Основы информатики

Тип работы:
Лекция
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1. ИНФОРМАТИКА -- ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ

1.1 ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ИНФОРМАТИКИ

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Термин означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации».

информатика таблица excel windows

Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности в первую очередь связано с развитием компьютерной техники. Причем основная заслуга в этом принадлежит микропроцессорной технике, появление которой в середине 70-х гг. послужило началом второй электронной революции. С этого времени элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры, а область, связанная с созданием и использованием компьютеров, получила мощный импульс в своем развитии. Термин «информатика» приобретает новое дыхание и используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.

В нашей стране подобная трактовка термина «информатика» утвердилась в 1983 г. Информатика трактовалась как «комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».

Информатика в таком понимании нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т. п. с помощью информационных моделей.

Информатика -- это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница в понятиях «информатика» и «кибернетика».

Кибернетика существует независимо от наличия или отсутствия компьютеров.

Кибернетика -- это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между этими двумя дисциплинами провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:

в информатике -- на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;

в кибернетике -- на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

1.2 СТРУКТУРА ИНФОРМАТИКИ

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Информатику можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей -- технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций (рис. 1. 3): как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для нормального развития этих отраслей производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами, так как в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире, о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности, о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов увеличения производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение, что одна из главных задач этой науки -- выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

Цель фундаментальных исследований в информатике -- получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.

Информатика как прикладная дисциплина занимается:

изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);

созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т. д.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

исследование информационных процессов любой природы;

разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений. Особенно следует выделить в информатике методы математического моделирования и методы распознавания образов, практическая реализация которых стала возможной благодаря достижениям компьютерной техники.

Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция ко все большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.

2. ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ СВОЙСТВА

2.1 ИНФОРМАЦИЯ И ДАННЫЕ

Термин информация происходит от латинского informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение. С позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира с помощью сведений (сообщений). Сообщение -- это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, цифровых данных, графиков, таблиц и т. п. В широком смысле информация -- это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

Информация -- сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие д? нные.

Данные могут рассматриваться как признаки или з? писанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся.

Пример 2.1. Напишите на листе дсять номеров телефонов в виде последовательности дсяти числ и покажите их вашему другу. Он воспримет эти цифры как данные, так как они не предоставляют ему никаких сведений.

Затем против каждого номера укажите название фирмы и род деятельности. Для вашего друга непонятные цифры обретут определенность и превратятся из данных в информацию, которую он в дальнейшем мог бы использовать.

Одной из разновидностей информации является информация экономическая. Ее отличительная черта -- связь с процессами управления коллективами людей, организацией.

Экономическая информация -- совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере..

Для потребителя информации очень важной характ-ой является ее адекватность.

Адекватность информации — это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению и т. п.

2.2 ФОРМЫ АДЕКВАТНОСТИ ИНФОРМАЦИИ

Адекватность информации может выражаться в трех формах: семантической, синтаксической, прагматической.

Синтаксическая адекватность. Она отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации, надежность и точность преобразования этих кодов и т. п.

Семантическая (смысловая) адекватность. Эта форма определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта. Семантический аспект предполагает учет смыслового содержания информации. На этом уровне анализируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются смысловые связи

Прагматическая (потребительская) адекватность. Она отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления, которая на ее основе реализуется. Проявляются прагматические свойства информации только при наличии единства информации (объекта), пользователя и цели управления. Эта форма адекватности непосредственно связана с практическим использованием информации, с соответствием ее целевой функции деятельности системы.

2.3 МЕРЫ ИНФОРМАЦИИ

Для измерения информации вводятся два параметра: количество информации I и объем данных Vд.

Эти параметры имеют разные выражения и интерпретацию в зависимости от рассматриваемой формы адекватности. Каждой форме адекватности соответствует своя мера количества информации и объема данных (рис. 2. 1).

Синтаксическая мера информации — эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.

Объем данных Vд в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) в этом сообщении. В различных системах счисления один разряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения данных.

Количество информации I на синтаксическом уровне невозможно определить без рассмотрения понятия неопределенности состояния системы (энтропии системы).

Коэффициент (степень) информативности (лаконичность) сообщения определяется отношением количества информации к объему данных, т. е.

Y= I / Vд, причем 0 < У< 1.

С увеличением Y уменьшаются объемы работы по преобразованию информации (данных) в системе. Поэтому стремятся к повышению информативности, для чего разрабатываются специальные методы оптимального кодирования информации.

Для измерения смыслового содержания информации, т. е. ее количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.

Тезаурус — это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

Количество семантической информации в сообщении, количество новых знаний, получаемых пользователем, является величиной относительной. Одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть бессмысленным (семантический шум) для пользователя некомпетентного.

Прагматическая мера информации определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

2.4 КАЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ

Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:

правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;

обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.

Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных.

Достаточность {полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой.

Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п. Для информации, отображаемой цифровым кодом, известны четыре классификационных понятия точности:

формальная точность, измеряемая значением единицы младшего разряда числа;

реальная точность, определяемая значением единицы последнего разряда числа, верность которого гарантируется;

максимальная точность, которую можно получить в конкретных условиях функционирования системы;

необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя.

Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности. Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

3. Структурная организация персональных компьютеров

Структура компьютеров. Понятие «архитектура» чаще всего связывают с областью искусства. Однако архитектура является также и формой инженерии. Архитектор, проектируя здание, обязан не только позаботиться о его красоте и форме" но и представить подробный план здания (структуры), предусмотреть надежность, безопасность, удобство его эксплуатации, использование эффективных технологий и допустимые пределы стоимости. В результате он решает вопросы взаимодействия проектируемого здания с окружающей средой, с людьми, для которых здание строится.

Нечто подобное можно сказать и об архитектуре вычислительной машины. Архитектура ЭВМ связана с набором качеств машины, влияющих на ее взаимодействие с пользователем. Архитектура ЭВМ определяется совокупностью ее свойств и характеристик, которые должен знать программист для эффективного использования ЭВМ при решении своих задач (система команд ЭВМ, способы адресации информации, распределение памяти и т. д.).

Архитектура определяет принципы организации вычислительной системы и функции центрального вычислительного устройства, но не отражает то, как эти принципы реализуются внутри ЭВМ. Программно недоступные, не отраженные в системе команд ресурсы машины (магистрали, буферные регистры и др.) не влияют на архитектуру ЭВМ. Признаком тождественности архитектуры компьютеров является возможность выполнения любой программы в машинном коде, разработанной для одного компьютера, на другом компьютере с получением одинаковых результатов (хотя время выполнения программ может при этом существенно различаться).

Любая ЭВМ (в том числе и ПК) для выполнения своих функций должна иметь минимальный набор функциональных блоков:

блок для выполнения арифметических и логических операций (АЛУ — арифметико-логическое устройство);

блок для хранения информации, или память (ЗУ — запоминающее устройство);

устройство для ввода исходных данных (Увв) и для вывода результатов (Увыв).

Так как все эти устройства должны работать сообща, ими надо управлять, поэтому в структуре любой ЭВМ есть устройство управления (УУ), заставляющее все другие устройства выполнять в нужные моменты необходимые действия (рис. 2. 1).

Рис. 2.1. Классическая структура ЭВМ:

АЛУ -- арифметико-логическое устройство; ЗУ -- запоминающее устройство; УУ -- устройство управления; Увв -- устройство ввода;

Увыв -- устройство вывода

Устройство управления инициирует работу устройства ввода, давая ему команду на выполнение операции ввода информации в запоминающее устройство ЭВМ. Оно, в свою очередь, указывает, из какого места запоминающего устройства необходимо передать информацию в арифметико-логическое устройство, какую операцию над этой информацией должно выполнить арифметико-логическое устройство, в какое место запоминающего устройства записать результат операции. Оно также инициирует работу устройства вывода для вывода результата из запоминающего устройства и выполняет ряд других функций.

Мы описали классическую структуру вычислительной машины, на основе которой уже полвека создаются ЭВМ. Современные компьютеры, базируясь на тех же принципах, имеют некоторые отличия, обусловленные развитием техники и служащие решению важных для пользователя задач.

Во-первых, запоминающее устройство ЭВМ представлено несколькими уровнями. Уже в первых ЭВМ классической (называемой еще фон-Неймановской — по имени американского ученого фон-Неймана) структуры выделялись два уровня запоминающих устройств: внутреннее ЗУ и внешнее ЗУ. Внешнее З У служит хранилищем всей информации, необходимой для работы компьютера. Внутреннее З У содержит информацию, обрабатываемую в нем в данный момент времени. В современных моделях иерархия памяти представлена еще большим количеством уровней.

Центральные устройства (АЛУ и УУ) объединены в единый блок, называемый центральным процессором.

В первых ЭВМ устройства ввода и вывода были представлены достаточно бедно: это были в основном перфокарточные и перфоленточные устройства ввода-вывода, накопители на магнитных лентах и алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ). В современных ЭВМ и в ПК, в частности, имеется весьма большой арсенал устройств для ввода и вывода данных (разнообразные накопители на магнитных, оптических и магнитооптических дисках, сканеры, клавиатура, мышь, джойстик, принтеры, плоттеры, графопостроители).

Структурно современный ПК состоит из двух основных частей: центральной и периферийной. К центральной части обычно относят: центральный процессор и внутреннюю память.

Центральным процессором (ЦП) называется устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. В состав ЦП входят АЛУ, УУ, иногда собственная память процессора. Как правило, центральный процессор в современных компьютерах реализован в виде большой интегральной схемы и называется микропроцессором.

ЦП взаимодействует с внутренним ЗУ, называемым оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) или оперативной памятью (ОН). ОП предназначена для приема, хранения и выдачи информации (чисел, символов, команд, констант), т. е. всей информации, необходимой для выполнения операций в ЦП. Кроме оперативной памяти во всех компьютерах обычно имеется внутренняя постоянная память, используемая для хранения постоянных данных и программ.

Оперативная память — достаточно дорогая часть аппаратуры ПК. Она ограничена по объему. Для хранения больших объемов информации, которые не используются в данный момент времени процессором, предназначаются внешние запоминающие устройства (ВЗУ). К ним относятся: накопители на магнитных дисках, накопители на магнитных лентах, накопители на оптических и магнитооптических дисках.

В современных ПК реализована так называемая виртуальная память, которая предоставляет пользователю возможность работы с расширенным пространством оперативной памяти. Виртуальная память представляет собой совокупность оперативной памяти и внешних запоминающих устройств, а также комплекса программно-аппаратных средств, обеспечивающих динамическую пере? дресацию данных, в результате чего пользователь не долж? н з? ботиться о том, где располагаются необходимые ему данные (в ОЗУ или ВЗУ), а функции по требуемому перемещению данных берет на себя вычислительная система.

Совокупность ВЗУ и устройств ввода-вывода информации образует периферийную часть ЭВМ. Так как существует достаточно много разнообразных периферийных устройств, каждый ПК может быть укомплектован по-разному и иметь в своем составе те или иные периферийные устройства. Поэтому принято говорить о конфигурации ЭВМ, понимая под этим термином конкретный состав ее устройств с учетом их характеристик.

Передача информации из периферийных устройств в центральные называется операцией ввода, а передача информации из центральных устройств в периферийные — операцией вывода.

Производительность и эффективность использования ПК определяются не только возможностями его процессора и характеристиками ОП, но в большей степени составом его периферийных устройств, их техническими данными, а также способом организации их совместной работы с центральной частью ПК. Связь между устройствами ПК осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

Интерфейс представляет собой совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов — разъемов и т. д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей.

В настоящее время для разных классов ЭВМ применяются различные принципы построения системы ввода-вывода и структуры вычислительной машины. В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым также системной шиной. При такой структуре все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину (рис. 2. 2). Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передается три потока данных: непосредственно информация, управляющие сигналы и адреса.

Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи непосредственно информации, называется разрядностью шины. Разрядность шины соответствует числу битов информации, которое может передаваться по шине одновременно, а количество проводов для передачи адресов, или адресных линий, определяет, какой объем оперативной памяти может быть адресован.

Несомненным достоинством ЭВМ с шинной структурой являются ее простота, следовательно, и невысокая стоимость, а также гибкость, так как унификация связи между устройствами позволяет достаточно легко включать в состав ЭВМ новые модули, т. е. менять конфигурацию компьютера. К недостаткам следует отнести снижение производительности системы из-за задержек, связанных с временем ожидания устройствами возможности занять шину, пока осуществляется передача информации между устройствами с более высоким приоритетом. Для преодоления этого недостатка в персональных суперкомпьютерах может использоваться архитектура с двумя шинами.

Микропроцессоры. Неотъемлемым компонентом любой ЭВМ является центральный процессор. В современных ПК функции центрального процессора выполняют микропроцессоры. Чаще всего это большая интегральная схема, представляющая собой кремниевый кристал в пластмассовом, керамическом или металлокерамическом корпусе, на котором расположены выводы для приема и выдачи электрических сигналов. Степень интеграции интегральной схемы определяется размером кристалла и количеством размещенных в нем транзисторов.

Основные функции микропроцессора — выполнение вычислений, пересылка данных между внутренними регистрами, управление ходом вычислительного процесса. Микропроцессор непосредственно взаимодействует с оперативной памятью и контроллерами системной платы. Главными носителями информации внутри процессора служат регистры.

В состав микропроцессора входят АЛУ, устройство управления, внутренние регистры. Устройство управления вырабатывает управляющие сигналы для выполнения команд, АЛУ — арифметические и логические операции над данными. Оно может состоять из нескольких блоков, например блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей запятой.

В современных микропроцессорах в основу работы каждого блока положен принцип конвейера, который заключается в следующем. Реализация каждой машинной команды разбивается на отдельные этапы (как правило, это выборка команды из памяти, декодирование, выполнение и запись результата). Выполнение следующей команды программы может быть начато до завершения предыдущей (например, пока первая команда выполняется, вторая может декодироваться, третья — выбираться и т. д.). Таким образом, одновременно микропроцессор выполняет несколько следующих друг за другом команд программы, и время на выполнение каждой команды уменьшается в несколько раз. Если в микропроцессоре имеется несколько блоков обработки, в основу работы которых положен принцип конвейера, то его архитектуру называют суперскалярной.

Поскольку в программе могут встречаться команды передачи управления, выполнение которых зависит от результатов выполнения предшествующих команд, в современных микропроцессорах при использовании конвейерной архитектуры предусматриваются механизмы предсказания переходов — так называемое «исполнение по предположению с изменением последовательности». Это означает, что если в очереди команд появилась команда условного перехода, предсказывается, какая команда будет выполняться следующей до определения признака перехода. Выбранная ветвь программы выполняется в конвейере, но запись результата осуществляется только после вычисления признака перехода в случае, если переход выбран верно. Если выбор ветви программы ошибочен, микропроцессору приходится вернуться назад и выполнить правильные операции в соответствии с вычисленным признаком перехода.

Главная характеристика микропроцессора — его быстродействие, которое в значительной степени зависит от тактовой частоты микропроц? ссора. Важной является такж? архитектура микропроцессора, которая определяет, какие д? нны? он может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд, как происходит обработка данных, каков объем внутренней памяти микропроцессора.

Современные микропроцессоры могут обрабатывать целые числа разрядностью 8, 16 и 32 бита, числа с плавающей точкой разрядностью 32 и 64 бита. В составе машинных команд микропроцессора, как правило, присутствуют инструкции целочисленной арифметики, которые могут быть дополнены командами с плавающей точкой и командами, реализующими обработку графических, видео- и аудиоданных (технология ММХ — Multi Media eXtention — мультимедийное расширение).

В составе устройств микропроцессора может присутствовать сверхоперативная, или кэш-память, которая обеспечивает более быструю передачу информации в микропроцессор, чем из оперативной памяти. У современных микропроцессоров может быть кэш-память первого уровня, которая обычно встроена в тот же кристалл и работает на одинаковой с микропроцессором частоте. Для некоторых микропроцессоров предусмотрена еще кэш-память второго уровня. Существуют два способа организации такой памяти: общая, когда команды и данные хранятся вместе, и разделенная, когда они хранятся в разных местах. Наличие разделенной кэш памяти увеличивает производительность микропроцессора, сокращая среднее время доступа к используемым командам и данным. От способа организации, количества уровней и емкости кэш-памяти, а также от того, находится ли кэш-память в том же кристалле (чипе), что и сам микропроцессор, или в отдельном кристалле, также зависит производительность микропроцессора.

Микропроцессор обменивается информацией с внешними устройствами через системную шину. Однако разрядность внутренних регистров микропроцессора может не совпадать с разрядностью шины, например, микропроцессор с 32-разрядными регистрами может иметь только 16 внешних выводов, обеспечивающих взаимодействие с 16-разрядной шиной данных. В связи с этим еще одной характеристикой микропроцессора является соответствие его внутренней разрядности внешней шины.

Емкость памяти, адресуемой микропроцессором, определяется разрядностью внешней шины адреса. «Максимально адресуемая память имеет емкость 2N байт, где N — количество адресных линий в системной шине.

Большинство задач, решаемых на ПК, не требует сложных математических вычислений. Это относится к работе с текстовыми данными, базами данных, сетевыми операционными системами. В других случаях — при решении сложных математических и физических задач, задач моделирования, при работе с трехмерной графикой, электронными таблицами, издательскими пакетами — важным параметром является скорость выполнения операций с плавающей запятой, на которые универсальные процессоры тратят достаточно много времени. Для таких задач в некоторых компьютерах предусмотрено использование специального устройства, называемого математическим сопроцессором.

Математический сопроцессор — специализированная интегральная микросхема, работающая во взаимодействии с центральным процессором и предназначенная для выполнения математических операций с плавающей запятой*.

В настоящее время фирма Intel занимает одно из ведущих мест на рынке микропроцессоров.

4. Основные понятия электронных таблиц

Excel — это электронная таблица, предназначенная для создания, хранения и обработки баз данных.

База данных — это организованная структура, предназначенная для хранения информации.

Для того чтобы запустить электронную таблицу Excel следует выполнить двойной щелчок мышью по соответствующему значку на Рабочем столе или выбрать из главного меню Windows команду Программы-Microsoft Excel.

После загрузки программы на экране монитора можно увидеть чистую страницу Рабочей книги.

Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа отображается только текущий рабочий лист, с которым ведется работа. Каждый рабочий лист имеет название, которое отображается на ярлыке листа. Чтобы переименовать рабочий лист, надо дважды щелкнуть на его ярлыке и ввести новое название.

Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены латинскими буквами и, далее, двухбуквенными комбинациями. Строки последовательно нумеруются цифрами. Всего рабочий лист может содержать до 256 столбцов и до 65 536 строк.

На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение ячейки сочетает в себе номер столбца и строки и является адресом ячейки. Одна из ячеек всегда является активной и выделяется табличным курсором.

Ввод, редактирование и форматирование данных.

Отдельная ячейка электронной таблицы может содержать данные, относящиеся к одному из трех типов: текст, число или формула. Тип данных, размещаемых в ячейках, определяется автоматически при вводе. Текстовые данные по умолчанию выравниваются по левому краю ячейки, а числа — по правому, ввод формул всегда начинается со знака «=».

Ввод данных осуществляется в ячейку, на которой находится табличный курсор. Если в выбранной ячейке уже записаны данные, то они удаляются и записываются новые. Для того, чтобы отредактировать имеющиеся данные, не удаляя их, необходимо дважды щелкнуть мышью на текущей ячейке или по строке формул и внести изменения.

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 следует использовать клавишу «DELETE».

Чтобы изменить формат отображения данных в текущей ячейке или выбранном диапазоне, используют команду Формат-Ячейки. Вкладки этого диалогового окна позволяют выбирать формат записи данных, задавать направление текста и метод его выравнивания, определять шрифт и начертание символов, управлять отображением и видом рамок, задавать фоновый цвет.

Копирование и перемещение содержимого ячеек.

Копирование и перемещение ячеек в программе Excel можно осуществлять методом перетаскивания или через буфер обмена. При работе с небольшим числом ячеек удобно использовать первый метод, при работе с большими диапазонами — второй.

Чтобы методом перетаскивания скопировать или переместить ячейку (выделенный диапазон) вместе с содержимым, следует навести указатель мыши на рамку текущей ячейки (он примет вид стрелки). Далее ячейку можно перетащить в любое место рабочего листа. Для выбора способа выполнения этой операции (копировать или перетащить) рекомендуется использовать специальное перетаскивание с помощью нажатой правой кнопки мыши.

При передаче информации через буфер обмена вначале необходимо выделить копируемый (вырезаемый) диапазон и дать команду на его помещение в буфер обмена: Правка-Копировать или Правка-Вырезать. Место вставки определяется путем указания ячейки, соответствующей верхнему левому углу диапазона, помещенного в буфер обмена, или путем выделения диапазона, который по размерам точно равен копируемому (перемещаемому). Вставка выполняется командой Правка-Вставить. Для управления способом вставки можно использовать команду Правка-Специальная вставка. В этом случае правила вставки данных из буфера обмена задаются в открывшемся диалоговом окне.

Вычисления, ссылки в электронной таблице.

Вычисления в Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции, соединенные знаками математических операций и скобками. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается результат вычислений.

Формула может содержать ссылки, т. е. адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. Ячейка, содержащая формулу, является зависимой. Значение, отображаемое в ячейке с формулой, пересчитывается при изменении значения ячейки, на которую указывает ссылка. (Привести пример).

Ссылку на ячейку можно задать разными способами. Во-первых, адрес ячейки можно ввести вручную. Другой способ состоит в щелчке на нужной ячейке или выборе диапазона, адрес которого требуется ввести. Ячейка или диапазон при этом выделяются пунктирной рамкой.

По умолчанию, ссылки на ячейки в формулах рассматриваются как относительные. Это означает, что при копировании формулы адреса в ссылках автоматически изменяются.

При абсолютной адресации адреса ссылок при копировании не изменяются. Элементы номера ячейки, использующие абсолютные адреса, предваряются символом «$» ($A$ 5).

Автоматизация ввода.

Так как таблицы часто содержат повторяющиеся или однотипные данные, программа Excel содержит средства автоматизации ввода. К числу предоставляемых средств относятся: автозавершение и автозаполнение (числами и формулами).

Автозавершение применяют при вводе в ячейки одного столбца текстовых строк, среди которых есть повторяющиеся. Если при вводе текстовых данных столбца обнаружено совпадение, то введенный текст автоматически дополняется. Нажатие клавиши «ENTER» подтверждает операцию автозавершения, в противном случае ввод продолжить.

При работе с числами используют метод автозаполнения. В правом нижнем углу табличного курсора имеется маркер заполнения в виде черного квадратика. При наведении на него указатель мыши приобретает вид тонкого крестика. При перетаскивание маркера заполнения происходит «размножение» содержимого ячейки в горизонтальном или вертикальном направлении.

Если ячейка содержит число, то при перетаскивании маркера происходит копирование ячеек или их заполнение арифметической прогрессией. Для выбора способа автозаполнения следует производить специальное перетаскивание с использованием правой кнопки мыши.

Если ячейка содержит формулу, то в ходе автозаполнения относительные ссылки изменяются, абсолютные остаются без изменения.

Мастер функций.

Если при проведении расчетов в базе данных при помощи электронной таблицы существует необходимость использования функти

Электронная таблица Microsoft Excel. Основные понятия электронных таблиц. Excel — это электронная таблица, предназначенная для создания, хранения и обработки баз данных. База данных — это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Для того чтобы запустить электронную таблицу Excel следует выполнить двойной щелчок мышью по соответствующему значку на Рабочем столе или выбрать из главного меню Windows команду Программы-Microsoft Excel. После загрузки программы на экране монитора можно увидеть чистую страницу Рабочей книги. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа отображается только текущий рабочий лист, с которым ведется работа. Каждый рабочий лист имеет название, которое

отображается на ярлыке листа. Чтобы переименовать рабочий лист, надо дважды щелкнуть на его ярлыке и ввести новое название. Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены латинскими буквами и, далее, двухбуквенными комбинациями. Строки последовательно нумеруются цифрами. Всего рабочий лист может содержать до 256 столбцов и до 65 536 строк.

На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение ячейки сочетает в себе номер столбца и строки и является адресом ячейки. Одна из ячеек всегда является активной и выделяется табличным курсором. Ввод, редактирование и форматирование данных. Отдельная ячеЩелкнуть на кнопке Далее.

Третий этап работы мастера состоит в выборе оформления диаграммы. На вкладках окна можно задать:

название диаграммы и подписи осей;

отображение и маркировка осей координат;

отображение сетки линий;

описание построенных графиков;

отображение надписей;

Оформив диаграмму соответствующим образом, щелкнуть на кнопке Далее.

На последнем этапе работы мастера указывается, где надо поместить диаграмму (на имеющемся или отдельном листе). После щелчка на кнопке Готово диаграмма строится автоматически и вставляется на указанный рабочий лист.

Готовую диаграмму можно редактировать. При щелчке на элементе диаграммы (заголовке, графике, оси координат и т. д.) он выделяется маркерами. Форматирование выделенного элемента можно осуществить через меню Формат.

Чтобы удалить диаграмму, можно удалить рабочий лист, на котором она расположена (Правка-Удалить лист), или щелкнув по диаграмме, выделить ее и нажать клавишу DELETE.

База данных.

База данных размещает огромные объемы информации в связанном виде. Все Б Д можно разделить на плоские и реляционные. Реляционная Д Б состоит из нескольких таблиц, связанных между собой ключевыми полями. Лист в Excel является примером плоской БД, т. е. базы, состоящей из единственной таблицы.

Каждая строка в БД содержит полную информацию о каком-либо объекте. Эти данные, записанные в строках БД, называют записями. Каждая запись состоит из полей.

База данных позволяет хранить необработанные данные, предназначенные для анализа средствами электронной таблицы Excel включая:

формы данных для упрощения добавления новых записей;

автоматический подсчет сумм по категориям;

сортировку данных;

фильтрацию для просмотра подмножеств данных;

сводные таблицы для обобщения информации;

Создание базы данных.

Создание и работа с БД упрощается, если использовать встроенную форму данных для того, чтобы вводить, удалять или редактировать записи в БД.

Чтобы создать форму данных для новой базы следует ввести сначала строку с именами полей (заголовками столбцов) и поместить в следующей строке запись — образец заполнения базы.

Клиент

(Ф.И.О.)

Код товара

Цена покупки

Скидка

Долг

Николаев И.К.

145/7

25 000р.

2%

750р.

После этого надо выделить обе строки и выбрать команду Данные-Форма. На экране появится форма данных, в которой слева перечислены все имена полей, справа в окнах — элементы первой записи.

После создания формы данных можно ее использовать для ввода в БД последующих записей, щелкнув на кнопке Добавить. В окне появится чистая форма данных, которую необходимо заполнить очередной записью. Перемещение по полям формы производится клавишей TAB. По завершении ввода записей щелкнуть по кнопке Закрыть.

После того как БД сформирована, можно с помощью формы данных найти нужную запись по заданному критерию, отредактировать ее поля или удалить.

Поиск записей.

Для того чтобы найти нужную запись в БД, надо воспользоваться кнопкой Критерии в форме данных. В очищенные поля формы записываются критерии поиска. При их задании допускается использование операций сравнения = > < >= <= < >. Задав критерии, нажать кнопку Далее. В полях основной формы выведутся данные из первой найденной записи, отвечающей заданным условиям. Снова нажимая кнопку Далее, можно просматривать каждую следующую запись, попадающую под условия отбора. Вернуться в основную форму можно, нажав кнопку Правка.

Сортировка записей.

Каждая база данных, которую создает пользователь, должна иметь некоторый предпочтительный порядок просмотра записей. В зависимости от целей можно, например, расположить записи по алфавиту фамилий клиентов, или в порядке возрастания их кодов, или в порядке убывания сумм их покупок и т. д.

Для сортировки записей необходимо в меню Данные выбрать команду Сортировка. При этом открывается диалоговое окно, в котором следует указать ключи сортировки (названия полей, определяющие новый порядок) и тип упорядочения (возрастание или убывание). Если есть повторяющиеся значения в поле ключа, то можно определить более одного ключа сортировки (до трех полей). Такая сортировка называется многоуровневой.

Фильтры.

Фильтры — средства, позволяющие просматривать только данные, которые удовлетворяют определенным условиям. Различают:

а) автофильтр;

б) усиленный фильтр.

Перед активизацией фильтра надо отметить область рабочего листа с д? нными, включая заголовки полей.

Автофильтр.

Автофильтр вызыва? тся из меню Данны? командой Фильтр-Автофильтр. При этом к ка? дой клетке с именем поля в строке заголовков добавляется раскрывающийся список. В списке строка Условие открывает диалог «Пользовательский автофильтр», в котором можно указать соединение нескольких критериев поиска.

Например: Долг: равно 5000 р.

или

Цена покупки: больше 100 000р.

Можно также задавать интервал поиска:

Долг: меньше 50 000р.

больше или равно 10 000р.

Расширенный фильтр.

Для использования расширенного фильтра необходимо заранее определить область критериев поиска: для этого достаточно скопировать заголовки столбцов в ту часть рабочего листа, которая не содержит данных для поиска. Затем выбрать в меню Данные команду Фильтр-Расширенный фильтр, при этом открывается диалог, в котором можно задать:

исходный диапазон;

диапазон условий.

Здесь же в группе Обработка следует указать, будет ли выполнена фильтрация на листе или выходные данные должны будут помещены в другую область рабочего листа.

Область критериев поиска может иметь вид:

Клиент

Цена покупки

П*

> =50 000р.

F1: F2 — найдет и выведет всю информацию о клиентах, фамилии которых начинаются на букву П;

I1: I2 — выведет информацию о клиентах, размер покупок которых превосходит 50 тыс. рублей.

Область критериев может занимать несколько столбцов или строк.

Клиент

Долг

А*

< 100 000р.

K1: L2 — будут найдены клиенты, фамилии которых начинаются на А, причем сумма их долга составляет меньше 100 тыс. рублей.

Создание сводной таблицы

Сводная таблица — это таблица рабочего листа, позволяющая быстро суммировать большие объемы данных с применением выбранного формата и методов вычисления.

Пусть имеется некоторая база данных в Excel (база «Сбыт продукции»).

Отдел

Наименование товара

Дата пос-тупления

Цена

Коли-чество

Стоимость

Спорттовары

Сумки

Галантерея

Обувь

Шляпы

Верхняя одежда

Задание: Построить сводную таблицу, отражающую суммарную стоимость продукции по отделам с указанием даты.

Решение: Необходимо выделить всю базу, а затем в меню Данные выбрать команду Сводная таблица. В ходе построения таблицы надо выполнить следующие действия:

Определить тип данных, которые вы собираетесь суммировать в таблице, выбирая один из следующих параметров:

О в списке или базе данных Microsoft Excel;

О во внешнем источнике данных;

О в нескольких интервалах консолидации;

О в другой сводной таблице.

(Выбрать пункт: в списке или базе данных Microsoft Excel)

2. Определить место нахождения исходных данных, которые собираетесь обрабатывать. Если исходная база данных была выделена заранее, то интервал будет записан автоматически ($B$ 1: $G$ 7).

Определить внешний вид таблицы. Для этого перетащить кнопку поля Наименование товара в область строки, кнопку поля Дата поступления — в область столбец, кнопку поля Стоимость — в область данные. На этом шаге можно использовать различные опции постройки в диалоговом окне «Вычисление поля сводной таблицы», которое откроется, если дважды щелкнуть на заголовке поля.

Столбец

Строка

Данные

Определить место, где должна появиться сводная таблица в рабочей книге.

Глобальная сеть Internet (структура, основные услуги, WWW, электронная почта, зал телеконференций, программы просмоторщики WWW, организация поиска в интернете, создание личных страниц)

Сеть Internet, в настоящее время, охватывает всю планету, все страны и города. Мало осталось точек на карте, где нет доступа в интернет. В общих чертах интернет представляет собой коммерческую глобальную электронную сеть, связывающая пользователей всего мира.

Чтобы посредством модема или каким-либо иным способом подключиться к интернету, нам необходимо найти того, кто сам постоянно подключен к интернету и согласен позволить подсоединяться к сети через него. Такого поставщика услуг интернета называют провайдером. Чем выше пропускная способность (скорость обмена информацией) канала связи его с остальной сетью, тем более высокая максимальная скорость обмена между клиентом и провайдером. Для связи может быть использованы не только стандартные телефонные линии, но также можно использовать выделенные каналы, радиоканалы, ISDN и т. п.

Общая структура сети интернет представлена следующей схемой:

По этой схеме видно, что центральные станции (серверы) объедены между собой в единое «кольцо». Это необходимо для доступа к информации, хранящейся на каждом сервере. Для увеличения скорости прохождения данных они соединяются коаксиальным или оптическим кабелем, а между континентами через спутник. К каждому серверу подключаются пользовательские станции (персональные компьютеры). Многие из них подключаются через модем (удаленный доступ) к свободным каналам, но подключение через выделенный канал обеспечивает большую скорость и надежность связи.

Сеть интернет предоставляет пользователям обмениваться сообщениями через электронную почту (e-mail). В целом аналогична обычной не электронной почте. Вы пишите письмо, — отправляете на свой местный почтовый сервер, и оно от почтового сервера к почтовому серверу доходит до адресата. Адресат письма — человек или робот, однако, в сети адресуются компьютеры, а за одним компьютером могут работать несколько человек (и заодно немало роботов), поэтому адрес для электронной почты имеет следующий вид: идентификатор@имя сервера. Идентификатор обычно выбирается самим пользователем (и согласовывается с системным администратором узла или поставщиком услуг интернета). Если провайдер предоставил возможность работы с электронной почтой POP3, то имя сервера — это имя сервера провайдера, через который происходит соединение с интернетом. Если работаем с постой UUCP, то имя сервера — это имя компьютера, на котором читаем (получаем) почту.

Кроме работы с электронной почтой существует поддержка электронных страниц (WWW). Свое обозначение они получили из-за трех английских слов World Wide Web (сеть связи «Всемирная паутина»). Для просмотра страниц используется, например, Internet Explorer (далее IE).

5. Операционная система WINDOWS

Файлы (документы).

Каталоги (папки).

Рабочий стол ОС Windows.

Главное меню Windows.

Окно и его элементы в Windows.

Программа Проводник.

1. Файлы.

Вся информация на дисках (винчестере, дискетах, компакт-дисках, магнитооптических дисках) хранится в файлах.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой