Сайт о телевидении

Лекция №1.

Информатика - наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи, защиты и использования информации. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования. Информатика – молодая научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности.

Термин «информатика» был впервые введён в Германии Карлом Штейнбухом в 1957 году. В 1962 году этот термин был введён во французский язык Ф. Дрейфусом, который также предложил переводы на ряд других европейских языков. В советской научно-технической литературе термин «информатика» был введён А. И. Михайловым, А. И. Черным и Р. С. Гиляревским в 1968 году.

Отдельной наукой информатика была признана лишь в 1970-х; до этого она развивалась в составе математики, электроники и других технических наук. Некоторые начала информатики можно обнаружить даже в лингвистике. С момента своего признания отдельной наукой информатика разработала собственные методы и терминологию.

Лекция №2.

В современной информатике используются в основном три системы счисления (все – позиционные): двоичная, шестнадцатеричная и десятичная.

Двоичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является вычислительная техника. Такое положение дел сложилось исторически, поскольку двоичный сигнал проще представлять на аппаратном уровне. В этой системе счисления для представления числа применяются два знака – 0 и 1.

Шестнадцатеричная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является хорошо подготовленный пользователь – специалист в области информатики. Используемые знаки для представления числа – десятичные цифры от 0 до 9 и буквы латинского алфавита – A, B, C, D, E, F.

Десятичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является так называемый конечный пользователь – неспециалист в области информатики (очевидно, что и любой человек может выступать в роли такого потребителя). Используемые знаки для представления числа – цифры от 0 до 9.

Прямой код двоичного числа образуется из абсолютного значения этого числа и кода знака (нуль или единица) перед его старшим числовым разрядом.

Обратный код двоичного числа образуется по следующему правилу. Обратный код положительных чисел совпадает с их прямым кодом. Обратный код отрицательного числа содержит единицу в знаковом разряде числа, а значащие разряды числа заменяются на инверсные, т.е. нули заменяются единицами, а единицы - нулями.

Модифицированные обратные и дополнительные коды двоичных чисел отличаются соответственно от обратных и дополнительных кодов удвоением значений знаковых разрядов. Знак “+” в этих кодах кодируется двумя нулевыми знаковыми разрядами, а “-” - двумя единичными разрядами.

Лекция №3.

Алгебра логики – это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности и ложности) и логических операций над ними.

Из элементарных высказываний с помощью логических связок " и", "или", "не", "если: то" и других (логических операций) строятся сложные высказывания - формулы (или функции) алгебры логики.

В алгебре логики основными (элементарными) операциями являются:

отрицание,

логическое сложение (дизъюнкция),

логическое умножение (конъюнкция),

импликация,

эквивалентность.

Способы построения новых высказываний из заданных с помощью логических связок, их преобразования и установления истинности изучаются в логике высказываний с помощью алгебраических методов.

Логической функцией называется функция f (X1,X2,...,Xn) , которая, так же как и ее аргументы, может принимать только два значения (0 и 1).

Так же, как и в алгебре арифметики, в алгебре логики устанавливается приоритет выполнения логических операций. Они упорядочены в следующей последовательности: отрицание; конъюнкция; дизъюнкция; импликация; эквивалентность.

Лекция №4.

При проектировании цифровых логических устройств часто возникает задача по заданной таблице истинности записать выражение для логической функции и реализовать ее в виде логической схемы, состоящей из функционально полного набора логических элементов. Данную задачу называют также задачей синтеза логических схем или логических устройств.

Синтез логических схем на основе функционально полного набора логических элементов состоит из представления логических функций, описывающих данные логические схемы в нормальных формах. Нормальной формой представления считается форма, полученная посредством суперпозиций вспомогательных логических функций – минтермов и макстернов.

Минтермом называют логическую функцию, которая принимает значение логической единицы только при одном значении логических переменных и значение логического нуля при других значениях логических переменных.

Макстерном называют логическую функцию, которая принимает значение логического нуля только при одном значении логических переменных и значение логической единицы при других значениях логических переменных.

Из минтермов и макстернов методом суперпозиции можно составить логические функции, которые называются соответственно логической функцией, представленной посредством совершенных дизъюнктивных нормальных форм (СДНФ), и логической функцией, представленной посредством совершенных конъюнктивных нормальных форм (СКНФ). Полученные таким образом функции СДНФ и СКНФ будут представлять искомую логическую функцию по заданной таблице истинности.

Лекция №5

Программное обеспечение ПО - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

Также - совокупность программ, процедур и правил, а также документации, относящихся к функционированию системы обработки данных.

Программное обеспечение компьютера постоянно пополняется, развивается, совершенствуется. Стоимость установленных программ на современном ПК зачастую превышает стоимость его технических устройств. Разработка современного ПО требует очень высокой квалификации от программистов.

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением.

Программное обеспечение принято по назначению подразделять на системное, прикладное и инструментальное, а по способу распространения и использования на несвободное/закрытое, открытое и свободное. Свободное программное обеспечение может распространяться, устанавливаться и использоваться на любых компьютерах дома, в офисах, школах, вузах, а также коммерческих и государственных учреждениях без ограничений.

Лекция №6

Операционная система - комплекс программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, организующий работу с файлами и выполнение прикладных программ, осуществляющий ввод и вывод данных.

Общими словами, операционная система - это первый и основной набор программ, загружающийся в компьютер. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например предоставление общего пользовательского интерфейса и т.п.

Сегодня наиболее известными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и UNIX-подобные системы.

Интерфейсные функции:

Управление аппаратными средствами, устройствами ввода- вывода

Файловая система

Поддержка многозадачности (разделение использования памяти, времени выполнения)

Ограничение доступа, многопользовательский режим работы (если взять к примеру ДОС, то он не может быть многопользовательским)

Сеть (взять спектрум в пример...)

Внутренние функции:

Обработка прерываний

Виртуальная память

"Планировщик" задач

Буферы ввода- вывода

Обслуживание драйверов устройств

Лекция №7

Оболочка операционной системы (от англ. shell - оболочка) - интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).

Командный интерпретатор.

Для обеспечения интерфейса командной строки в операционных системах часто используются командные интерпретаторы, которые могут представлять собой самостоятельные языки программирования, с собственным синтаксисом и отличительными функциональными возможностями.

В операционные системы MS-DOS и Windows 9x включён командный интерпретатор command.com, в Windows NT включён cmd.exe. В большом семействе командных оболочек UNIX наиболее популярны bash, csh, ksh, zsh, в UNIX-подобных системах у пользователя есть возможность менять командный интерпретатор, используемый по умолчанию.

Функции.

Командный интерпретатор исполняет команды своего языка, заданные в командной строке или поступающие из стандартного ввода или указанного файла.

В качестве команд интерпретируются вызовы системных или прикладных утилит, а также управляющие конструкции. Кроме того, оболочка отвечает за раскрытие шаблонов имен файлов и за перенаправление и связывание ввода-вывода утилит.

В совокупности с набором утилит, оболочка представляет собой операционную среду, язык программирования и средство решения как системных, так и некоторых прикладных задач, в особенности, автоматизации часто выполняемых последовательностей команд.

Лекция №8

Текстовый редактор - компьютерная программа, предназначенная для обработки текстовых файлов, такой как создание и внесение изменений.

Условно выделяют два типа редакторов: потоковые текстовые редакторы и интерактивные.

Потоковые текстовые редакторы представляют собой компьютерные программы, которые предназначены для автоматизированной обработки входных текстовых данных, полученных из текстового файла, в соответствии с заранее заданными пользователями правилами. Чаще всего правила представляют собой регулярные выражения, на специфичном для данного конкретного текстового редактора диалекте. Примером такого текстового редактора может служить редактор Sed.

Интерактивные текстовые редакторы - это семейство компьютерных программ предназначенных для внесения изменений в текстовый файл в интерактивном режиме. Такие программы позволяют отображать текущее состояние текстовых данных в файле и производить над ними различные действия.

Строго говоря, текстовый процессор может быть причислен к интерактивным текстовым редакторам, однако для данного класса компьютерных программ их возможность применения в качестве интерактивного текстового редактора не является целевой.

Лекция №9

Табличный процессор - категория программного обеспечения, предназначенного для работы с электронными таблицами. Изначально табличные редакторы позволяли обрабатывать исключительно двухмерные таблицы, прежде всего с числовыми данными, но затем появились продукты, обладавшие помимо этого возможностью включать текстовые, графические и другие мультимедийные элементы. Инструментарий электронных таблиц включает мощные математические функции, позволяющие вести сложные статистические, финансовые и прочие расчеты.

Электронные таблицы (или табличные процессоры) - это прикладные программы, предназначенные для проведения табличных расчетов. Появление электронных таблиц исторически совпадает с началом распространения персональных компьютеров. Первая программа для работы с электронными таблицами - табличный процессор, была создана в 1979 году, предназначалась для компьютеров типа Apple II и называлась VisiCalc. Одним из самых популярных табличных процессоров сегодня является MS Excel, входящий в состав пакета Microsoft Office.

Лекция №10

Компьютерная графика (также машинная графика) - область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

История

Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.

В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Н. Н. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке.

Чтобы обеспечить взаимодействие пользователя с операционной системой и с прикладными программами необходим интерфейс: система передачи команд пользователя операционной системе и ответов системы обратно пользователю. Такое взаимодействие представляет собой «диалог» пользователя с компьютером на специальном языке, будь то язык, использующий знаки, похожие на слова и высказывания естественного языка, или язык изображений. На сегодня известны две принципиальные возможности организации интерфейса: графический интерфейс и командная строка.

Командная строка - приглашение оболочки, обозначающее готовность системы принимать команду пользователя, - в наиболее явной форме демонстрирует идею диалога. На каждую введенную команду пользователь получает ответ от системы: либо очередное приглашение, обозначающее, что команда выполнена и можно вводить следующую, либо сообщение об ошибке, представляющее собой высказывание системы о произошедших в ней событиях, адресованное пользователю. При работе в операционной среде с графическим интерфейсом происходящий диалог пользователя с системой не столь очевиден, хотя с точки зрения системы клик мышью в определенной области на экране аналогичен команде, введенной с клавиатуры, а ответ системы пользователю может быть представлен в виде диалогового окна.

При работе с командной строкой для организации интерфейса используются специальные программы - командные интерпретаторы. Они принимают от пользователя выдаваемые им команды в виде строк текста, содержащих имена программы и параметры, с которыми эти программы следует выполнить, производят разбор полученных строк, запускают необходимые программы и передают пользователю их вывод - также строки текста. Всё взаимодействие пользователя с системой происходит через командный интерпретатор, поэтому его часто называют оболочкой (shell). Для выполнения типовых действий последовательности команд оказываются одинаковыми. Такие последовательности команд можно записать в текстовый файл и далее передать этот текстовый файл командному интерпретатору для выполнения. Такие текстовые файлы называются скриптами. Для запуска они должны иметь соответствующие права (флаг "x"). Командные интерпретаторы поддерживают условное выполнение команд (структуры if-then-else), циклы, создание и вызовы подпрограмм и т.п. Язык командного интерпретатора исключительно мощный и позволяет автоматизировать практически любую задачу в системе. Например, действия при загрузке системы осуществляются скриптами командного интерпретатора - начиная от /etc/rc.d/rc.sysinit, который, в свою очередь, вызывает большое количество других скриптов.

В системах *nix, в соответствии с их модульным построением, доступны несколько командных интерпретаторов. В-основном сейчас используется интерпретатор bash (/bin/bash).

Команды операционной системы представляют из себя небольшие программы, расположенные в каталогах /bin, /usr/bin, /sbin, /usr/sbin. В дальнейшем, говоря о командах, мы будем понимать под этим именно указанные программы.

Общий формат вызова команды выглядит следующим образом:

$ command -f --flag --key=parameter argument1 agrument2 ...

Здесь "$" - это приглашение операционной системы к вводу команды. Для обычных пользователей оно имеет вид "$", для суперпользователя (root) - "#". В дальнейшем для команд, которые требуют привилегий root, будет использоваться запись вида "# command".

command - имя команды. Для часто использующихся команд имена короткие, состоящие из 2-3 букв.

После имени команды, при необходимости, указываются ключи. Ключ - параметр команды, который влияет на результат её выполнения. Часто использующиеся ключи - короткие, односимвольные; для требующихся реже длинных ключей используются слова или сокращения. Короткие ключи начинаются с символа "-", длинные - с двух символов "-". Короткие ключи часто дублируются длинными - для повышения читабельности скриптов. После ключей может допускаться указание дополнительных параметров, для длинных ключей такие параметры принято записывать через знак "=". Несколько односимвольных ключей разрешается объединять вместе: например, вместо "$ ls -l -a" можно записать "$ ls -la".

Порядок ключей, как правило, не важен.

После всех ключей следуют аргументы команды. Аргументы чаще всего представляют из себя пути к файлам или каталогам. Возможно использовать аргументы, начинающиеся со знака "-". В этом случае от ключей они отделяются двумя символами "-":

$ touch -- -file-with-

Команды могут использовать различные ключи и параметры. Запоминать все возможные комбинации формата вызова каждой программы невозможно и бессмысленно. Поэтому в системе доступны описания и подсказки по использованию практически каждой утилиты и программы.

Обычно программы поддерживают несколько стандартных ключей. По ключу "-h" или "--help" выдаётся краткая справка о программе. По ключу "-v" или "--version" - её версия. Если краткой справки не достаточно, то можно вызвать описание программы в справочной системе. Для работы со справкой используется команда man (сокращение от "manual" - руководство). Команда man в качестве аргумента принимает имя команды или файла конфигурации, ищет и выводит на экран страницу справочного руководства. В справке, выдаваемой командой man, содержится информация о формате вызова программы, поддерживаемых ей ключах и параметрах, информация об авторах и лицензии программы, в ряде случаев - примеры использования, ссылки на сайты разработчиков с дополнительной документацией.

Для просмотра страниц руководства, не помещающихся на экране, следует использовать прокрутку клавишами перемещения курсором, "Page Up" и "Page Down". Пробел перемещает руководство на страницу вперёд. Для выхода из man и продолжения работы с системой следует нажать клавишу "q" (quit).

Часть программ, помимо руководств в формате "man", также имеют и более пространную документацию в формате "info" - с вызовом её через одноимённую утилиту.

В отличии от встроенной системы подсказки программ в операционной системе Windows, руководства man и info содержат полную подробную техническую информацию о работе команд.