Информатика и программирование

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

информатика»
ИНФОРМАТИКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
осознанию

сущности и значения информации в развитии современного информационного общества, опасности и угрозы, возникающие в этом процессе (ОК-13);
способности использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности и эксплуатировать современное электронное оборудование и информационно-коммуникационные технологии в соответствии с целями образовательной программы бакалавра (ПК-3);
способности применять к решению прикладных задач базовые алгоритмы обработки информации, выполнять оценку сложности алгоритмов, программировать и тестировать программы (ПК-10);
способности принимать участие во внедрении, адаптации и настройке прикладных ИС (ПК-13).

2

будущих специалистов в области информатики, таких как умение грамотно пользоваться

языком предметной области, знание корректных постановок задач прикладной информатики, формирование практических навыков по основам алгоритмизации вычислительных процессов и программированию решения экономических, вычислительных и других задач, развитие умения работы с персональным компьютером на высоком пользовательском уровне.
Задачи:
- способствовать обеспечению фундаментальной подготовки студентов в области информатики и основ алгоритмизации и программирования;
- способствовать развитию алгоритмического мышления и практических навыков по разработке программ с использованием языков программирования и сред для разработки программ, овладение навыками работы в современных текстовых и графических редакторах, локальных и глобальных сетях;
- способствовать приобретению практических навыков самостоятельного проектирования, кодирования, отладки, тестирования и документирования программ с применением инструментальных средств современных интегрированных сред;
- способствовать реализации требований, установленных в квалификационной характеристике в области анализа, создания, внедрения, сопровождения и применения средств математического обеспечения информационных систем предметной области.

3

Данная учебная дисциплина относится к базовой части математического и естественно-научного

цикла.
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям:
Знать:
– математику, основы информатики и алгоритмизации в рамках учебной программы средней школы;
Уметь:
–применять математический аппарат при выборе метода решения задачи.
Компетенции:
владение определенной культурой мышления;
способность воспринимать, анализировать и обобщать информацию;
готовность использовать компьютер для решения учебных задач.
Дисциплина предшествует дисциплинам «Высокоуровневые методы информатики и программирования», «Информационные системы и технологии», «Базы данных», «Проектирование информационных систем», «Информационная безопасность».

4

информационных технологиях и о защите информации» по сост. на 20

февр. 2007 г.- Новосибирск: Сиб. универ. изд-во, 2007.- 16 с.
б) основная литература
Информатика: учеб. пособие / под ред. Г. Н. Хубаева.- 3-е изд., перераб. и доп.- Ростов-н/Д: ИЦ «МарТ»; Феникс, 2010.- 287 с.
Теоретические основы информатики: учеб. пособие / В. Л. Матросов и др.- М.: Академия, 2009.- 352 с.
Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0. Практика программирования: учеб. пособие. - М.:КноРус, 2008.- 576 с.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

5

систем: учеб. / В. К. Душин.- 4-е изд., перераб. и

доп.- М.: Дашков и К, 2010.- 348 с.
Информатика: учеб. / Б. В. Соболь и др.- 5-е изд.- Ростов-н/Д: Феникс, 2010.- 446 с.
Иванова, Г.С. Основы программирования: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 416 с. (Сер. Информатика в техническом университете.)
Климова, Л.М. PASCAL 7.0. Практическое руководство. Решение типовых задач [текст] / Л.М. Климова – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.
Кнут, Д.Э. Искусство программирования/ Пер. с англ.-3-е изд. [текст] - Т.1,2,3. / Д.Э. Кнут - М: Вильямс, 2000.
Лавров, С.С. Программирование. Математические основы, средства, теория [текст] /С.С. Лавров.- Спб.:БХВ-Петербург, 2001
Фигурнов, В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс М: Инфра-М , 2006.- 640 с.
Экономическая информатика: учеб. пособие для бакалавров / под ред. Д. В. Чистова.- М.: КноРус, 2009.- 512 с.
Яшин, В. М. Информатика: аппаратные средства персонального компьютера: учеб. пособие / В. М. Яшин.- М.: ИНФРА-М, 2010.- 254 с.
 

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6

программирование 7
1.1 Понятие об информации и информатике
Термин  "информация"  происходит

от латинского слова  "informatio",  что означает  сведения,  разъяснения,  изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке:
в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют, неизвестные раньше;
в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

информатику и программирование 8
Существуют

3 наиболее распространенные концепции информации, каждая из которых по-своему объясняет ее сущность.
Первая концепция (концепция К. Шеннона), отражая количественно-информационный подход, определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.
Для расчета энтропии Шеннон предложил уравнение
                           H = ∑Pi log2 1/Pi = -∑Pi log2  Pi,
где Н – энтропия Шеннона, Pi  - вероятность некоторого события.

9
Вторая концепция рассматривает информацию как свойство материи. Ее

появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно эта концепция информации выражена академиком В.М. Глушковым. Он писал, что "информацию несут не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест травы".
То есть, информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре, упорядоченности и разнообразии. Она не может существовать вне материи, а значит, она существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать, хранить и перерабатывать.

информатику и программирование 10
Третья

концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления.
Иными словами, информация - это действующая, полезная часть знаний. Представитель этой концепции В. Г. Афанасьев, развивая логико-семантический подход, дает определение социальной информации: "Информация, циркулирующая в обществе, используемая в управлении социальными процессами, является социальной информацией. Она представляет собой знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и о всех других формах в той мере, в какой она используется обществом..."

информатику и программирование 11

Информация - сведения, снимающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем.
Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно. Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

информатику и программирование 12

Понятие об информатике
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".
Широко распространён также англоязычный вариант этого термина — "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука".
1) Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

программирование 13
2) Группа

дисциплин, занимающающихся различными аспектами применения и разработки ЭВМ.
В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей. Инфоpматика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её приоритетные направления:
pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;
теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

информатику и программирование 14
математическое

моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;
методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);
системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;
биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;
социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;
методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;
телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;
разнообразные пpиложения.

информатику и программирование 15

Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические.
Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как «твердые изделия».
Программные средства, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению - Software (буквально — «мягкие изделия»)
Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи.

в информатику и программирование 16

Информатика входит в состав кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации.
Кибернетика - наука об общих законах получения, хранения, передачи и обработки информации в сложных системах. Под сложными системами понимаются технические, биологические и социальные системы.
Информационная система - это организованная человеком система сбора, хранения, обработки и выдачи информации, необходимой для эффективного функционирования субъектов и объектов управления.
К компонентам информационной системы относятся:
- информация, необходимая для выполнения одной или нескольких функций управления;
- персонал, обеспечивающий функционирование информационной системы;
- технические средства;
- методы и процедуры сбора и переработки информации.

информатику и программирование 17
Информационные

технологии – это целенаправленный процесс преобразования информации, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки, хранения и передачи информации.
Информатизация – внедрение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности
Инфосфера – совокупное информационное пространство.

информатику и программирование 18
1.2

Представление и классификация информации
Информация может существовать в виде:
текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
световых или звуковых сигналов;
радиоволн;
электрических и нервных импульсов;
магнитных записей;
жестов и мимики;
запахов и вкусовых ощущений;
хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

19
1. Информация

подразделяется по форме представления на 2 вида:
- дискретная форма представления информации - это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество студентов и т.п.);
- аналоговая или непрерывная форма представления информации - это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.).

информатику и программирование 20
2. По

области возникновения выделяют информацию:
- элементарную (механическую), которая отражает процессы, явления неодушевленной природы;
- биологическую, которая отражает процессы животного и растительного мира;
- социальную, которая отражает процессы человеческого общества.
3. По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:
- визуальную, передаваемую видимыми образами и символами;
- аудиальную, передаваемую звуками;
- тактильную, передаваемую ощущениями;
- органолептическую, передаваемую запахами и вкусами;
- машинную, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

информатику и программирование 21
4. По способам

кодирования выделяют следующие типы информации:
- числовую;
- текстовую, основанную на использовании комбинаций символов. Здесь используются символы: буквы, цифры, математические знаки;
- графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки.
Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом - это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

в информатику и программирование 22
1.3 Передача

информации
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.   Примеры:
Cообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.
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., Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

в информатику и программирование 23
1.4

Измерение количества информации
А возможно ли объективно измерить количество информации?
В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять  один  бит    (англ. bit — binary digit — двоичная цифра).
Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений   (типа "орел"—"решка", "чет"—"нечет" и т.п.). В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.
 1 байт= 8 бит,  Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=2^8).
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2^10 байт,
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2^20 байт,
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2^30 байт.
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2^40 байт,
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2^50 байт.

24

1.5. Свойства информация

Достоверность. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать

1

Понятность. Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

3

Доступность. Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме.

4

Полнота. Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений.

2

Ценность. Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи

5

Своевременность. Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу.

6

информатику и программирование 25
1.6 Понятие

о пользователях и программировании
Пользователь – лицо, пользующее услугами вычислительной техники при решении различных задач.
Категории пользователей:
Аналитик (системный интегратор) анализирует и оценивает сложность задач, выполняет постановку, подбирает аппаратуру и программы;
Системный программист занимается разработкой системного программного обеспечения, предназначенного для автоматизации программирования и эффективного использования аппаратуры ЭВМ;
Прикладной программист заняты разработкой, настройкой, конфигурированием программ для конкретных областей применения;
Администратор информационной системы соединяет и настраивает аппаратные и программные модули системы, занимается вопросами безопасности и работоспособности системы;
Конечный пользователь (непрограммист) использует готовые программные системы для решения своих задач.

в информатику и программирование 26
Программирование

– раздел информатики, изучающий описание процессов обработки данных. Выделяются следующие подразделы программирования:
Теория программирования - фундаментальная информатика:
структуры данных и их представление в памяти ЭВМ;
типовые алгоритмы обработки массивов и файлов;
языки, их синтаксис и семантика;
спецификация задач.
Методология программирования – совокупность методов, применяемых в процессе разработки программ
Технология программирования изучает технологические процессы и порядок их прохождения

информатику и программирование 27
Инженерия программирования

изучает различные методы и инструментальные средства с точки зрения их совершенствования и отвечает на вопросы:
Как проектировать и строить сложные системы?
Как тестировать системы?
Как сопровождать системы и т.д.
Инструментарий программирования изучает системы программирования, в которые входят все инструменты, поддерживающие процесс программирования.
Программа -
1) Упорядоченная последовательность команд обработки данных
2) Последовательность предложений языка программирования, описывающая последовательность решения задачи
3) Завершенный продукт, пригодный для запуска своим автором на системе, на которой он разработан.
Программный продукт – программа, которую любой специалист может запускать, тестировать.
Программное средство – программа или совокупность программ, снабженная программной документацией.

28
Жизненный цикл программного обеспечения – весь период его разработки и

эксплуатации, начиная с момента возникновения замысла и заканчивая прекращением всех видов его использования:

анализ

1

программирование

3

тестирование и отладка

4

проектирование

2

эксплуатация

5

информатику и программирование 30
Черты и особенности

мышления программистов
Способность определить архитектуру программ – разбить сложную задачу на элементарные составляющие и задать их комбинирование
Умение видеть задачу одновременно на разных уровнях детализации
Умение видеть дальше одной разрабатываемой в данный момент программы
Умение обобщать типичные ситуации

31

Наличие комплексного развития
Культура собственного труда
Способность анализировать собственные ошибки
Умение работать в коллективе
Умение работать с пользователем
Владение интеллектуальными средствами: абстракция, перечисление, математическая индукция
Следование вопросам общечеловеческой этики
Способность при неудаче подавить самолюбие и поискать другой подход

32

в программирование 33
Основные принципы

построения ЭВМ были сформулированы американским учёным Джоном фон Нейманом в 40-х годах 20 века:
1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).
2. Информация, с которой работает ЭВМ делится на два типа:
набор команд по обработке (программы);
данные подлежащие обработке.
3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы.
4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.
5. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

в программирование 33
ТЕМЫ ДОКЛАДОВ:
История

развития вычислительной техники. Поколения компьютеров.
Классификация компьютеров
Основные устройства компьютера: процессоры
Основные устройства компьютера: устройства памяти
Основные устройства компьютера: устройства ввода-вывода