.

Документ Excel называется рабочая книга. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа в программе Excel отображается только текущий рабочий лист, с которым и ведется работа. Каждый рабочий лист имеет название, которое отображается на ярлычке листа, отображаемом в его нижней части. С помощью ярлычка можно переключаться к другим рабочим листам, входящим в ту же самую рабочую книгу. Чтобы переименовать рабочий лист, надо дважды щелкнуть на его ярлычке, ввести новое название и нажать ENTER. Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены прописными латинскими буквами и, далее, двухбуквенными комбинациями. Всего рабочий лист может содержать до 256 столбцов, пронумерованных от A до IV. Строки последовательно нумеруются цифрами, от 1 до 65536 (максимально допустимый номер строки).

Ячейки и их адресация.

На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение отдельной ячейки сочетает в себе номера столбца и строки (в этом порядке), на пересечении которых она расположена, например, А1. Обозначение ячейки (ее номер) выполняет функции ее адреса. Адреса ячеек используются при записи формул, определяющих взаимосвязь между значениями, расположенными в разных ячейках. Одна из ячеек всегда является активной и выделяется рамкой активной ячейки. Операции ввода и редактирования всегда производятся в активной ячейке. Переместить рамку активной ячейки можно с помощью курсорных клавиш или указателя мыши.

Диапазон ячеек.

На данные, расположенные в соседних ячейках, можно ссылаться в формулах, как на единое целое. Такую группу ячеек называют диапазоном. Наиболее часто используют прямоугольные диапазоны, образующиеся на пересечении группы последовательно идущих строк и группы последовательно идущих столбцов. Диапазон ячеек означают, указывая через двоеточие номера ячеек, расположенных в противоположных углах прямоугольника, например, А1:С15. Если требуется выделить прямоугольный диапазон ячеек, то это можно сделать протягиванием мыши от одной угловой ячейки до противоположной по диагонали. Чтобы выбрать столбец или строку целиком, следует щелкнуть на заголовке столбца (строки). Протягиванием указателя по заголовкам можно выбрать несколько идущих подряд столбцов или строк.

Ввод, редактирование и форматирование ячеек.

Отдельная ячейка может содержать данные, относящиеся к одному из трех типов: текст, число, формула, - а также оставаться пустой. Тип данных, размещаемых в ячейке, определяется автоматически при вводе. Ввод формулы начинается с символа «=».

Ввод данных осуществляется непосредственно в текущую ячейку или в строку формул, располагающуюся в верхней части окна программы непосредственно под панелями инструментов. Вводимые данные в любом случае отображаются как в ячейке, так и в строке формул. Чтобы сохранить ввод, сохранив введенные данные, используют клавишу ENTER. Чтобы отменить внесенные изменения и восстановить прежнее значение ячейки, используют кнопку Отмена в строке формул или клавишу ESC. Для очистки текущей ячейки или выделенного диапазона проще всего использовать клавишу DELETE.

Чтобы изменить формат данных в текущей ячейке или выбранном диапазоне, используют команду Формат – Ячейки. Вкладки этого диалогового окна позволяют выбирать формат записи данных (количество знаков после запятой, указание денежной единицы, способ записи данных и др.), задавать направление текста и метод его выравнивания, определять шрифт и начертание символов, управлять отображением и видом рамок, задавать фоновый цвет.

Вычисления в электронных таблицах. Формулы.

Вычисления в таблицах Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции Excel, соединенные знаками математических операций. Скобки позволяют изменять стандартный порядок выполнения действий. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается текущий результат вычисления этой формулы. Если сделать эту ячейку текущей, то сама формула отображается в строке формул. Формула может содержать ссылки, то есть адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. Это означает, что результат вычисления формулы зависит от числа, находящегося в другой ячейке. Ячейка, содержащая формулу, таким образом, становиться зависимой. Значение, отображаемое в ячейке с формулой, пересчитывается при изменении значения ячейки, на которую указывает ссылка.

О функциях в формулах

Функции — заранее определенные формулы, которые выполняют вычисления по заданным величинам, называемым аргументами, и в указанном порядке. Эти функции позволяют выполнять как простые, так и сложные вычисления. Например, функция ОКРУГЛ округляет число в ячейке A10.

Структура функции начинается со знака равенства (=), за ним следует имя функции, открывающая скобка, список аргументов, разделенных запятыми, закрывающая скобка. Для появления списка доступных функций щелкните ячейку и нажмите клавиши SHIFT+F3.

Аргументы функции.

Существуют различные типы аргументов: число, текст, логическое значение (ИСТИНА и ЛОЖЬ), массивы, значение ошибки (например #Н/Д), или ссылки на ячейку. В качестве аргументов используются константы, формулы, или функции. В каждом конкретном случае необходимо использовать соответствующий тип аргумента.

Ввод формул.

Диалоговое окно Мастер функций облегчает ввод функций при создании формул, содержащих функции. При вводе функции в формулу диалоговое окно Мастер функций отображает имя функции, все ее аргументы, описание функции и каждого аргумента, текущий результат функции и всей формулы.

Вложенные функции.

В некоторых случаях может потребоваться использование функции как одного из аргументов другой функции.

Допустимые типы вычисляемых значений. Вложенная функция, используемая в качестве аргумента, должна вычислять соответствующий этому аргументу тип данных. Например, если аргумент должен быть логическим, то есть иметь значение либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ, то вложенная функция в результате вычислений тоже должна давать логическое значение либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ. Иначе появится сообщение об ошибке «#ЗНАЧ!».

Ограничение количества уровней вложения функций.

В формулах можно использовать до семи уровней вложения функций. Когда функция Б является аргументом функции А, функция Б находится на втором уровне вложенности.

О ссылках в формулах

Ссылка указывает на ячейку или диапазон ячеек листа и передает в Microsoft Excel сведения о расположении значений или данных, которые требуется использовать в формуле. При помощи ссылок можно использовать в одной формуле данные, находящиеся в разных частях листа, а также использовать в нескольких формулах значение одной ячейки. Кроме того, можно задавать ссылки на ячейки других листов той же книги и на другие книги. Ссылки на ячейки других книг называются связями.

Ссылка на другой лист в той же книге: Лист1!А1. Обратите внимание на то, что имя листа и восклицательный знак (!) предшествуют ссылке на диапазон ячеек.

Относительные ссылки. Относительная ссылка в формуле, например A1, основана на относительной позиции ячейки, содержащей формулу, и ячейку, на которую указывает ссылка. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, изменяется и ссылка. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов ссылка автоматически корректируется. По умолчанию в новых формулах используются относительные ссылки. Например, при копировании относительной ссылки из ячейки B2 в ячейку B3, она автоматически изменяется с =A1 на =A2.

Абсолютные ссылки. Абсолютная ссылка ячейки в формуле, например $A$1, всегда ссылается на ячейку, расположенную в определенном месте. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, абсолютная ссылка не изменяется. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов абсолютная ссылка не корректируется. По умолчанию в новых формулах используются относительные ссылки, и для использования абсолютных ссылок надо выбрать соответствующий параметр. Например, при копировании абсолютной ссылки из ячейки B2 в ячейку B3, она остается прежней =$A$1.

Смешанные ссылки. Смешанная ссылка содержит либо абсолютный столбец и относительную строку, либо абсолютную строку и относительный столбец. Абсолютная ссылка столбцов приобретает вид $A1, $B1 и т. д. Абсолютная ссылка строки приобретает вид A$1, B$1 и т. д. При изменении позиции ячейки, содержащей формулу, относительная ссылка изменяется, а абсолютная ссылка не изменяется. При копировании формулы вдоль строк и вдоль столбцов относительная ссылка автоматически корректируется, а абсолютная ссылка не корректируется. Например, при копировании смешанной ссылки из ячейки A2 в ячейку B3, она изменяется с =A$1 на =B$1.

Об операторах в формулах

Операторами обозначаются операции, которые следует выполнить над операндами формулы. В MicrosoftExcel включено четыре вида операторов: арифметические, текстовые, операторы сравнения и операторы ссылок.

Типы операторов

Арифметические операторы. Служат для выполнения арифметических операций, таких как сложение, вычитание, умножение. Операции выполняются над числами. Используются следующие арифметические операторы.

Арифметический оператор	Значение (пример)
+ (знак плюс)	Сложение (3+3)
– (знак минус)	Вычитание (3–1) Отрицание (–1)
* (звездочка)	Умножение (3*3)
/ (косая черта)	Деление (3/3)
% (знак процента)	Процент (20%)
^ (крышка)	Возведение в степень (3^2)

Операторы сравнения. Используются для сравнения двух значений. Результатом сравнения является логическое значение: либо ИСТИНА, либо ЛОЖЬ.

Оператор сравнения	Значение (пример)
= (знак равенства)	Равно (A1=B1)
> (знак больше)	Больше (A1>B1)
< (знак меньше)	Меньше (A1<B1)
>= (знак больше или равно)	Больше или равно    (A1>=B1)
<= (знак меньше или равно)	Меньше или равно (A1<=B1)
<> (знак не равно)	Не равно (A1<>B1)

Копирование содержимого ячеек.

При перетаскивании, а также при выборе команд Вырезать или Копировать и Вставить, Microsoft Excel полностью копирует ячейку, включая формулы и возвращаемые ими значения, примечания и форматы.

Если область копирования содержит скрытые ячейки, они также будут скопированы. Существует возможность просмотреть все ячейки, которые содержатся в скрытых строках или столбцах области вставки.

Вместо копирования содержимого ячеек целиком можно скопировать только часть содержимого ячейки, например возвращаемое формулой значение, без копирования самой формулы. Также можно вставлять часть ячейки, для этого нажмите кнопку Параметры вставки в нижнем правом углу выделенной области.

Примечание. Кнопка Параметры вставки доступна только после копирования выделения, но не переноса или вырезания.

Автоматизация ввода. Автозаполнение числами. Чтобы задать прогрессию, следует либо перетащить маркер заполнения выделенного диапазона ячеек, либо воспользоваться командой Прогрессия (выберите пункт Заполнить в меню Правка, затем щелкните пункт Прогрессия).

Копирование данных в строке или столбце. При перетаскивании маркера заполнения ячейки содержимое этой ячейки копируется в ячейки вдоль стоки, либо вдоль столбца.

Заполнение ряда ячеек числами, датами либо другими элементами. Microsoft Excel может автоматически продолжать заполнение прогрессии числами, комбинациями чисел и текста, датами и временем, основываясь на установленном образце. Например, в таблице ниже приведены примеры продолжения начальных значений. Элементы, разделенные запятыми, находятся в соседних ячейках.

Начальное значение	Продолжение ряда
1, 2, 3	4, 5, 6...
09:00	10:00, 11:00, 12:00...
пн	вт, ср, чт...

Если выделенный диапазон содержит числа, то можно создать либо арифметическую прогрессию, либо геометрическую прогрессию.

Автозаполнение формулами.

Эта операция выполняется так же, как автозаполнение числами. ЕЕ особенность заключается в необходимости копирования ссылок на другие ячейки. В ходе автозаполнения во внимание принимается характер ссылок в формуле.

Построение диаграмм и графиков.

В программе MS Excel термин диаграмма используется для обозначения всех видов графического представления данных. Построение графического изображения производится на основе ряда данных. Так называют группу ячеек с данными в пределах отдельной строки или столбца. На одной диаграмме можно отображать несколько рядов данных.

Диаграмма представляет собой вставной объект, внедренный на один из листов рабочей книги. Она может располагаться на том же листе, на котором хранятся данные, или на любом другом листе (часто для отображения диаграммы отводят отдельный лист). Диаграмма сохраняет связь с данными, на основе которых она построена, и при обновлении этих данных немедленно изменяет свой вид. Для построения диаграммы используют Мастер диаграмм, запускаемый командой Вставка – Диаграмма или щелчком на кнопке Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов.

Тип диаграммы.

На первом этапе работы мастера выбирают тип диаграммы. Доступные формы перечислены в списке Тип на вкладке Стандартные. Для выбранного типа диаграммы справа указывается несколько вариантов представления данных (палитра Вид), из которых следует выбрать наиболее подходящий. На вкладке Нестандартные отображается набор полностью сформированных типов диаграмм с готовым форматированием. После задания формы диаграммы следует щелкнуть на кнопке Далее.

Выбор данных.

Второй этап работы мастера служит для выбора данных, по которым будет строиться диаграмма. Если диапазон данных был выбран заранее, то в области предварительного просмотра в верхней части окна мастера появится приблизительное отображение будущей диаграммы. Если данные образуют единый прямоугольник, то их удобно выбирать при помощи вкладки Диапазон данных. Если данные не образуют единой группы, то информацию для отрисовки отдельных рядов данных задают на вкладке Ряд. Предварительное представление диаграммы автоматически обновляется при изменении набора отображаемых данных. Чтобы перейти к следующему этапу следует щелкнуть на кнопке Далее.

Оформление диаграммы. Размещение диаграммы.

На последнем этапе работы мастера указывается, следует ли использовать для размещения диаграммы новый рабочий лист или один из имеющихся. После щелчка на кнопке Готово диаграмма строится автоматически и вставляется на указанный рабочий лист.

Редактирование диаграммы.

Готовую диаграмму можно изменить. Она состоит из отдельных элементов, таких, как сами графики (ряды данных), оси координат, заголовок диаграммы, область построения и прочее. При щелчке на элементе диаграммы он выделяется маркерами, а при наведении на него указателя мыши – описывается стандартной подсказкой. Открыть диалоговое окно для форматирования элемента диаграммы можно через меню Формат (для выделенного элемента) или через контекстное меню (команда Формат). Различные вкладки открывшегося диалогового окна позволяют изменять параметры отображения выбранного элемента данных.

Также можно вернуться на любой шаг мастера диаграммы (через пункт меню Диаграммы в строке меню при выделенной диаграмме) и внести нужные изменения.

Чтобы удалить диаграмму, можно удалить рабочий лист, но котором она расположена (Правка – Удалить лист), или выбрать диаграмму, внедренную в рабочий лист с данными, и нажать клавишу DELETE.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое электронная таблица?

2.                  Какие основные понятия электронных таблиц?

3.                  Что такое ячейки и их адресация?

4.                  Что такое диапазон ячеек?

5.                  Как производится ввод, редактирование и форматирование ячеек?

6.                  Как производится вычисление в электронных таблицах?

7.                  Какие бывают ссылки в формулах?

8.                  Какие операторы в формулах вы знаете?

9.                  Что такое диаграммы и как их строить?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.      Выполнение заданий пакета документов для практических работ

2.      Определение порядка действий для выполнения задания.

3.      Представление и защита выполненной работы

Лекция 11

Раздел 4. Глобальные компьютерные сети, сетевые технологии обработки информации

Тема 4.1. Компьютерные сети

Цель: Сформировать знания у студентов о компьютерных сетях и их разновидностях.

План лекции:

1.                  Схема передачи информации. Приборы передачи информации.

2.                  Компьютерная сеть.

3.                  Локальная сеть.

4.                  Корпоративная сеть.

5.                  Топология локальной сети.

6.                  Средства, используемые для соединения компьютеров в локальную сеть.

7.                  Глобальная сеть Интернет.

Одна из основных потребностей человека – потребность в общении. Универсальным средством общения являются коммуникации, обеспечивающие передачу информации с помощью современных средств связи, включающих компьютер.

Общая схема передачи информации такова: источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Основные понятия.

Компьютерная сеть – соединенные между собой компьютеры. Позволяет обмениваться данными и совместно использовать общие ресурсы – документы, данные, программы технические устройства (принтеры, вычислительные мощности процессоров и т.п.).

Локальная сеть соединяет компьютеры в одном помещении, здании или нескольких соседних зданиях. Охватывает не более нескольких десятков компьютеров, расположенных на расстоянии от нескольких метров до 2 километров.

Корпоративная сеть соединяет компьютеры и локальные сети организации (ком­пании, министерства и т.п.), которые могут находиться в разных регионах и странах. Региональная сеть соединяет компьютеры и локальные сети на территории города, региона. Глобальная сеть соединяет компьютеры и локальные сети на большой террито­рии (разные страны и материки). Региональные и глобальные сети называют территориальными.

В мире несколько сотен глобальных сетей. Наиболее мощная – всемирная сеть Ин­тернет (Internet), основанная на оказавшейся очень эффективной технологии (протоко­лах). Локальную или корпоративную сеть, работающую по той же технологии (что, в частности, обеспечивает удобное включение в Интернет) называют Интранет (Intranet, Интрасеть).

Лицо или орган управляющие работой сети (если они есть в данной сети) называют системным администратором.

Локальные сети могут быть одноранговыми – все узлы (компьютеры) равноправны или (в большинстве случаев) с выделенным сервером. Функции сервера (центрального компьютера) может выполнять специальный мощный или обычный персональный компьютер (ПК). При этом остальные компьютеры (чаще всего обычные ПК) называют рабочими станциями или клиентами.

Топология (конфигурация) локальной сети – схема соединения компьютеров. Все варианты топологии основаны на трех базовых:

-                   кольцо – компьютеры соединяются «по кругу»;

-                   звезда (радиальная) – каждый компьютер соединен с центральным узлом;

-                   шинная – все компьютеры подключены к линейной шине (магистрали, линии

передачи).

Для соединения компьютеров в локальной сети могут использоваться:

1.                  Витая пара (скрученная пара медных проводов) – скорость передачи до 100 Мбит/с, расстояние до 1 км, обычно в пределах 100 м;

2.                  Коаксиальный кабель (внутренняя медная жила, слой изоляции, внешний экран, оболочка, пример – телевизионная антенна) – скорость передачи до 500 Мбит/с, расстояние до 10 км;

3.                  Волоконно-оптический (стекло-волоконный, оптоволоконный) кабель – скорость передачи до 100 Гбит/с, расстояние (без ретрансляции) более 50 км.

Используется также беспроводная связь электромагнитными волнами различного диапазона, включая спутниковую связь и инфракрасное излучение. В частности, беспро­водная локальная сеть стандарта Wi-Fi (WirelessFidelity – беспроводная точность) обеспечивает скорость передачи до 11 Мбит/сек.

Для подключения компьютера к сети может использоваться:

-          сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер), подключающая его к спе­циальной кабельной линии для передачи сигналов в цифровом двоичном коде (каждая карта имеет уникальнй адрес);

-          модем (модулятор–демодулятор), подключающая его к телефонной линии. Здесь цифровые данные компьютеры преобразуются в непрерывные электрические импульсы (модулируются), передаются по телефонным каналам, а после приема снова преобразуются в цифровой двоичный код (демодулируются).

-          Для связи на дальнее расстояние (расширение сети) и соединения локальных сетей используется коммуникационное оборудование (отдельный компьютер с дополнительной аппаратурой или рабочая станция (сервер) с несколькими сетевыми платами):

-          повторитель (репитер) усиливает сигнал для передачи его далее по сети;

-          концентратор (хаб) объединяет несколько рабочих станций, подключая их как единый сегмент к сети;

-          мост соединяет сегменты одной сети или сети с одинаковой технологией передачи данных;

-          маршрутизатор (роутер) соединяет сети разного типа, но с одинаковым программным обеспечением, определяя куда нужно направить данные и лучший маршрут их передачи;

-          шлюз соединяет сети с разными технологиями передачи данных;

Такое оборудование подразделяют на мультиплексоры (один выход, несколько входов), демультиплексоры (несколько выходов, один вход) и коммутаторы (несколько входов и выходов).

Для защиты информации используются сетевые экраны (межсетевой экран, щит, брандмауэр, файрвол, FireWall) – программы, специальные технические устройства или специально выделенный компьютер, которые «отгораживают» защищаемый компьютер или локальную сеть от внешней сети, пропуская в обе стороны только разрешенные данные и команды, а при затруднениях обращающиеся за разрешением к администратору сети.

Взаимодействие компьютеров в сети обеспечивается за счет соблюдения сетевых протоколов – правил представления и передачи данных, которые реализуются аппаратно или программно. Передача данных состоит из ряда этапов (уровней), на каждом из которых используется свой протокол.

Эталонной является модель обмена информацией в открытой системе OSI (OpenSystemInterchange) или модель взаимодействия открытых систем, предложенная в 1984 г. и включающая 7 уровней протоколов:

1.                  Физический – непосредственная передача сигналов по линиям связи;

2.                  Канальный (уровень соединения) – формирование сигналов для передачи, обнаружение и исправление ошибок, возникающих при физической передаче (этот уровень может реализоваться модемом или сетевой картой);

3.                  Сетевой – определение маршрутов (маршрутизация) передачи пакетов, на которые разбиваются передаваемые данные (разные пакеты из одного сообщения могут направляться по разным путям);

4.                  Транспортный – формирование адреса отправителя и получателя, разборка данных на пакеты и сборка на компьютере–получателе с контролем доставки пакетов и устранением возникших при этом ошибок;

5.                  Сеансовый – открытие и закрытии сеанса связи с определением ее характера (односторонняя или двухсторонняя, последовательная или параллельная передача в обе стороны);

6.                  Представительный – определение кодов и форматов передачи данных с соответствующим их преобразованием;

7.                  Прикладной – определение данных для передачи, формируемых прикладной программой (например, отправления по электронной почте).

Глобальная сеть Интернет.

Интернет – единая глобальная сеть, соединяющая между собой огромное количество сетей по всему миру. Возникла в 60-е годы в США в результате экспериментов по созданию жизнеспособной сети, которую нельзя было бы вывести из строя, уничтожив один или несколько командных пунктов с центральными компьютерами.

Интернет – децентрализованная сеть, не имеющая собственника или органа управления (хотя в каждой входящей в нее сети есть собственник и системный ад­министратор), функционирующая и развивающаяся путем добровольного (в том числе коммерческого) сотрудничества различных организаций и пользователей на основе общих соглашений и стандартов (протоколов). Зарегистрированные и пронумерованные стандарты, протоколы, спецификации Интернета образуют систему электронных документов RFC (RequestForComments – запрос для пояснений).

Организации обеспечивающие подключение к и предоставление услуг Интернета – провайдеры (InternetServiceProviders) связаны высокоскоростными магистральными каналами (кабельными, волоконно-оптическими, спутниковыми, радиорелейными). Отдельный компьютер или локальная сеть могут подключаться к провайдеру по выделенной линии (постоянное соединение) или по коммутируемой линии (временное подключение через модем и обычную телефонную сеть). Первый способ более дорог, но обеспечивает более высокую скорость передачи.

Сигнал модема может передаваться (а)по обычному телефонному каналу – комму­тируемой линии, (б)по выделенной телефонной линии, (в)на базе технологии ADSL (AsymmetricDigitalSubscriberLine (Loop) – асимметричная цифровая абонентская линия («петля»)) по обычному телефонному каналу, не занимая его и позволяя независимо и одновременно вести телефонные переговоры.

Работа Интернета основана на базовом протоколе TCP/IP, внедренном в 1983 г. и состоящем из:

-           транспортного протокола TCP (TransmissionControlProtocol – протокол управления передачей), обеспечивающего «нарезку» данных на «маленькие» пакеты (сегменты) перед отправкой и сборку после доставки;

-           сетевого протокола (протокол маршрутизации) IP (InternetProtocol – межсетевой протокол), обеспечивающего выбор маршрутов по различным узлам и сетям между отправителем и получателем (возможно, различных для разных пакетов из одного сообщения). Пакеты данных, подготовленные по этому протоколу, называют дейтаграм­мами IP (или IP-пакетами). Они включают сегменты, подготовленные по протоколу TCP, к которым добавлены адреса отправителя и получателя.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое компьютерная сеть?

2.                  Какие компьютерные сети вы знаете?

3.                  Что такое локальная сеть?

4.                  Что такое корпоративная сеть?

5.                  Какие топологии сетей вы знаете?

6.                  Что используют для подключение к сети?

7.                  Что такое протокол?

8.                  Какие протоколы вы знаете?

9.                  Какие средства, используемые для соединения компьютеров в локальную сеть, вы знаете? Что такое интернет?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.      Выполнение схему соединения ПК в учебной аудитории.

2.      Определение топологии локальной сети.

3.      Представление и защита выполненной работы

Лекция 12

Тема 4.2. Компьютерные справочные базы данных

Цель: Ознакомление  студентов с компьютерными справочными базами.

План лекции:

1.                  Необходимость баз данных.

2.                  Понятие базы данных.

3.                  Структурные элементы базы данных.

4.                  Назначение базы данных.

5.                  Единицы измерения информации.

6.                  Классификация баз данных.

7.                  Цифровые базы данных.

8.                  Библиографические базы данных.

9.                  Текстовые базы данных.

Большая часть публикуемой информации представлена также в удобном формате в виде компьютерных баз данных, предназначенных для распространения в электронном виде. В 1980—90 годы количество баз данных, равно как и их поставщиков, резко возросло. Компьютерные базы данных имеют ряд преимуществ по сравнению с печатными материалами. Благодаря использованию компьютеров как основополагающего звена технологии сбора и обработки информации предоставляемые данные являются самыми "свежими", актуальными.

Процесс поиска данных отличается доступностью, быстротой и простотой. Предоставляется возможность доступа к сотням наименований баз данных. При этом обеспечивается практически мгновенный доступ к требуемой информации благодаря упрощенному процессу поиска, для которого используются стандартные, одинаковые у всех поставщиков поисковые протоколы и команды. Благодаря высокой скорости передачи информации плата за доступ к компьютерным базам данных относительно небольшая.

Пользование базами данных очень удобно и может осуществляться посредством персонального компьютера с подключенным к нему соответствующим устройством связи, как, например, модем или коммуникационная сеть. Необходимо отметить, что компьютерные базы данных охватывают огромнейшие объемы разнообразной информации, в которой можно легко запутаться. Поэтому целесообразной представляется классификация компьютерных баз данных.

Понятие базы данных.

База данных- совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области. Хорошо спроектированная база данных содержит совокупность не избыточных не противоречащих данных, защищенных от несанкционированного доступа. Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы, программ комплексы, специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источника трансформации. Для управления базой данных служит система управления базами данных или сокращенно СУБД, т.е комплекс программных языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержание их в актуальном состоянии и организация поиска в них необходимой информации.

Структурные элементы базы данных:

1.         Поле– это элементарная единица логической организации данных, которая  соответствует отдельной неделимой единице информации, т.е  реквизиту.

2.         Реквизит– логический идеальный информационный элемент, описывающий определенные особенности  объекта, процесса или явления.

3.         Запись– совокупность логически связанных полей.

4.         Файл– совокупность одинаковых по структуре экземпляров записей. Каждый экземпляр записи однозначно идентифицирует уникальным ключом записей.

Назначение баз данных:

Для решения сложных научных, экономических и производств задач применяются системы искусственного интеллекта. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях – это одно из направлений искусственного интеллекта. Знание – это выявление закономерностей предметной области, т.е. принципы, связи и законы, которые позволяют решать задачи в этой области.

Классификация компьютерных баз данных

Компьютерные базы данных делятся на базы данных с доступом в режиме on-line, off-line и через Internet. Базы данных с доступом в режиме on-line (onlinedatabases) хранятся в центральном банке данных. Доступ к ним осуществляется посредством компьютера (или иного терминала) через телекоммуникационную сеть. Доступ, поиск и анализ Internet - баз данных (internetdatabases) осуществляется посредством Internet. Сведения из них можно загружать и сохранять на компьютере или вспомогательном запоминающем устройстве. Базы данных с доступом в режиме off-line (offlinedatabases) представляют собой информацию, хранящуюся на дискетах или компакт-дисках и доступную для потребителей без использования внешней телекоммуникационной сети.

Описанные виды баз данных в свою очередь подразделяются на библиографические, цифровые, текстовые, справочные и специализированные. Библиографические базы данных (bibliographicdatabases) состоят из ссылок и цитат из статей журналов, газет, отчетной документации маркетинговых исследований, технических докладов, правительственной документации и т.п. Они часто содержат краткие изложения и отрывки из цитируемых материалов. Примерами библиографических баз данных могут бытьABI/Infonm терминальная система Predicasls.

Цифровые базы данных (numericdatabases) содержат цифровую и статистическую информацию. Например, некоторые цифровые базы данных предоставляют хронологически систематизированную информацию о структуре и специфической продукции ряда компаний.

Текстовые базы данных (full-textdatabases) состоят из полных текстов оригинальных документов. Один из крупнейших поставщиков баз данных этого типа — компания Vu/TextInformationSystems, Inc., которая предоставляет услуги по рассылке полных текстов в электронном виде, а также предоставляет возможность поиска информации из множества газет.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое база данных?

2.                  Что такое компьютерные базы данных?

3.                  Каково назначение баз данных?

4.                  Какова классификация компьютерных сетей?

5.                  Цифровые базы данных?

6.                  Текстовые базы данных?

7.                  Справочные базы данных?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                  Подготовить сообщение об использовании компьютерных баз данных в выбранной сфере деятельности

Лекция 13

Тема 4.3. Информационные технологии в медицине

План лекции:

1.                  Медицинская информатика.

2.                  Классификация медицинских информационных систем.

3.                  Медицинская информатика.

4.                  Медицинские приборно-компьютерные системы.

5.                  Медицинская диагностика.

6.                  Системы для проведения мониторинга.

7.                  Системы управления лечебным процессом.

8.                  Телемедицина.

Информационные процессы в медицине рассматривает медицинская информатика. Медицинская информатика – это прикладная медико-техническая наука, являющаяся результатом перекрестного взаимодействия медицины и информатики: медицина поставляет комплекс задача – методы, а информатика обеспечивает комплекс средства – приемы в едином методическом подходе, основанном на системе задача – средства – методы – приемы.

Предметом изучения медицинской информатики при этом будут являться информационные процессы, сопряженные с методико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами. Объектом изучения медицинской информатики являются информационные технологии, реализуемые в здравоохранении. Основной целью медицинской информатики является оптимизация информационных процессов в медицине за счет использования компьютерных технологий, обеспечивающая повышение качества охраны здоровья населения.

Классификация медицинских информационных систем

Ключевым звеном в информатизации здравоохранения является информационная система. Различают:

1. Медицинские информационные системы базового уровня, основная цель которых – компьютерная поддержка работы врачей разных специальностей; они позволяют повысить качество профилактической и лабораторно-диагностической работы, особенно в условиях массового обслуживания при дефиците времени квалифицированных специалистов. По решаемым задачам выделяют:

-          информационно-справочные системы (предназначены для поиска и выдачи медицинской информации  по запросу пользователя),

-          консультативно - диагностические системы (для диагностики патологических состояний, включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения, при заболеваниях различного  профиля),

-          приборно-компьютерные системы (для информационной поддержки и/или автоматизации диагностического и лечебного процесса, осуществляемых при непосредственном контакте с организмом больного),

-          автоматизированные рабочие места специалистов (для автоматизации всего технологического процесса врача соответствующей специальности и обеспечивающая информационную поддержку при принятии диагностических и тактических врачебных решений);

2. Медицинские информационные системы уровня лечебно-профилактических учреждений. Представлены следующими основными группами:

-          информационными системами консультативных центров (предназначены для обеспечения функционирования соответствующих подразделений и информационной поддержки врачей при консультировании, диагностике и принятии решений при неотложных состояниях),

-          банками информации медицинских служб (содержат сводные данные о качественном и количественном составе работников учреждения, прикрепленного населения, основные статистические сведения, характеристики районов обслуживания и другие необходимые сведения),

-          персонифицированными регистрами (содержащих информацию на прикрепленный или наблюдаемый контингент на основе формализованной истории болезни или амбулаторной карты),

-          скрининговыми системами (для проведения доврачебного профилактического осмотра населения, а также для выявления групп риска и больных, нуждающихся в помощи специалиста),

-          информационными системами лечебно-профилактического учреждения (основаны на объединении всех информационных потоков в единую систему и обеспечивают автоматизацию различных видов деятельности учреждения),

-          информационными системами НИИ и медицинских вузов (решают 3 основные задачи: информатизацию технологического процесса обучения, научно-исследовательской работы и управленческой деятельности НИИ и вузов);

3. Медицинские информационные системы территориального уровня. Представлены:

-          ИС территориального органа здравоохранения;

-          ИС для решения медико-технологических задач, обеспечивающие информационной поддержкой деятельность медицинских работников специализированных медицинских служб;

-          компьютерные телекоммуникационные медицинские сети, обеспечивающие создание единого информационного пространства на уровне региона;

4. Федеральный уровень, предназначенные для информационной поддержки государственного уровня системы здравоохранения.

Медицинские приборно-компьютерные системы

Важной разновидностью специализированных медицинских информационных систем являются медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС). В настоящее время одним из направлений информатизации медицины является компьютеризация медицинской аппаратуры. Использование компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, ее обработки в реальном масштабе времени и управление ее состоянием. Этот процесс привел к созданию МПКС, которые подняли на новый качественный уровень инструментальные методы исследования и интенсивную терапию.

В МПКС можно выделить три основные составляющие: медицинское, аппаратное и программное обеспечение.

Под аппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники.

К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, реализующие функционирование всей системы.

Медицинская диагностика

Разработка и внедрение информационных систем в области медицинских технологий является достаточно актуальной задачей. Анализ применения персональных ЭВМ в медицинских учреждениях показывает, что компьютеры в основном используются для обработки текстовой документации, хранения и обработки баз данных, статистики. Часть ЭВМ используется совместно с различными диагностическими и лечебными приборами. В большинстве этих областей использования ЭВМ применяют стандартное программное обеспечение – текстовые редакторы, СУБД и др. Поэтому создание информационной организационно-технической системы, способной своевременно и достоверно установить диагноз больного и выбрать эффективную тактику лечения, является актуальной задачей информатизации.

Задачу диагностики в области медицины можно поставить как нахождение зависимости между симптомами (входными данными) и диагнозом (выходными данными). Для реализации эффективной организационно-технической системы диагностики необходимо использовать методы искусственного интеллекта. Целесообразность такого подхода подтверждает анализ данных, используемых при медицинской диагностике, который показывает, что они обладают целым рядом особенностей, таких как качественный характер информации, наличие пропусков данных; большое число переменных при относительно небольшом числе наблюдений. Кроме того, значительная сложность объекта наблюдения (заболеваний) нередко не позволяет построить даже вербальное описание врачом процедуры диагноза.

Интерпретация медицинских данных, полученных в результате диагностики и лечения, становиться одним из серьезных направлений нейронных сетей. При этом существует проблема их корректной интерпретации. Широкий круг задач, решаемых с помощью нейросетей, не позволяет пока создать универсальные мощные сети, вынуждая разрабатывать специализированные нейронные сети, функционирующие по различным алгоритмам. Основными преимуществами нейронных сетей для решения сложных задач медицинской диагностики являются: отсутствие необходимости задания в явной форме математической модели и проверки справедливости серьезных допущений для использования статистических методов; инвариантность метода синтеза от размерности пространства, признаков и размеров нейронных сетей и др.

Однако использование нейронных сетей для задач медицинской диагностики связано также с рядом серьезных трудностей. К ним следует отнести необходимость относительно большого объема выборки для настройки сети, ориентированность математического аппарата на количественные переменные.

Системы для проведения мониторинга

Задача оперативной оценки состояния пациента возникает в ряде весьма важных практических направлений в медицине и в первую очередь при непрерывном наблюдении за больным в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях.

Аппаратное обеспечение мониторных систем и аналогичных систем для функциональной диагностики принципиально практически не отличается. Важной особенностью мониторных систем является наличие средств экспресс-анализа и визуализации их результатов в режиме реального времени. Это позволяет отображать на экране монитора также динамику различных производных от контролируемых величин. Все это осуществляется в различных временных масштабах. Причем чем выше качество системы, тем больше возможностей наблюдения динамики контролируемых и связанных с ними показателей она предоставляет. Чаще всего мониторные системы используются для одновременного слежения за состоянием от 1 до 6 больных, причем у каждого из них может изучаться до 16 основных физиологических параметров.

Системы управления лечебным процессом

К системам управления процессами лечения и реабилитации относятся автоматизированные системы интенсивной терапии, биологической обратной связи, а также протезы и искусственные органы, создаваемые на основе микропроцессорной технологии.

В системах управления лечебным процессом на первое место выходят задачи точного дозирования количественных параметров работы, стабильного удержания их заданных значений в условиях изменчивости физиологических характеристик организма пациента.

Под автоматизированными системами интенсивной терапии понимают системы, предназначенные для управления состоянием организма в лечебных целях, а также для его нормализации, восстановления естественных функций органов и физиологических систем больного человека, поддержания их в пределах нормы. По реализуемой в них структурной конфигурации системы интенсивной терапии разделяют на два класса – системы программного управления и замкнутые управляющие системы.

К системам программного управления относятся системы для осуществления лечебных воздействий. Например, различная физиотерапевтическая аппаратура, оснащенная средствами вычислительной техники, устройства для вливаний лекарственных препаратов, аппаратура для искусственной вентиляции легких и ингаляционного наркоза, аппараты искусственного кровообращения.

Телемедицина

По мнению большинства экспертов, прогнозирующих развитие науки и техники,21 век должен стать «веком коммуникаций», что подразумевает повсеместное использование глобальных информационных систем. Использование таких систем в медицине открывает качественно новые возможности:

-          обеспечение взаимодействия региональных клиник с крупными медицинскими центрами;

-          оперативное получение результатов последних научных исследований;

-          подготовка и переподготовка кадров.

Телемедицина - это комплекс современных лечебно-диагностических методик, предусматривающих дистанционное управление медицинской информацией.

Возникновение телемедицины обычно связывают с врачебным контролем при космических полетах. Первоначально это было измерение показателей жизнедеятельности у животных на космических аппаратах, затем у космонавтов.

Современные информационные системы, как правило, разворачиваются в глобальных сетях типа сети Интернет. Не являются исключением и системы телемедицины. Время автономных, локальных приложений уходит в прошлое. Их место занимают информационные системы, характеризующиеся многообразием архитектур, многоплатформенностью, разнообразием форматов данных и протоколов.

Контрольные вопросы к лекции:

1.                  Что такое медицинская информатика?

2.                  Какая существует классификация медицинских информационных систем?

3.                  Что такое медицинская информатика?

4.                  Какие медицинские приборно-компьютерные системы вам известны?

5.                  Что такое медицинская диагностика.

6.                  Какие системы для проведения мониторинга вам знакомы?

7.                  Какие существуют системы управления лечебным процессом?

8.                  Что такое телемедицина?

Практические задания для самостоятельной работы:

1.                  Подготовить сообщение об использовании информационных технологий в выбранной сфере деятельности

2.                  Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1.             Михеева Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности: учеб. пособие для студ. сред. проф. образования. –9-е изд., стер. –М.: Издательский центр «Академия», 2013. -240 с. ISBN: 978-5-7695-8035-2

2.             Михеева Е.В. Практикум по информационным технологиям в профессиональной деятельности Учебное пособие. — 14-е изд., стер. — М.: Академия, 2014. — 256 с. — ISBN 978-5-4468-0800-7.

3.             Федотова, Е. Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности : учеб. пособие / Е. Л. Федотова.– Москва : Форум : Инфра-М, 2012.– 368 с. : ил.– (Профессиональное образование) ISBN 978-5-8199-0349-0 : 186.89.

4.             Колмыкова Е.А.. Информатика: учеб.пособие для студ. Учреждений сред. Проф. Образования/ Е.А. Калмыкова, И.А. Кумскова. – 11-е издю..ю стер.- М.: Издательский центр « Академия», 2013.- 416с. ISBN 978-5-4468-0016-2

5.             Практикум по Информационным технологиям в профессиональной деятельности ГБОУ СПО БСХТ; Автор - Мусина Ж.М., 2013 г.

6.             Титоренко Г.А. Автоматизированные информационные технологии в экономике: учебник.-М.:ЮНИТИ, 2009.-399с.

7.             Журин А.А. Самый современный самоучитель работы на компьютере. М.: ООО «Издательство ЛСТ», 2010г.

Дополнительные источники:

1.             Камынин В.Л. Методическое пособие для преподавателей вузов, ведущих занятия по обучению работе с СПС КонсультантПлюс» -- М., ЗАО «КонсультантПлюс Новые Технологии», 2013

2.             Селиванов Н., Урумова Е. и др. «Система ГАРАНТ. Платформа F1» -- М., ООО «НПП Гарант-Сервис», 2013

3.             Безека СВ. Создание презентаций в MsPowerPoint  -СПб.: ПИТЕР, 2010. -275 с.

4.             Гельман В.Я., Медицинская информатика. Практикум. – СПб: Питер, 2008. – 468с.

5.             Омельченко В.П. Практикум по медицинской информатике. – Ростов-на-Дону, 2006. – 234 с.

Электронные и  интернет-ресурсы :

8.             MS Office2007 Электронный видео учебник. Форма доступа: http://gigasize.ru.

9.             Электронный ресурс: Российское образование. Федеральный портал. Форма доступа: http://www.edu.ru/fasi.

10.         Электронный ресурс: Лаборатория виртуальной учебной литературы. Форма доступа: http://www.gaudeamus.omskcity.с от.

11.         «Информационные технологии: Курс лекций». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tspu.tula.ru/ivt/old_ site/umr/inform/lect/lect6.htm, свободный. – Загл. с экрана

12.         Научно-образовательный интернет-ресурс по тематике ИКТ "Единое окно доступа к образовательным ресурсам" (http://window.edu.ru). Разделы: "Общее образование: Информатика и ИКТ", "Профессиональное образование: Информатика и информационные технологии"

13.         http://www.junior.ru/wwwexam/ - Информатика и информационные технологии. Теория и тесты учащимся, студентам, преподавателям

14.         http://iit.metodist.ru - Информатика - и информационные технологии: cайт лаборатории информатики МИОО

15.         http://www.intuit.ru - Интернет-университет информационных технологий (ИНТУИТ.ру)

16.         http://www.iteach.ru - Программа Intel «Обучение для будущего»

17.         http://www.rusedu.info - Сайт RusEdu: информационные технологии в образовании

18.         http://www.osp.ru - Открытые системы: издания по информационным технологиям