Рассмотрены основы информатики и описаны современные аппаратные средства персонального компьютера. Сформулированы подходы к определению основных понятий в области информатики и раскрыто их содержание. Дана классификация современных аппаратных средств персонального компьютера и приведены их основные характеристики. Все основные положения иллюстрированы примерами, в которых при решении конкретных задач используются соответствующие программные средства.
Рекомендуется для подготовки по дисциплине "Информатика". Для студентов, аспирантов, преподавателей вузов и всех интересующихся вопросами современных информационных технологий.
Содержание:
Предисловие 1
Глава 1 - Информация, информационные процессы и системы 1
Глава 2 - Кодирование информации с помощью систем счисления 6
Глава 3 - Кодирование текстовой и графической информации 9
Глава 4 - Логические основы компьютерной техники 12
Глава 5 - Структурная организация и аппаратные средства персонального компьютера 15
Глава 6 - Компьютерная организация данных и их обработка 28
Литература 51
Владимир Николаевич Яшин
Информатика: аппаратные средства персонального компьютера
Предисловие
Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов экономического профиля в соответствии с Государственным стандартом в области общих математических и естественно-научных дисциплин по базовой дисциплине "Информатика" (ЕН.Ф.02), предусмотренной учебными планами высших учебных заведений, занимающихся подготовкой специалистов в области экономики.
Основная цель данного учебного пособия – возможность приобретения студентами теоретических и практических знаний в области основ информатики и аппаратных средств персонального компьютера, который является одним из базовых компонентов любой современной информационной системы. Одной из частных целей является преодоление негативной тенденции, связанной с поверхностным рассмотрением вопросов, касающихся аппаратных средств персональных компьютеров. Считается, что в области информационных технологий для специалиста экономического профиля наиболее важны знания в узкой области программного обеспечения, связанного с его непосредственной деятельностью, а вопросы аппаратного обеспечения должны решать за него технические специалисты. С одной стороны, это оправдано, поскольку реализуется принцип разделения труда, но, с другой – технический прогресс в области информатики и информационных технологий требует от специалистов экономического профиля отслеживать состояние и тенденции развития аппаратных средств, поскольку эффективное решение многих экономических задач опирается на аппаратные средства персонального компьютера. Кроме того, многим студентам, обучающимся на различных экономических специальностях, из-за отсутствия соответствующей базовой подготовки по информатике и зачастую в связи с нехваткой времени, бывает достаточно трудно разобраться в сложных вопросах технического устройства персонального компьютера, решение которых нужно искать в различных литературных источниках. В данном учебном пособии обобщены и систематизированы необходимые студентам сведения.
Первая глава посвящена рассмотрению таких понятий, как информация, информационный процесс и информационная система, с современных позиций информатики. Рассмотрены существующие подходы к определению количества информации и единицы ее измерения.
Вторая глава связана с рассмотрением вопросов, касающихся кодирования информации с помощью систем счисления. Рассмотрены системы счисления, применяемые при компьютерной обработке информации, арифметические операции над числами в различных системах счисления, и показано, как кодируются числа в компьютере.
Третья глава посвящена кодированию текстовой и графической информации, показаны способы ее кодирования и их отличия.
В четвертой главе рассмотрены логические основы компьютерной техники: логические переменные и логические операции; основные законы алгебры логики и правила преобразования логических выражений; логические функции и таблицы истинности; логические схемы и их синтез.
В пятой главе, посвященной структурной организации и аппаратным средствам персонального компьютера, рассмотрены вопросы классификации компьютеров, структуры персонального компьютера и его аппаратных средств, определения состава и характеристик оборудования персонального компьютера.
В шестой главе рассматривается компьютерная организация данных и их обработка. Даны основные определения и понятия информации и данных, приведены типы и структуры данных, показана организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом, рассмотрены файлы данных, файловые структуры и системы. Описаны технические средства, используемые в качестве накопителей информации. В конце каждой главы приведены примеры и упражнения для самостоятельного выполнения, которые могут быть использованы при проведении практических занятий.
Для решения задач в многочисленных примерах часто привлекаются различные компьютерные программные средства, приведено их описание и применение. Такой подход способствует формированию убеждения в необходимости оптимального выбора программных и аппаратных средств персонального компьютера при решении конкретных задач, а также позволяет приобрести навыки при работе с этими программными средствами.
Глава 1
Информация, информационные процессы и системы
1.1. Понятия информации, информационного процесса и информационной системы
Понятия "информация", "информационный процесс" и "информационная система" являются основополагающими в курсе информатики, поэтому их формирование было и остается сложной проблемой, связанной в первую очередь с различными мировоззренческими подходами как отдельных авторов, так и представителей различных научных направлений и школ. Информация как научная категория – предмет изучения многих научных дисциплин: философии, информатики, физики, биологии и т. д. Информация, материя, энергия являются базовыми научными категориями, для которых не существует строгих научных определений, поэтому их заменяют соответствующими понятиями, и попытки выразить одно базовое понятие через другое нельзя считать успешными. Слово "информация" происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает "сведение, ознакомление, разъяснение". Дословная трактовка означает то, что присуще человеческому сознанию и общению и не отражает многообразия свойств информации, которое проявляется не только на уровне общения между людьми, но и на уровне живой и неживой природы, включая и технические устройства, созданные человеком.
Существует достаточно много различных определений понятия "информация", но ни одно из них не может быть принято в качестве основного, поскольку все они отражают только отдельные свойства информации, к которым можно отнести:
• дуализм – свойство информации, которое характеризует ее двойственность. С одной стороны, она объективна, так как не зависит от воспринимаемого ее объекта, а с другой – субъективна, поскольку может трактоваться субъектами по-разному;
• достоверность – свойство информации, которое характеризует степень соответствия информации реальному объекту с заданной точностью;
• адекватность – свойство информации, которое устанавливает соответствие создаваемого с помощью информации образа реальному объекту, процессу или явлению и т. д.
Этот ряд свойств информации может быть продолжен. Однако здесь наиболее важно отметить следующее: совокупность свойств информации, характеризующих степень ее соответствия потребностям пользователей, называется качеством информации [1].
При определении понятия информации целесообразно использовать подход, нашедший применение в теории информации и основанный на введении соответствующих ограничений на совокупность свойств информации, проявляющихся при взаимодействии объектов, организованных в систему.
Введем общее ограничение, при котором будем рассматривать свойства информации, проявляющиеся только на уровне человеческого сознания.
Если не принимать во внимание такие свойства информации, как смысловое содержание, полезность, актуальность и т. д., то при определении понятия информации можно ограничиться только вероятностным (энтропийным) уровнем рассмотрения этого понятия. (Этот уровень рассмотрения называют также синтаксическим.) На данном уровне устанавливаются внешние характеристики информации независимо от ее смыслового содержания и характера использования. При таком рассмотрении под информацией следует понимать меру устранения неопределенности в отношении интересующего нас исхода или, что то же самое, информация есть снятая неопределенность при осуществлении выбора из множества альтернатив.