Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Конспект лецій навчальної дисципліни

Конспект лецій навчальної дисципліни




Сторінка1/5
Дата конвертації10.03.2017
Розмір0.54 Mb.
ТипКонспект
  1   2   3   4   5

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Навчально-науковий інститут Комп’ютерних інформаційних технологій

Кафедра прикладної інформатики

КОНСПЕКТ ЛЕЦІЙ

навчальної дисципліни

«Інформатика та системологія»

для студентів 1 курсу спеціальністі 101 «Екологія» та спеціалізації «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»


Укдалач Д.

Інформаці́йні техноло́гії, ІТ (використовується також загальніший / вищий за ієрархією термін інформаційно-комунікаційні технології (Information and Communication Technologies, ICT) - сукупність методів, виробничих процесів і програмно-технічних засобів, інтегрованих з метою збирання, опрацювання, зберігання, розповсюдження, показу і використання інформації в інтересах її користувачів.
Ходаков



2016


  1. Предмет і основні поняття інформатики. Системи числення.

Предмет і основні поняття

Інформатика - це комплексна, технічна наука, яка систематизує прийоми створення, збереження, відтворення, обробки і передачі даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи управління ними.
Охоро́на довкі́лля (англ. environmental protection / control / conservation, нім. Umweltwissenschaften) - система заходів щодо раціонального використання природних ресурсів, збереження особливо цінних та унікальних природних комплексів і забезпечення екологічної безпеки.
Електро́нна обчи́слювальна маши́на (скорочено ЕОМ) - загальна назва для обчислювальних машин, що є електронними (починаючи з перших лампових машин, включаючи напівпровідникові тощо) на відміну від електромеханічних (на електричних реле тощо) та механічних обчислювальних машин.


Системологія - теорія складних систем;
Складна́ систе́ма - система, поняття, що широко використовується в сучасній науковій літературі і вказує на специфічні особливості об'єктів дослідження практично в усіх розділах природничих та гуманітарних наук.
фундаментальна інженерна наука, що встановлює загальні закони потенційної ефективності складних матеріальних систем як технічної, так і біологічної природи

Термін "інформатика" походить від французького слова Informatique і утворений з двох слів: інформація і автоматика. Цей термін введений у Франції в середині 60-х років XX ст., коли почалося широке використання обчислювальної техніки.

Обчи́слювальна систе́ма (англ. computer system) - сукупність ЕОМ та їх програмного забезпечення, що призначені для організації ефективного обчислювального процесу;
Тоді в англомовних країнах увійшов до вживання термін "Computer Science" для позначення науки про перетворення інформації, яка базується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами. Поява інформатики зумовлена появою та розповсюдженням нової технології збирання, обробки та передачі інформації, пов’язаною із фіксацією даних на машинних носіях.


Предмет інформатики як науки складають:

апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

Апара́тне забезпе́чення (англ. hardware; сленг. залі́зо) - комплекс технічних засобів, який включає електронний пристрій і, зокрема, ЕОМ: зовнішні пристрої, термінали, абонентські пункти тощо, які необхідні для функціонування тієї чи іншої системи; фізична частина ЕОМ.
Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.

засоби взаємодії апаратного і програмного забезпечення;

засоби взаємодії людини з апаратними і програмними засобами.

Засоби взаємодії в інформатиці прийнято називати інтерфейсом. Тому засоби взаємодії апаратного і програмного забезпечення інколи називають також програмно-апаратним інтерфейсом, а засоби взаємодії людини з апаратними і програмними засобами - інтерфейсом користувача.

Основним завданням інформатики як науки - це систематизація прийомів і методів роботи з апаратними і програмними засобами обчислювальної техніки. Мета систематизації полягає в тому, щоб виділяти, упроваджувати і розвивати передові, ефективніші технології автоматизації етапів роботи з даними.



Інформація – сукупність відомостей (даних), які сприймають з оточуючого середовища (вхідна інформація), повертають в оточуюче середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, малюнків, текстів, звукових та світлових сигналів, енергетичних та нервових імпульсів і так далі.



Формі представлення інформації

Неперервна інформація. Величина, яка характеризує неперервний у часі процес.

Дискретна інформація. Послідовність символів, яка характеризує перервну змінну величину.

Інформацію зберігають и переносять на носіях інформації.

Обробка інформації́ - вся сукупність операцій (збирання, введення, записування, перетворення, зчитування, зберігання, знищення, реєстрація), що здійснюються за допомогою технічних і програмних засобів, включаючи обмін по каналах передачі даних [6.
Носі́й інформа́ції (data medium) - матеріальний об'єкт , створений природою або ж навмисно людиною, за допомогою якого можна зберігати і передавати інформацію
Носії інформації — матеріальний об'єкт або середовище, призначений для зберігання даних, називають переважно пристрої, призначені для зберігання файлів даних у комп'ютерних системах. ‘електричні, світлові, теплові, звукові, радіо сигнали, магнітні й лазерні диски, друковані видання, фотографії тощо.


Інформаційні процеси це процеси, які пов'язані з отриманням, зберіганням, обробкою та передачею інформації, в ході яких змінюється зміст інформації або форма її подання.


Для забезпечення інформаційного процесу необхідне джерело інформації, канал зв'язку і споживач інформації. Джерело передає (надсилає) інформацію, а приймач її отримує (сприймає). Інформація передається від джерела до приймача за допомогою сигналу (коду). Зміна сигналу дозволяє отримати інформацію.

Джерело


інформації

Приймач


інформації

Канал інформації


Рис. 1.1. Основні об’єкти інформаційного процесу

У інформатиці поняття " система" частіше використовують відносно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп'ютера. Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу обробки інформації.

Інформацíйна систéма (англ. Information system) - сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів.
Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічною базою і інструментом інформаційної системи. Інформаційна система – це взаємозв’язана сукупність засобів, методів і персоналу, що використовується для збереження, обробки та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.

Слово «технологія» є грецького походження від двох складових: «techne» - мистецтво, майстерність, уміння, процес, «logos» - поняття, вчення. Під процесом потрібно розуміти певну сукупність дій, які скеровані на досягнення поставленої мети. Процес повинен визначатися вибраною стратегією і реалізуватися за допомогою сукупності різних засобів і методів.

У широкому сенсі слово технологія - це спосіб освоєння людиною матеріального світу за допомогою соціально організованої діяльності, яка включає три компоненти : інформаційну (наукові принципи і обґрунтування), матеріальну (знаряддя роботи) і соціальну (фахівці, що мають професійні навички).

Матеріалі́зм - один з основних напрямків філософії, який у вирішенні основного питання філософії стверджує, що буття, природа, матеріальне є первинним, а дух, свідомість, ідеальне - вторинним. Визначення первинності і вторинності різне у різних філософів.
Ця тріада складає суть сучасного розуміння поняття технології.

Під технологією матеріального виробництва розуміють процес, який визначається сукупністю засобів і методів обробки, виготовлення, зміни стану, властивостей, форми сировини або матеріалу.

Матеріа́льне виробни́цтво - виробництво, безпосередньо пов'язане з виготовленням різапсу матеріальних цінностей або з наданням матеріальних послуг: перевезення вантажів, виконання будівельних, монтажних, земельних, ремонтних робіт.
Технологія змінює якість або первинний стан матерії з метою отримання матеріального продукту (рис. 1.2).

Технологія

матеріального

виробництва

Матеріальні

ресурси


Продукт

Рис 1.2. Технології переробки матеріальних ресурсів

Метою технології матеріального виробництва є випуск продукції, що задовольняє потребам людини або системи.

Інформація є одним з найцінніших ресурсів суспільства поруч з традиційними матеріальними видами ресурсів, як нафта, метал, корисні копалини тощо, тому, процес переробки інформації, подібно до процесів переробки матеріальних ресурсів можна сприймати як технологію. Інформаційна технологія – людино-машинна технологія збору, обробки і передачі інформації, яка ґрунтується на використанні обчислювальної техніки.

Інформаційна

технологія

Дані


Інформаційний продукт

Рис 1.3. Технологія переробки інформаційних ресурсів

Метою інформаційної технології є виробництво інформації для її аналізу та прийняття рішення для виконання певної дії.

Якщо застосовувати різні технології до одного матеріального ресурсу, можна отримати різні вироби, продукти. Це буде справедливим і для технології переробки інформації.

В сучасному суспільстві основним технічним засобом технології переробки інформації є персональний комп'ютер, який істотно вплинув як на концепцію побудови і використання технологічних процесів, так і на якість результатної інформації.

Тео́рія рі́шень - царина досліджень, яка математичними методами досліджує закономірності вибору людьми найвигідніших із можливих альтернатив і має застосування в економіці, менеджменті, когнітивній психології, інформатиці та обчислювальній техніці.
Технологі́чний проце́с - це впорядкована послідовність взаємопов'язаних дій та операцій, що виконуються над початковими даними до отримання необхідного результату.
Інформаційні технології швидко розвивається, охоплюючи усі види сучасної діяльності: виробництво, управління, науку, освіту, торгівлю, фінансово-банківську сферу, медицину, охорону оточуючого середовища, побут та інше. Впровадження персонального комп'ютера в інформаційну сферу і застосування телекомунікаційних засобів зв'язку визначили новий етап розвитку інформаційної технології.

Три основних принципи комп'ютерної інформаційної технології:

Інтерактивний (діалоговий) режим роботи з комп'ютером.

Інтегрованість (взаємозв'язок) з іншими програмними продуктами.

Гнучкість процесу зміни як даних, так і постановки задачі.

Одним із основних результатів інформаційної діяльності є інформаційний продукт або інформаційна продукція.

Інформаці́йний проду́кт - документована інформація, підготовлена відповідно до потреб користувачів і представлена у вигляді товару. Інформаційними продуктами є програмні продукти, бази і банки даних та інша інформація.

інформаційний продукт — це матеріалізований результат інформаційної діяльності, призначений для задоволення інформаційних потреб громадян, державних органів, підприємств, установ та організацій.

Органи державної влади - це ланка (елемент) механізму держави, що бере участь у виконанні функцій держави й наділений при цьому владними повноваженнями.
Під інформаційною продукцією розуміють сукупність інформаційних документів, баз даних і послуг. Конкретний зміст цього поняття сформульовано таким чином: Інформаційний проду́кт — документована інформація, підготовлена відповідно до потреб користувачів і представлена у вигляді товару. Інформаційними продуктами є програмні продукти, бази даних та інша інформація.



Базові складові інформаційних технологій

Технічне забезпечення.

Інформа́тика (англ. Computer Science, нім. Informatik) - наукова дисципліна, що вивчає методи та процеси створення, перетворення, зберігання, передачі інформації та використання її в різних галузях людської діяльності.

Програмне забезпечення.

Інформаційне забезпечення.

Методичне і організаційне забезпечення.

Технічне забезпечення (HardWare). Це персональні комп'ютери, оргтехніка, лінії зв'язку, обладнання мереж.

Програмне забезпечення (SoftWare). Знаходиться в прямій залежності від технічного і інформаційного забезпечення, реалізовує функції накопичення, обробки, аналізу, зберігання, та забезпечує інтерфейс користувача з комп'ютером.

Інтерфе́йс користувача́ (англ. user interface, UI, дружній інтерфейс) - засіб зручної взаємодії користувача з інформаційною системою. Сукупність засобів для обробки та відображення інформації, максимально пристосованих для зручності користувача; у графічних системах інтерфейс користувача реалізовується багатовіконним режимом, змінами кольору, розміру, видимості (прозорість, напівпрозорість, невидимість) вікон, їхнім розташуванням, сортуванням елементів вікон, гнучкими налаштовуваннями як самих вікон, так і окремих їхніх елементів (файли, папки, ярлики, шрифти тощо), доступністю багатокористувацьких налаштувань.


Інформаційне забезпечення. Сукупність даних, які представлені в певній формі для комп'ютерної обробки.

Організаційне і методичне забезпечення являють собою комплекс заходів, що скеровані на функціонування комп'ютера і програмного забезпечення для отримання необхідного результату.

Кодування інформації

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, важливим є приведення їх до єдиної форми. Для цього, як правило, використовують кодування - представлення даних одного типу через дані іншого типу.



  1. Природна людська мова – це система кодування ідей та понять для висловлення думок за допомогою мовлення.
    Систе́ма кодува́ння - це сукупність правил позначення об'єктів класифікації і класифікаційних груп.


  2. Азбука - це система кодування компонентів мови за допомогою графічних символів.

  3. В різних галузях техніки, науки та культури застосовуються інші засоби кодування: математичні вирази, телеграфна азбука, морська азбука, азбука для сліпих, мова жестів тощо.

Двійковий код


В інформатиці існує своя система кодування, що називається двійковим кодом (цифровим кодом). В ній використовується лише 2 символи «0» та «1» (двійкові цифри).

Двійкова система числення найбільш проста і зручна для автоматизації. З будь-якої системи числення можна перейти до двійкового коду. Майже усі ЕОМ використовують або безпосередньо двійкову систему числення, або двійкове кодування якої-небудь іншої системи числення.

Жестова мова - це вид спеціального письма, який дає змогу позначати цілі слова, а також літери алфавіту певними жестами. Жестову мову для обміну інформацією використовують як люди з вадами голосових зв'язок та слуху, так і люди без таких вад.
Двійкова система числення - це позиційна система числення, база якої дорівнює двом та використовує для запису чисел тільки два символи: зазвичай 0 (нуль) та 1 (одиницю). Числа, представлені в цій системі часто називають двійковими або бінарними числами.
Наявність в системі усього лише двох символів спрощує їх перетворення в електричні сигнали.

В основе двоичного кодирования лежит двоичная система счисления …

Основні відомості про системи числення

Під системою числення розуміється спосіб представлення чисел за допомогою символів деякого алфавіту, званих цифрами і відповідні йому правила дії над числами.

Усі системи числення діляться на позиційні і непозиційні.

Непозиційними системами числення є такі системи, в яких кожна цифра зберігає своє значення незалежно від місця свого положення в числі.

Прикладом непозиційних систем числення є римська, староєгипетська, вавілонська, слов'янська системи. До недоліків таких систем відносяться наявність великої кількості знаків і складність виконання арифметичних операцій.

Арифметичні дії є двомісними операціями на множині чисел - на вході беруть два числа (операнда), і повертають одне число як результат.

Система числення називається позиційною, якщо одна і та ж цифра має різне значення, що визначається місцезнаходженням цієї цифри в записі числа. Це значення міняється в однозначній залежності від позиції, займаною цифрою, за деяким правилом.

Прикладом позиційних систем числення є десяткова, двійкова, вісімкова, шістнадцятирична, факторіальна, урівноважена системи.

Назва позиційної системи числення визначається кількістю різних цифр, вживаних в цій системі числення, яке є основою системи числення (p).

Будь-яке число X в позиційній системі числення може бути представлене у вигляді полінома від основи p :



(1.
Системою числення, або нумерацією, називається сукупність правил і знаків, за допомогою яких можна відобразити (кодувати) будь-яке невід'ємне число. До систем числення висуваються певні вимоги, серед яких найбільш важливими є вимоги однозначного кодування невід'ємних чисел 0, 1,… з деякої їх скінченної множини - діапазону Р за скінченне число кроків і можливості виконання щодо чисел арифметичних і логічних операцій. Крім того, системи числення розв'язують задачу нумерації, тобто ефективного переходу від зображень чисел до номерів, які в даному випадку повинні мати мінімальну кількість цифр. Від вдалого чи невдалого вибору системи числення залежить ефективність розв'язання зазначених задач і її використання на практиці.
1)

де Xдійсне число;

Дійсні числа - елементи числової системи, яка містить у собі раціональні числа і, в свою чергу, є підмножиною комплексних чисел. Математична абстракція, яка виникла з потреб вимірювання геометричних і фізичних величин навколишнього світу, а також виконання таких математичних операцій як добування кореня, обчислення логарифмів, розв'язування алгебраїчних рівнянь.
– коефіцієнти або цифри числа ();


p – основа системи числення (>1); i = –n,…–1, 0, 1, …, k; n и k цілі числа.
Ці́лі чи́сла - в математиці елементи множини Z = =\lbrace \ldots -3,\,-2,\,-1,\,0,\,1,\,2,\,3\,\ldots \rbrace } яка утворюється замиканням натуральних чисел відносно віднімання. Таким чином, цілі числа замкнуті відносно додавання, віднімання та множення.

Представлення числа в p -ічній системі числення в цьому виді називається розгорнутою формою запису числа.

З іншого боку, будь-яке число в p -ічній системі числення можна записати у вигляді послідовності цифр, починаючи із старшої і відділяючи комою (точкою) цілу частину від дробової. Тобто представленню числа X в згорнутій формі відповідає запис:

.
Сімейство операційних систем Windows.

Операційна система - це комплекс взаємопов'язаних системних програм, функціями якого є контроль використання та розподілу ресурсів обчислювальної системи та організація взаємодії користувача з комп'ютером.

Операційна система (ОС) відіграє роль сполучної ланки між апаратурою комп'ютера і виконуваними програмами, а також користувачем.

Операційні системи, розвиваючись разом з ЕОМ, пройшли довгий шлях від найпростіших програм у машинних кодах розміром всього в декілька мегабайт до сучасних, написаних на мовах високого рівня, розмір яких обчислюється гігабайтами.

Маши́нний код, маши́нна мова в інформатиці - набір команд (інструкцій), які виконуються безпосередньо центральним процесором комп'ютера без транслятора. Кожен тип центрального процесора має власний машинний код.
Такий значний ріст розміру операційних систем обумовлений, головним чином, прагненням розробників "прикрасити" операційну систему, розширити її можливості, додати можливості, спочатку невластиві операційних систем, а також зробити інтерфейс користувача інтуїтивним. Всі ці спроби дали свої результати, і позитивні, і негативні. Головним результатом стало ускладнення настройки і програмного інтерфейсу при спрощення для користувача.

MS-DOS - одна з перших операційних систем і одна з найвідоміших. Пік популярності цієї операційної системи припадає на 90-і роки, зараз ця операційна система використовується рідко. Найбільшою популярністю у світі на даний момент мають операційні системи фірми Microsoft. Їх частка складає близько 90% серед всіх операційних систем. Найбільш стійкі системи цієї фірми засновані на технології NT (Windows NT / XP / Vista).

Однак Windows, природно, не єдина сучасна операційна система. У інших сучасних ОС, наприклад Linux, UNIX, OS / 2, мають свої переваги і недоліки. Linux надає найбільш досконалу захист, ніж Windows, і має більш продуманий інтерфейс; UNIX застосовується там, де потрібна висока надійність систем. Великим недоліком OS / 2 і UNIX є досить убогий вибір програмних засобів, і тут Windows виграє в інших операційних систем.

Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.

Важливою рисою багатьох ОС є здатність їх взаємодії один з одним, за допомогою мережі, що дозволяє комп'ютерам взаємодіяти один з одним, як в рамках локальних обчислювальних мереж (ЛОМ), так і в глобальній мережі Інтернет.

Інтерне́т (від англ. Internet), міжмере́жжя - всесвітня система взаємосполучених комп'ютерних мереж, що базуються на комплекті Інтернет-протоколів. Інтернет також називають мережею мереж. Інтернет складається з мільйонів локальних і глобальних приватних, публічних, академічних, ділових і урядових мереж, пов'язаних між собою з використанням різноманітних дротових, оптичних і бездротових технологій.

Будь-яка операційна система оперує деякими сутностями, які разом зі способами управління ними багато в чому характеризують її властивості. До таких сутностей можуть ставитися поняття процесу, об'єкта, файлу і т.д. Кожна ОС має свій набір таких сутностей. Наприклад, в ОС Windows до таких сутностей можна віднести поняття об'єкта, і вже через управління цією сутністю надаються всі можливі функції.

Практично будь-яка ОС має поняття ядра. Ядром ОС зазвичай є її резидентна частину, тобто та частина ОС, що не бере участь у процесах підкачки (вона завжди присутня в оперативній пам'яті) і працює в режимі ОС. У ядро входять базові засоби управління основними сутностями, характерними для цієї ОС, а також може входити набір програм, що забезпечують управління деякими фізичними пристроями. У функції ядра, зокрема, входить обробка переривань.

Програми, що управляють ресурсами, іноді називають драйверами пристроїв (фізичних або логічних). Наприклад, в ядро ОС повинен входити драйвер оперативного запам'ятовуючого пристрою.

Далі, навколо ядра нарощуються програми управління ресурсами обчислювальної системи. Перший рівень в основному складається з драйверів фізичних пристроїв. Наступний рівень - управління логічними пристроями і так далі. Таких рівнів може бути досить багато. Зовсім не обов'язково, що всі компоненти працюють в режимі ОС. Багато хто з компонентів, які логічно досить віддалені від ядра, можуть працювати в звичайному режимі користувача. Так само не обов'язково, щоб усі ці компоненти ОС працювали в резидентним режимі. Звичайно, для багатьох функцій це не потрібно.

Однією з головних частин ОС є інтерфейс - універсальний механізм управління будь-яким додатком ОС, незалежно від його призначення та предметної області.

Предме́тна о́бласть (ПрО) - множина всіх предметів, властивості яких і відношення між якими розглядаються в науковій теорії. В логіці - гадана область можливих значень предметних змінних логічної мови.
Інтерфейс є зручна оболонкою, з якою спілкується користувач. Саме на неї звертають увагу при виборі ОС, - про ядрі ж, головною частини ОС, згадують в другу чергу. Тому нестабільна і ненадійна з точки зору ядра ОС, як, наприклад, Windows 95, і мала успіх завдяки красивій обгортці-інтерфейсу.
Аспект (лат. aspectus - вигляд, погляд) - поняття філософії (онтології, теорії пізнання). У філософії аспект розглядається


  1   2   3   4   5



  • Рис. 1.1. Основні об’єкти інформаційного процесу
  • Рис 1.2. Технології переробки матеріальних ресурсів
  • Рис 1.3. Технологія переробки інформаційних ресурсів
  • Двійковий код