«ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (рабочая учебная программа дисциплины) ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Направление подготовки 220700 Автоматизация технологических процессов в производстве Автоматизация процессов и ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет КИБЕРНЕТИКИ

Кафедра ИНФОРМАТИКИ

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе Н.П. Коновалов «» 20_ г.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

(рабочая учебная программа дисциплины)

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Направление подготовки 220700 «Автоматизация технологических процессов в производстве»

Автоматизация процессов и производств Профиль подготовки непрерывного типа бакалавр Квалификация (степень) очная Форма обучения Составитель программы Шишкина Людмила Павловна, доцент, кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО ИрГТУ (ФИО, должность, ученая степень и ученое звание разработчик, место работы) Иркутск 2013 г.

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к виду деятельности выпускника:

проектно-конструкторской;

педагогической в сфере профессионального образования.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

проектно-конструкторская деятельность: сбор и анализ исходных информационных данных для проектирования технических средств систем автоматизации и управления производственными и технологическими процессами, оборудованием, жизненным циклом продукции, ее качеством, контроля, диагностики и испытаний;

педагогической деятельность: выбор технологий, инструментальных средств и средств вычислительной техники при организации процесса преподавания в системе начального, среднего и высшего профессионального образования;

1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВПО, реализующей Федеральный Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования (ФГОС ВПО);

способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);

способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, осознанием опасностей и угроз, возникающих в этом процессе, соблюдением основных требований информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-16);

способностью применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-17);

способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-18);

способностью использовать прикладные программные средства при решении практических задач профессиональной деятельности, методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей материалов и готовых изделий, стандартные методы их проектирования, прогрессивные методы эксплуатации изделий (ПК-4);

способностью разрабатывать (на основе действующих стандартов) техническую документацию (в электронном виде) для регламентного эксплуатационного обслуживания средств и систем производств (ПК-12);

способностью участвовать в организации учебного процесса с применением современных методов, средств и технологий обучения (ПК-46);

способностью к применению и разработке новых образовательных технологий, включая системы компьютерного и дистанционного обучения (ПКПеречень умений и знаний, установленных ФГОС В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен:

знать стандартные программные средства для решения задач в области автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством;

уметь применять физико-математические методы для решения задач в области автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством с применением стандартных программных средств;

владеть навыками применения стандартных программных средств в области автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины Целью изучения курса является ознакомление студентов с основами современных информационных технологий, тенденциями их развития, обучение принципам построения информационных моделей, проведению анализа полученных результатов, применению современных информационных технологий в профессиональной деятельности. Информационные технологии является базовыми для всех курсов, использующих автоматизированные методы анализа и расчетов, и так или иначе использующих компьютерную технику.

Задачами изучения курса информатики являются: ознакомление студентов с основными принципами построения компьютеров, их характеристиками; получение навыков использования прикладного программного обеспечения для решения задач по обработке информации; освоение принципов алгоритмизации и объектно-ориентированного программирования; формирование навыков грамотного и рационального использования компьютерных технологий при выполнении теоретических и экспериментальных работ во время обучения и в последующей профессиональной деятельности.

3. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Информационные технологии» относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла. Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания дисциплины школьного курса информатики.

Реализацию программы по дисциплине «Информационные технологии» целесообразно сопровождать дисциплинами, в том числе по выбору студента, в результате освоения которых, обучающиеся должны приобрести навыки анализа предметной области в терминах информатики, осуществления постановки и программной реализации профессиональных задач в условиях использования современных информационных технологий на базе персональных компьютеров с привлечением различных программных средств.

4. Основная структура дисциплины курсовое проектирование) Вид промежуточной аттестации (итого- Экзамен, вого контроля по дисциплине), в том курсовая Экзамен числе курсовое проектирование работа, за- (45) 5.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины Информатика – предмет и задачи курса. Информационные технологии. Понятие информации. Информационное общество. Информационные революции. Поколения компьютерных систем.

Информационные системы, их классификация.

Вводные сведения об операционной системе Windows и современных программных средствах.

Текстовый процессор Word: назначение, основные понятия, типовая последовательность и приемы работы.

Электронные таблицы Excel: назначение, основные понятия, типовая последовательность и приемы работы.

Кодирование и хранение информации. Системы счисления. Кодирование текстовой, числовой, графической, аудио и видеоинформации.

Логические основы построения цифровых автоматов.

Модели. Алгоритмы. Роль алгоритмизации в решении задач и формализации знаний. Представление о базах данных. Информационные ресурсы.

Системы управления базами данных. СУБД Access.

10. Технические средства информационных технологий.

11. Компьютерные сети.

12. Классификация и обзор программного обеспечения.

13. Защита информации.

14. Моделирование.

15. Экспертные системы.

16. Введение в программирование. Создание приложений на языке C++.

5.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Тема 1. Информатика – предмет и задачи курса. Информационные технологии. Понятие информации. Информационное общество. Информационные революции. Поколения компьютерных систем Цель – объяснить роль и назначение информатики; сформировать представление об информационном обществе.

Информатика - комплексная научно-техническая дисциплина, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации, информационных процессов, разработкой на этой основе информационной техники и технологии, а также решением научных и инженерных проблем создания, внедрения и эффективного использования компьютерной техники и эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной практики.

Структура современной информатики включает три составные части:

технические средства (hardware);

программные средства (software);

алгоритмические средства (brainware).

Задачи информатики:

исследование информационных процессов любой природы;

разработка информационной техники, 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.

Предметом изучения информатики являются информационные технологии – процессы сбора, передачи и обработки данных с целью производства информации, пригодной для анализа человеком и принятия решений.

Технология (techne -мастерство, logos-учение) – совокупность знаний о способах и средствах проведения процессов.

Процесс – определенная совокупность действий, направленная на достижение поставленной цели.

Понятие информации Термин информация используется во многих науках и во многих сферах человеческой деятельности. Информация – (от латинского informatio – разъяснение, изложение). С позиции 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.

Сообщение – форма представления информации в виде совокупности знаков (символов), используемая для передачи.

Сообщение может изучаться на 3-х уровнях:

Синтаксическом - рассматриваются формально-структурные характеристики информации.

Семантическом - анализируется смысловое содержание сообщения.

Прагматическом – рассматривается ценность и полезность информации для потребителя.

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

Меры информации Синтаксическая мера: объем данных Vд измеряется количеством символов (разрядов);

Количество информации (энтропийный подход) Энтропия системы – неопределенность состояния системы. Получение информации о какой-нибудь системе всегда связано с изменением степени неосведомленности получателя о состоянии этой системы. Пусть до получения информации потребитель имеет некоторые сведения о системе. Мерой его неосведомленности о системе является функция H(), которая в то же время служит и мерой неопределенности состояния системы. После получения некоторого сообщения получатель приобрел некоторую дополнительную информацию I(), уменьшившую его априорную неосведомленность так, что апостериорную (после получения сообщения) неосведомленность состояния системы стала H().

Тогда количество информации I() о системе, полученной в сообщении определится как Т.е. количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы.

Если конечная неопределенность H() обратится в нуль, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием и количество информации I()= H().

Энтропия системы H() может рассматриваться как мера недостающей информации.

Энтропия системы H(), имеющая N возможных состояний, согласно формуле Шеннона, равна:

Где Рi – вероятность того, что система находится в i-состоянии Для случая, когда все состояния системы равновероятны, т.е. их вероятности равны Семантическая мера информации. Семантическая мера – тезаурусная мера, которая, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователей принимать полученное сообщение. Для этого используется тезаурус пользователя.

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

В зависимости от соотношений между смысловым содержанием информации S и тезаурусом пользователя SP изменяется количество семантической информации IC, воспринимаемой пользователем и включаемый им в дальнейшем в свой тезаурус.

Прагматическая мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели Свойства информации: такие как дуализм, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность.

Информационном общество – это общество в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации в разнообразных формах.

Тема 2. Информационные системы, их классификация.

Цель – изложить основные идеи, связанные с использованием информационных систем и информационных технологий.

Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий над данными, хранящимися в компьютерах. Основная цель информационной технологии - в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.

Структура информационной системы Информационный процесс – последовательность действий выполняемых с информацией.

Информационные системы – системы, реализующие информационные процессы.

Основные этапы обращения информации в системах:

• сбор (восприятие) информации;

• подготовка (преобразование) информации;

• передача информации;

• обработка (преобразование) информации;

• отображение (воспроизведение) информации.

Рис. Структура информационной системы как совокупность обеспечивающих подсистем.

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации и схем информационных потоков.

Техническое обеспечение - комплекс технических средств, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы Математическое и программное обеспечение - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Организационное обеспечение - совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус, и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Классификация информационных систем • по сфере применения - административные, производственные, учебные, медицинские, военные и др., • по территориальному признаку - информационные системы района, города, области и т.п.

• по организации конкретных информационных процессов- информационно-справочные, информационно-поисковые системы, системы обработки и передачи данных, системы связи.

Тема 3. Вводные сведения об операционной системе Windows и современных программных средствах.

Особенности современных программных средств Все современные программные средства характеризуются тремя важнейшими особенностями: они событийно-ориентированные, объектноориентированные и обладают дружественным по отношению к пользователю унифицированным графическим интерфейсом.

Первая из названных особенностей означает, что как операционная система (ОС), так и программы-приложения после их активизации постоянно находятся в ожидании событий. Например, если пользователь наведет курсор мыши на изображенную на экране кнопку и щелкнет левой кнопкой мыши, т. е. «нажмет кнопку», то произойдет событие, смысл которого часто ясен из надписи на этой кнопке. Каждая из современных программ, а также ОС состоит из событийных и общих процедур. Событийная процедура срабатывает как только происходит соответствующее событие. Пользователь нажал кнопку Копировать, и выделенный им объект копируется в специальную системную память – в буфер обмена. Пользователь нажал кнопку Вставить, и срабатывает процедура обратного копирования – из буфера обмена в указанное пользователем место документа или экрана. Чтобы указать это место, надо предварительно переместить в его начало курсор, щелкнув там мышью или действуя теми клавишами клавиатуры, на которых изображены стрелки. В качестве реакции на нажатие клавиши мыши или клавиатуры обязательно срабатывает соответствующая событийная процедура, например, процедура перемещения курсора. При выполнении своей функции событийная процедура может использовать общие процедуры. Например, все процедуры перемещения курсора используют общую процедуру его рисования. Важно понять, что современные приложения существенно отличаются от программ двадцатилетней давности своей многофункциональностью: каждая функция выполняется, когда происходит инициирующее событие, например, как только пользователь нажмет кнопку пункта меню, кнопку на панели инструментов или другую командную кнопку.

Вторая особенность современных программных средств заключается в том, что любой графический элемент, изображаемый на экране – прямоугольное окно, кнопка, курсор и т. п. – рассматривается как объект, обладающий свойствами и методами. Например, свойствами объекта «курсор» являются его координаты, форма и др., а методами – событийные процедуры, с помощью которых курсор перемещается, реагируя на действия пользователя. При работе с текстом по существу используются два курсора: указатель мыши и текстовый курсор чаще всего в форме мерцающего отрезка вертикальной линии. Указатель мыши обычно имеет форму стрелки или при перемещении по тексту – вертикального отрезка, но если пользователю надо дать понять, что следует подождать, программа изменяет свойство курсора, определяющее его форму, и на экране появляются песочные часы. Кроме видимых объектов («окно», кнопка, поле с редактируемым текстом и др.), в программах используются также многие невидимые объекты. Например, сетка, в которой отображается умещающаяся на экране часть таблицы, – это видимый объект, обладающий такими свойствами, как размеры ячеек, наличие и вид линий сетки, название, размер, цвет шрифта и т. п. Сама таблица с данными – это объект невидимый. К числу его свойств относятся такие, как число столбцов (число полей в записи – в строке таблицы) и тип каждого поля (текстовое, числовое и т. п.). Методы объекта «таблица» позволяют, например, перемещаться по ней – «встать» на первую, последнюю, предыдущую или следующую по отношению к текущей запись. Работа с невидимыми объектами обычно скрыта от пользователя внутри программ – он имеет дело с видимыми объектами, которые позволяют ему управлять программами, и отображают состояние невидимых объектов. Если обозначить любой видимый объект мышью и нажать ее правую кнопку, то появится контекстное меню, позволяющее воспользоваться методами объекта, в том числе для изменения его свойств. Во всех остальных случаях – для выделения, перемещения, копирования объектов, для выбора пунктов меню, нажатия кнопок и т. д.

– используется левая кнопка мыши.

Наконец, третья из важнейших особенностей современных программных продуктов – это унифицированный интерфейс пользователя, интуитивно понятный каждому, кто уяснил назначение основных объектов управления и понял, как пользоваться типовыми диалогами, применяемыми в большинстве программ. Рассмотрим самые употребительные из визуальных объектов управления программами, а также типовые диалоги.

Основные элементы управления в интерфейсе программных продуктов К числу основных элементов управления (Controls) в современном интерфейсе пользователя программ относятся следующие визуальные объекты :

окна, меню и кнопки нескольких типов, надпись со статическим текстом, поле с редактируемым текстом, список, поле со списком, счетчик, переключатели, флажки, полосы прокрутки.

Окно – важнейший элемент интерфейса современных программных средств. Операционные системы (ОС) корпорации Microsoft потому и называются Windows (окна), что работают с окнами – прямоугольными рабочими областями экрана. Когда мы включаем компьютер, то на экране появляется основное окно ОС Windows, называемое рабочим столом. После вызова какого-нибудь приложения в пределах рабочего стола размещается его окно. В пределах изображенного размещаются: строка заголовка с кнопками системного меню, строка меню, панели инструментов, строка состояния и рабочее окно со своей строкой заголовка и полосами прокрутки. Таким образом, окна могут вкладываться друг в друга: окна приложений размещаются на рабочем столе, а рабочие окна, в которых приложения отображают состояние документов и других невидимых объектов, размещаются в пределах окна приложения.

Кроме рабочего стола ОС, окон приложений и размещаемых внутри них окон документов, широко используются диалоговые окна и окна папок, отображающие состав каталогов файлов, называемых в ОС Windows папками.

Диалоговые окна называют еще модальными – программа не станет ничего делать, пока пользователь не сделает один или несколько выборов с помощью элементов управления, размещенных в окне, и не нажмет кнопку Ok (Готово, Принять и т. п.) или Cancel (Отменить, Отказаться). После этого диалоговое окно исчезнет и программа продолжит работу.

Содержимое папок также просматривают в окнах (см. рис. 2.2). Пока достаточно представлять, что все приложения, документы и другие данные хранятся как бы в контейнерах – файлах, а файлы группируются в папки (каталоги) по принадлежности к одному проекту, одному владельцу или по какому-нибудь другому принципу. Файл – это поименованный фрагмент данных, обычно хранимый в энергонезависимой памяти (например, на жестком диске), содержимое которой сохраняется и после выключения компьютера.

Папки образуют иерархическое дерево. Самая общая папка (ствол дерева) называется «Мой компьютер» (рис. 2.2). Внутри этой папки находятся другие (ветви, отходящие от ствола), например, папка, отображающая состав жесткого диска С (обозначается С:). Внутри папки С: размещаются папки Windows (обозначается C:\Windows), Program Files, Мои документы и др. В каждой из этих папок снова размещаются папки и файлы, так что файлы можно сравнить с листьями дерева. Если в окне, отображающем состав папки, навести мышь на значок (разновидность кнопки), обозначающий вложенную папку, и выполнить двойной щелчок левой кнопкой, то появится окно, отображающее состав вложенной папки, и т. д. К файлам и папкам мы еще вернемся, а здесь продолжим рассмотрение элементов управления.

Кнопка (Button, Command Button) – важнейший после окна элемент управления в интерфейсе пользователя. По форме кнопка может быть прямоугольником с надписью или значком с рисунком.

Меню (Menu) представляет собой совокупность кнопок.

Надпись со статическим текстом (Label) обычно используется для вывода заголовков.

Поле (Text Box) – элемент управления, предназначенный для ввода и редактирования данных.

Счетчик (Spin Button) – элемент управления, используемый для изменения числового значения, выводимого в поле.

Список (List Box) – применяется для хранения текстовых строк – элементов списка.

Поле со списком (Combo Box) – позволяет выбрать элемент из списка или ввести данные вручную.

Переключатели (Option Buttons) – используются для предоставления возможности выбора одного варианта из нескольких (многих).

Флажок (Check Box) – квадратик, который пользователь может пометить, щелкнув по нему мышью. В помеченном квадратике появляется галочка.

Тема 4. Текстовый процессор Microsoft Word: назначение, основные понятия, типовая последовательность и приемы работы. Текстовый процессор Word: назначение, основные понятия, типовая последовательность и приемы работы.

Цель – познакомить с функциональными возможностями текстовых процессоров и общей методологией их использования.

Назначение. Основные понятия Текстовый процессор Word предназначен для создания, просмотра, редактирования и форматирования официальных и личных документов. Word позволяет применять различные шрифты, вставлять в документ таблицы, диаграммы, сложные математические формулы, графические иллюстрации и звуковые комментарии, обеспечивает проверку орфографии.

Основные понятия:

форматирование текста:

Типовая последовательность создания документа и основные приемы работы Для создания документа рекомендуется следующая последовательность работы:

Используя вкладку Главная/Разметка страницы, выбрать размер бумаги, ее ориентацию и поля.

Вкладка Вид выбрать удобный масштаб изображения и вариант представления будущего документа на экран (режимы просмотра документа).

Используя вкладку Главная/Стили, создать или изменить стили оформления основного текста и заголовков.

Выбрать каталог для размещения будущего документа и присвоить документу имя – кнопка Файл/Сохранить как….

Вводить фрагменты текста, вставляя в них рисунки, таблицы, списки, формулы и другие объекты. Для ввода абзаца (основного текста или заголовка) надо выбрать стиль. Продолжая работу с документом, его периодически сохраняют с помощью кнопки Сохранить на панели быстрого доступа.

Вставить номера страниц – вкладка Вставка/Колонтитулы/Номер страниц...

Установить курсор в место желаемого размещения оглавления и выбрать пункт меню вкладка Ссылка/Оглавление. Далее во вкладке Параметры выбрать стили заголовков, нажать кнопку ОК, и оглавление будет автоматически создано: Word найдет все абзацы, стили которых выбраны как стили заголовков, и поставит им в соответствие номера страниц.

Созданный документ можно распечатать, используя кнопку Печать на панели инструментов или кнопку Файл. После активизации команды появляется диалоговое окно, позволяющее сделать необходимые установки.

Редактирование, форматирование и оформление документа, вставка таблиц копирование, перемещение, удаление, замена фрагмента текста;

поиск и замена фрагмента текста;

применение параметров автозамены;

форматирование фрагмента текста (гарнитура шрифта, размер шрифта, начертание, цвет символов, проведение границ, заливка);

форматирование абзаца (установка границ, отступов первой и прочих строк абзаца, выбор способа выравнивания текста в строках);

создание списков (нумерованные, маркированные, многоуровневые);

многоколончатая верстка;

Вставка символа, рисунка, объекта, форматирование объекта Вставка символов, рисунков, объектов выполняется с помощью вкладки Вставка.

Операция вставка символа применяется, если в выбранном шрифте нет требуемых символов, например, букв греческого алфавита. Для вставки символа надо установить курсор в точку вставки, затем с помощью вкладки Вставка/Символ, выбрать символ и вставить его нажатием кнопки в диалоговом окне.

Рисунки придают документу большую наглядность и выразительность, помогают лучше понять текст. Можно вставить в документ свой рисунок или готовый. Рисунок можно вставить в текст документа или в таблицу.

Вставка/Объект позволяет вставить в текст документа видеоклип, диаграмму Excel, формулы и т. д. Для вставки сложных формул используют редактор формул, вызываемый командой Вставка/Объект/Microsoft Equation 3.0.

Для вставки формул можно использовать вкладку Вставка/Формула, выбирая из списка готовую формулу или вставить новую формулу с помощью ленты инструментов.

Тема 5. Электронные таблицы Microsoft Excel: назначение, основные понятия, типовая последовательность и приемы работы.

Цель – познакомить с функциональными возможностями Excel и общей методологией использования электронной таблицы в работе с данными.

Назначение. Основные понятия Электронные таблицы Excel помогают упорядочить и обработать данные различных типов: текст, числа, даты и время суток. Они могут исполнять роль текстового редактора или калькулятора.

Электронная таблица – это компьютерный эквивалент обычной таблицы, в клетках (ячейках) которой записаны данные различных типов. Главное достоинство электронной таблицы – автоматический пересчет всех данных, связанных формульными зависимостями при изменении значения любого операнда.

Основные понятия:

текущая (активная) ячейка;

рабочая книга – основной документ Excel, хранится в файле с произвольным именем и расширением xls.

Форматирование данных – выбор формы представления числовых или символьных данных в ячейке, блоке ячеек, на листе таблицы.

Формула – последовательность символов, начинающаяся со знака равенства = за которым следует совокупность чисел, ссылок, математических операторов и функций.

Абсолютная ссылка – это не изменяющийся при копировании и перемещении формулы адрес столбца, строки или ячейки. Для указания абсолютной адресации перед обозначением столбца или (и) строки вводится символ $, например, A$1, $C8, $F$21.

Относительная ссылка – это изменяющийся при копировании и перемещении формулы адрес ячейки, содержащей исходное данное (операнд).

Изменение адреса происходит по правилу сохранения ориентации ячеек с операндами относительно ячейки с формулой.

Ввод, редактирование и форматирование данных Все вводимые данные располагаются в ячейках и запоминаются с адресом ячейки. Чтобы ввести в таблицу данные, необходимо выделить ячейку.

символьные (текстовые) данные;

Автозаполнение – быстрое заполнение нескольких ячеек одинаковым начальным значением или несколькими разными значениями из заранее созданных (существующих) рядов данных.

Редактирование - перемещение, копирование, удаление или замена фрагмента данных. Перед тем, как начать редактировать фрагмент, его выделяют (маркируют) с помощью мыши или клавиш управления курсором;

копирование и перемещение, удаление и очистка ячеек выполняется с помощью вкладка, или с помощью контекстного меню;

удаление - удаляется строка (столбец) или ячейки со сдвигом вправо или влево;

очистить - удаляется только содержимое ячеек.

Редактирование ячейки выделить ячейку и внести исправления в строке формул, установив курсор в требуемую позицию;

дважды щелкнуть ячейку и исправить текст в ней.

Форматирование изменение высоты строк и ширины столбцов;

форматирование ячеек – выделить ячейки с помощью вкладка Главная/ Ячейки/Формат/Формат ячеек; выбрать вкладки Число Выравнивание, Шрифт, Граница.

Выполнение расчетов по формулам и построение диаграмм Формулу вводят в ячейку для вычисления значений по представленным в таблице данным. Любая формула начинается со знака =. Для обозначения основных операций используются операторы, сгруппированные по типам.

Excel содержит обширный список функций, по которым выполняются вычисления. Для вычисления значений функций используются аргументы.

Аргументы функций записываются в скобках, причем задаваемые аргументы должны иметь допустимые для данного аргумента значения. Функция вводится в ячейку как часть формулы. Чтобы выполнить расчет, используя функцию, нужно предпринять следующие действия:

Выбрать вкладка/Формулы/Вставить функцию или нажать кнопку fx Выделить нужную категорию и требуемую функцию и щелкнуть дважды по имени функции или нажать кнопку ОК Диаграмма – это представление данных таблицы в графическом виде, которое используется для анализа и сравнения данных.

Диаграмма отображает зависимость значений, образующих ряды данных, от признаков, называемых категориями. Ряды данных могут быть в строках или столбцах таблицы. Категории часто размещаются в первом столбце или в первой строке.

Построение диаграмм состоит из следующих шагов:

выделить диапазон, содержащий ряды данных с подписями – с именами строк или столбцов, вызвать мастер диаграмм вкладка Вставка, во вкладке Данные/Выбрать данные уточнить (при необходимости) положение рядов данных, а во вкладке Ряд указать местоположение подписей оси Х – категорий, ввести необходимые заголовки (название диаграммы, названия осей) и условные обозначения, если они необходимы, разместить диаграмму на том же листе, где находится таблица или на отдельном листе.

Сортировка, консолидация данных, сводные таблицы Сортировка данных в таблице выполняется по возрастанию или убыванию. Для того чтобы отсортировать строки таблицы по значениям в определенном столбце, надо выделить таблицу или ее фрагмент, подлежащий сортировке, затем, используя меню Данные/Сортировка, выбрать столбец, по которому требуется сортировка, и режим: по возрастанию или по убыванию.

Консолидация данных позволяет создать таблицу-сводку по одной или нескольким категориям данных, используя один или несколько блоков данных. В строке Ссылка щелкнуть мышью по стрелке в правом углу и выделить первую исходную область.

Построение сводных таблиц. Одна из особенностей этого способа состоит в том, что он применим только к однородным табличным данным.

Фильтрация. Подведение итогов Фильтр — это быстрый и легкий способ поиска подмножества данных и работы с ними в списке. В отфильтрованном списке отображаются только строки, отвечающие условиям, заданным для столбца.

Для подведения промежуточных и общих итогов необходимо выполнить следующую последовательность действий:

Выполнить команду Данные/Итоги;

Выбрать поле по которому будут подводиться итоги и операцию, а также указать добавить итоги по.

Типовая последовательность работы с электронной таблицей Установка параметров страницы: вкладка Главная/Разметка страницы...

Настройки с помощью меню Вид: масштаб изображения.

Если таблица создается в новой книге, то сохранение файла:

Вкладка Файл/Сохранить как...

Проведение границ в пределах будущей таблицы, изменение ширины столбцов и высоты строк, объединение ячеек.

Форматирование и ввод шапки таблицы.

Форматирование столбцов таблицы. Ввод в ячейки исходных данных, в том числе с использованием автозаполнения.

Графическое изображение результатов: построение диаграмм, графиков.

Тема 6. Кодирование и хранение информации. Системы счисления.

Кодирование текстовой, числовой, графической, аудио и видеоинформации.

Цель – ознакомить с тем, что для успешной обработки информацию необходимо систематизировать проводя ее классификацию и кодирование.

Информация об объектах и явлениях обычно формализуется. Для того чтобы записывать информацию на магнитные, электронные и другие носители, используются системы кодирования.

Система кодирования – это совокупность правил кодового обозначения объектов. Такие системы разработаны для кодирования текстовой, числовой, аудио (звуковой) и видео (видеофильмы, видеоклипы, анимация) информации.

При всех видах кодирования информация представляется в виде битов.

Бит – это один двоичный разряд: 0 или 1. Для кодирования, хранения и передачи информации биты объединяются в байты – в группы по 8 битов. В одном байте можно закодировать 28 = 256 комбинаций состояний битов – от 0000 0000 до 1111 1111.

Объем данных (хранимых или передаваемых), а также емкость запоминающих устройств принято измерять в байтах, килобайтах (1 Кбайт = байт, примерно полстраницы текста), мегабайтах (1 Мбайт=1024 Кбайт, примерно 500 страниц текста), гигабайтах (1 Гбайт=1024 Мбайт) и терабайтах (1 Тбайт=1024 Гбайт).

Для того чтобы записать состояние байта, можно использовать 8 двоичных, 3 десятичных или 2 шестнадцатеричных цифры, т.е. можно воспользоваться одной из систем счисления.

Система счисления – это способ именования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. В двоичной системе два таких символа: 0 и 1. Эта система удобна для хранения информации в электронных устройствах, в которых обычно четко фиксируются два состояния: намагничено – не намагничено, проводит – не проводит и т.п. В позиционных системах значение каждой цифры зависит от ее позиции в числе.

При кодировании текстовой информации для 1 символа отводится 1байт.

Целые числа обычно хранятся в двухбайтовом (Integer – целое) или четырехбайтовом (Long – длинное целое) формате. Они кодируются в прямом, обратном и дополнительном коде. Для положительных чисел прямой, обратный и дополнительный код совпадает.

Действительные числа называют числами с плавающей точкой. Такие числа обычно хранятся в четырехбайтовом (Single – одинарная точность) или в восьмибайтовом (Double – двойная точность) формате. В первом байте кодируются знак числа, знак его порядка и сам порядок, а в остальных байтах мантисса.

Графическая информация представляется в растровых или векторных форматах.

Векторная графика – метод построения изображений, в котором используются математические описания для определения положения, длины и направления выводимых линий. Данная графика представляет изображение в виде совокупности отрезков прямых, называемых векторами.

Растровая графика - машинная графика в которой изображение представляется двумерным массивом точек, которые являются элементами растра.

Растр – двумерный массив точек (пикселов), упорядоченных в строки и столбцы, предназначенный для представления изображения путем окраски каждой точки в определенный цвет.

Аудиоинформация представляется следующим образом: с определенной регулярностью измеряется амплитуда электрического сигнала, и полученные в каждый момент результаты записываются в виде двоичных чисел (оцифровываются). Для высококачественной оцифровки на представление каждого числа отводятся 2 байта.

Видеоинформация представляется аналогично графической. Ведь каждый кадр видео - это просто картинка, к которой применяются способы хранения и сжатия графической информации. При этом изображение синхронизировано с аудиоинформацией.

Тема 7. Логические основы построения цифровых автоматов.

Цель – дать основное представление о логических основах цифровых автоматов.

Основу любого дискретного вычислительного устройства составляют элементарные логические схемы. Работа этих схем основана на законах и правилах алгебры логики.

Алгебра логики Основу любого дискретного вычислительного устройства составляют элементарные логические схемы. Работа этих схем основана на законах и правилах алгебры логики.

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

• Высказывание – повествовательное предложение, о котором можно сказать, истинно оно или ложно. Высказывания могут быть простыми и сложными. Простые высказывания называют логическими переменными, а сложные высказывания – логическими функциями.

Идеи и аппарат логики используется в кибернетике, вычислительной технике и электротехнике. В основе логических схем и устройств ПК лежит специальный математический аппарат, использующий законы логики. Математическая логика изучает вопросы применения математических методов для решения логических задач и построения логических схем. Знание логики необходимо при разработке алгоритмов и программ, так как в большинстве языков программирования есть логические операции.

Аппарат булевой алгебры состоит из трех множеств: элементов, операций над ними, аксиом и законов.

• Элементы. Схемы вычислительных устройств можно разделить на три группы: исполнительные, информационные и управляющие.

• Операции. Основные (базовые) операции. В операции И результат 1 (Истина) получается, если истинны оба операнда А и В. Результатом операции ИЛИ будет 1, если истинным является одно из высказываний: А или В. Результатом импликации будет 0 (Ложь), если из истинной посылки следует ложное заключение. Исключающее ИЛИ даёт результат 1, если только один из операндов равен 1. Операция Эквивалентность позволяет определить, находятся ли операнды А и В в одинаковом состоянии.

Сложные высказывания можно записывать в виде формул. Такие формулы называются логическими выражениями. Например:

Логические элементы Логические элементы — это электронные устройства, которые преобразуют проходящие через них двоичные электрические сигналы по определенному закону.

Логические элементы имеют один или несколько входов, на которые подаются электрические сигналы, обозначаемые условно 0, если отсутствует электрический сигнал, и 1, если имеется электрический сигнал. Также логические элементы имеют один выход, с которого снимается преобразованный электрический сигнал. Электронные схемы, реализующие операции И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ Функциональные схемы и функциональные узлы Функциональная (логическая) схема – это схема, состоящая из логических элементов, которая выполняет определённую функцию. Анализируя функциональную схему, можно понять, как работает логическое устройство, т.е. дать ответ на вопрос: какую функцию она выполняет.

Важной формой описания функциональных схем является структурная формула.

Цифровые функциональные узлы подразделяются на два класса:

цифровые функциональные узлы, содержащие элементы памяти, – триггеры, счетчики, делители и др.;

цифровые функциональные узлы, не содержащие элементы памяти (комбинированные) – логические элементы, шифраторы, дешифраторы, устройства сравнения, сумматоры, мультиплексоры и др.

Триггер – электронная схема, имеющая два устойчивых состояния, применяемая для хранения значения одноразрядного двоичного кода.

Регистр – совокупность триггеров, предназначенных для хранения многоразрядного двоичного числового кода. Типы регистров:

• сдвиговый регистр – предназначен для выполнения операции сдвига;

• счетчики – схемы, способные считать поступающие на вход импульсы.

• счетчик команд – регистр устройства управления процессора (УУ), содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

• регистр команд – регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные – для хранения адресов операндов.

Сумматор – устройство, обеспечивающее суммирование двоичных чисел с учетом переноса из предыдущего разряда.

Шифратор (кодер) – это логическое устройство, которое преобразует единичный сигнал на одном из входов в n-разрядный двоичный код.

Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (например, в клавиатуре), для преобразования десятичных чисел в двоичную систему счисления.

Дешифратор (декодер) – это логическое устройство, преобразующее двоичный код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов.

Тема 8. Модели. Алгоритмы. Роль алгоритмизации в решении задач и формализации знаний. Представление о базах данных. Информационные ресурсы.

Цель – дать основное представление о решении задач на компьютере, алгоритмах, их свойствах и информационных ресурсах.

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом – путем выполнения последовательности операций, предусмотренных алгоритмом решения задачи Основные этапы решения задач формулировка условия задачи;

определение конечных целей решения задачи;

определение формы выдачи результатов;

описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т.д.).

Часто параллельно со стадией постановки задачи идет выявление основных параметров, признаков, существенных особенностей объекта или явления.

Построение модели объекта или явления Построение модели состоит в учете только существенных для рассматриваемых задач характеристик, описываемых ограниченным набором параметров. Модель должна быть адекватна объекту.

Анализ и исследование задачи, модели:

анализ существующих аналогов;

анализ технических и программных средств;

разработка математической модели;

разработка структур данных.

Построение математической модели, в которой неизвестные параметры модели объекта (явления) связываются математическими выражениями с известными параметрами.

• выбор метода проектирования алгоритма;

• выбор формы записи алгоритма (блок-схема, словесный и др.);

• выбор языка программирования;

• уточнение способов организации данных;

• запись алгоритма на выбранном языке программирования (написание программы).

• синтаксическая отладка;

• отладка семантики и логической структуры;

• тестовые расчеты и анализ результатов тестирования;

• совершенствование программы.

Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае математической модели с повторным выполнением этапов 2-5.

Сопровождение программы:

• доработка программы для решения конкретных задач;

• составление документации к решенной задаче, математической модели, алгоритму, программе по их использовании.

Алгоритм – это точная запись конечного числа действий, приводящих к решению задачи. Алгоритм определяет процесс преобразования информации от исходных данных к результатам.

Свойства алгоритма дискретность – разбиение процесса обработки на более простые шаги, определенность – однозначность выполнения каждого шага, выполнимость – возможность получения результата за конечное число шагов, массовость – пригодность алгоритма для решения некоторого класса задач.

Тема 9. Системы управления базами данных. СУБД Access.

Цель – сформировать представление о базах данных, возможностях систем управления базами данных и их использовании.

Основные понятия Предметная область;

Структурирование;

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность программных и языковых средств, предназначенных для создания, сопровождения и использования баз данных.

Модели данных, поддерживаемой СУБД.

Иерархическая – данные представляются в виде древовидной структуры.

Сетевая означает представление данных в виде произвольного графа.

Реляционная - данные представляются в виде двумерных таблиц. Она получила название от английского слова relation – отношение.

Объектно-ориентированные объединяют в себе две модели данных, реляционную и сетевую, и используются для создания крупных баз данных со сложными структурами.

Реляционная модель данных некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделировать связи между ними.

Элементы реляционной модели Форма представления Проектирование базы данных выполняется, как правило, коллективом разработчиков и состоит из:

анализа предметной области;

создание базы данных (формирование и связывание таблиц, ввод данных);

создание экранных форм и отчетов.

Нормализация отношений (таблиц) и обеспечение целостности данных в реляционной базе данных В терминологии реляционных баз данных таблицы называют отношениями – ведь, включая в записи таблицы определенные поля, мы устанавливаем отношения между информационными объектами. Поскольку одни и те же данные можно по-разному сгруппировать в таблицы, то требуются некоторые правила, оптимизирующие группировку полей – свойств объектов. Такие правила были сформулированы применительно к реляционным базам данных. Это правила нормализации отношений.

Нормализация отношений – формальный аппарат ограничений на формирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых данных, уменьшает трудозатраты на их ввод и корректировку. И.Ф. Коддом выделены три нормальные формы отношений и предложены методы преобразования отношений к третьей, самой совершенной нормальной форме.

Отношение считается нормализованным, или приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты (свойства объектов, описываемые в полях записей) простые, т. е. далее неделимы.

Отношение находится во второй нормальной форме, если оно приведено к первой нормальной форме, и его каждый неключевой атрибут функционально зависит от ключа. Функциональная зависимость от ключа означает, что в экземпляре информационного объекта (в записи таблицы) конкретному значению ключа соответствует определенное значение описательного атрибута.

Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии нетранзитивной зависимости. Транзитивная зависимость наблюдается, если один из атрибутов зависит от ключа, а другой – от этого атрибута.

Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Другое важное понятие – обеспечение целостности данных в базе данных.

Целостность базы данных означает, что база данных содержит полную и непротиворечивую информацию, необходимую и достаточную для корректного функционирования. Для обеспечения целостности накладываются ограничения в виде некоторых условий, которым должны удовлетворять хранимые в базе данные.

Обеспечение безопасности данных – шифрование данных, защита паролем, поддержка уровней доступа.

Зависимости между атрибутами в разных таблицах – один к одному (1:1) это означает, что одному значению атрибута в одной таблице соответствует единственное значение в другой таблице, следовательно, оба атрибута – ключевые. Один ко многим (1:М) – одному значению в одной таблице соответствует множество значений в другой таблице. В этом случае только один атрибут является ключевым. Многие ко многим (М:М) – множеству значений в одной таблице соответствует множество значений в другой таблице.

При проектировании базы данных решают вопросы организации данных: как сгруппировать данные в таблицы, какие поля и каких типов предусмотреть в каждой таблице, как связать таблицы друг с другом и т. п. Решение этого комплекса вопросов называют построением информационнологической (инфологической) модели, которая отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей.

Работа с СУБД Access СУБД Access используется для создания и функционирования реляционных баз данных. Она поддерживает три структуры данных:

Таблица – каждая таблица имеет имя.

Запись (кортеж) – строка. Запись имеет номер.

Поле (атрибут) – название столбца. Поле имеет имя и характеризуется типом данных.

База данных представляет собой файл с расширением *.accdb.

Последовательность работы с СУБД Access Создание базы данных - новая база данных, б) проект с имеющимися данными, в) проект с новыми данными, г) из имеющегося файла.

Создание таблиц в режиме конструктора, мастера или путем ввода данных. Задаются имена полей и тип данных. Задается ключевое поле.

В завершении создания таблицы задается им таблицы.

Определение реляционных связей между таблицами вкладка Работа с базами данных/ Схема данных.

Подстановка позволяет подставлять данные из вспомогательных таблиц в основные.

Ввод и редактирование данных: в режиме таблица, с использованием форм.

Создание запросов. Запросы служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде.

Запросы - это специальные средства для отбора и анализа данных.

Виды запросов запросы с параметрами (критерий отбора может задать сам пользователь, путем ввода нужного параметра при вызове запроса);

запросы на изменения - позволяют автоматизировать заполнение полей таблицы;

перекрестные запросы, позволяющие создавать результирующие таблицы на основе результатов расчетов, полученных при анализе группы таблиц;

запросы SQL – это запросы, написанные на языке запросов SQL.

Результаты запроса удобно использовать в качестве источника информации для составления отчета. Отчет можно создать с помощью мастера отчетов, а затем подкорректировать в режиме конструктора.

Тема 10. Технические средства информационных технологий.

Цель – дать представление о структуре и функциях аппаратной части персонального компьютера Технические (аппаратные) средства информационных технологий в англоязычной литературе называют hardware (дословно – жесткие изделия), К техническим средствам относятся компьютеры, подключаемое к ним периферийное оборудование и сетевые коммуникации.

Основные блоки персонального компьютера Современный компьютер конструктивно состоит из системного блока, видеомонитора, клавиатуры. К нему всегда подключается манипулятор мышь, часто – аудиоколонки, принтер, плоттер, сканер, сетевые коммуникации, иногда – другие, менее распространенные периферийные устройства.

Основные функциональные части компьютера размещаются в корпусе системного блока. В нем крепится материнская плата, содержащая системную шину, генератор тактовых импульсов, контроллер клавиатуры, параллельный порт LPT1 и последовательные порты COM1, COM2. В современных компьютерах материнская плата содержит также контроллеры накопителей на жестких и гибких магнитных дисках (НЖМД и НГМД), а также USBпорты – универсальные порты для подключения периферийных устройств.

USB-порт обеспечивает передачу данных и питания. Поэтому, если устройство, например сканер, подключается к системному блоку через USB-порт, то это периферийное устройство уже не надо подключать к электрической сети.

В материнскую плату вставляются процессор, блоки оперативной памяти – ОП (оперативного запоминающего устройства – ОЗУ), таймер и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В материнскую плату также вставляется видеокарта – плата, обеспечивающая обмен между системной шиной и монитором, а при необходимости – звуковая карта, сетевая карта и модем, если он внутренний. В корпусе системного блока компьютера размещаются также блок питания с вентилятором, НЖМД (винчестеры) и НГМД.

Сборка современного компьютера сравнительно проста, благодаря высокой интеграции блоков.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) – это винчестеры.

Они позволяют записывать и перезаписывать файлы на пакет герметично закрытых дисков, вращающихся на общей оси. Каждый диск состоит из дорожек. Магнитные головки записи-чтения, не касаясь дисков, как бы летят над ними. Накопители на лазерных дисках позволяют считывать информацию с компакт-дисков (CD) ёмкостью 700–800 Мбайт. В последние годы широкое распространение получили перезаписывающие CD и DVD-приводы и соответствующие диски CD-RW и DVD-RW. Формат DVD был разработан для записи кинофильмов. На однослойном одностороннем DVD-диске помещается 4,7 Гб информации, т. е. двухчасовой фильм или любые другие файлы.

На двухслойном или двустороннем и, тем более, на двустороннем двухслойном DVD-диске объем хранимых данных в 2–4 раза больше, причем DVDприводы позволяют работать и с CD-дисками.

Основные периферийные устройства, подключаемые к компьютеру – принтеры, плоттеры, сканеры и цифровые камеры.

Принтеры различаются по способу печати (матричные, струйные, лазерные), формату бумаги (А4: 297 мм 210 мм, А3: 420 мм 297 мм), по скорости печати, цветности и разрешающей способности, по количеству встроенных шрифтов.

Плоттеры применяются для создания графических документов большого размера – обычно это форматы А2 (594 мм 420 мм), А1 (840 мм мм), А0 (1188 мм 840 мм). Применяются (теперь уже редко) перьевые графопостроители и струйные плоттеры.

Сканеры применяются для ввода изображения в компьютер с листа бумаги. Ввод выполняется с помощью программы, которая позволяет управлять сканером и создает файл в выбранном растровом графическом формат.

Тема 11. Компьютерные сети.

Цель – изложить главные принципы построения и функционирования компьютерных сетей, познакомить с основными возможностями, предоставляемой глобальной сетью Internet.

Компьютерная (вычислительная) сеть – это совокупность компьютеров, объединенных с помощью средств связи в единую систему с целью совместного использования информационных ресурсов, технических средств, программных средств.

Компьютерные сети обеспечивают высокую надежность, позволяют увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки, скорость передачи информации между удаленными друг от друга пользователями.

Компьютерные сети подразделяют на Локальные (ЛВС – локальная вычислительная сеть или LAN – Local Area Network.

Муниципальные или региональные (Metropolitan AN) – сети, объединяющие несколько предприятий корпорации или город, область.

Глобальные (Wide AN или ГВС) - сети, соединяющие географически удаленные компьютеры, принтеры и другие устройства. Глобальная сеть позволяет соединенным устройствам взаимодействовать друг с другом.

Локальные сети подразделяются на одноранговые – сети в которых все компьютеры равноправны. Локальные с выделенным файл-сервером (технология «Клиент-сервер»).

Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является защита данных. Проблемами безопасности занимается один администратор:

он формирует единую политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.

Устройства (в основном это компьютеры), подключенные к передающей среде сети, называют узлами, а усредненную геометрическую схему соединения узлов называют топологией локальной вычислительной сети (ЛВС). Основные топологии ЛВС – кольцевая, шинная и звездообразная Сетевые кабели используют для соединения компьютеров. Это среда передачи сигналов между компьютерами.

В большинстве сетей применяются три основные группы кабелей:

Коаксиальный кабель: а) тонкий б) толстый.

Витая пара – это два перевитых изолированных медных провода.

Неэкранированная витая пара (UTP) широко используется в ЛВС Экранированная витая пара (STP) помещена в медную оплетку. Кроме того, пары проводов обмотаны фольгой.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов..

Взаимосвязь узлов сети определяется соглашениями – протоколами.

производителей.

Наибольшее распространение получила в настоящий время эталонная модель обмена информацией открытой системы OSI (Open System Interconnection). Модель OSI была предложена в 1984 г. Международной Организацией Стандартов. Все сетевые функции в модели разделены на семь уровней.

Уровни модели OSI 7. Прикладной уровень.

6. Уровень представления данных.

5. Сеансовый уровень.

4. Транспортный уровень.

3. Сетевой уровень.

2. Канальный уровень.

2. Физический уровень.

Глобальные сети, особенно Internet – разветвленная сеть, включающая в себя серверы, разбросанные по всему миру. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и т.п. Для подключения к Internet требуется модем и канал связи, соединяющий ЛВС предприятия или личный компьютер пользователя с сервером провайдера – предприятия, предоставляющего информационные услуги Internet.

В Internet каждому компьютеру присваивается уникальный сетевой адрес – IP-адрес (IP – Internetwork Protocol), имеющий длину 32 бита и состоящий из 4 частей по 8 битов.

Для удобства запоминания каждому IP-адресу ставится в соответствие буквенно-цифровой адрес, называемый доменным. Доменный адрес состоит из двух частей, разделенных символом @:

Идентификатор пользователя и название домена могут состоять из сегментов, разделенных точками.

Большая часть серверов – это WWW-серверы всемирной информационной сети (World-Wide-Web – всемирная паутина). Такие серверы предоставляют информационные страницы (Web-страницы) с гипертекстом и графическим оформлением.

Одним из важных проектов Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы является создание информационной системы «Единое окно доступа к образовательным ресурсам». Это окно доступно по адресу http://window.edu.ru. Такие окна доступа к интегрированным Интернет-ресурсам называют порталами. В системе образования представляет интерес Федеральный портал «Российское образование» http://edu.ru.

Для того, чтобы определить на каких серверах хранится представляющая интерес информация, обращаются к услугам поисковых серверов. К числу популярных поисковых серверов, относится Google – первая по популярности в мире поисковая система. В России получили признание поисковые серверы Rambler (www.rambler.ru) и Яndex (www.yandex.ru). На последнем широкие возможности предоставляет страница расширенного поиска (www.yandex.ru/advanced.html).

При обращении к ресурсам Internet обычно указывают их URL-адрес.

URL – это унифицированный указатель ресурсов (Uniform Resource Locator).

Так, для сервера AltaVista URL имеет вид http://www.altavista.com. Здесь указывает на протокол, используемый при адресации, а http:// www.altavista.com задает доменное имя (сетевой адрес) сервера. Чрезвычайно важна для многих пользователей почтовая служба Internet. Часто используют и программу The Bat.

Электронная почта предназначена, прежде всего, для обмена текстовой информацией, хотя к письму всегда можно прикрепить различные файлы, в том числе и графические документы. Информацию в виде файлов, предназначенных для открытого доступа, предоставляют FTP-серверы.

Кроме рассмотренных информационных услуг, глобальная сеть Internet предоставляет и некоторые другие возможности: телеконференции, рассылка новостей, общение в оперативном режиме с помощью сервера ICQ, электронные магазины и др.

Тема 12. Классификация и обзор программного обеспечения.

Цель – сформировать представление о назначении и видах программного обеспечения информационных систем и технологий.

Программное обеспечение (ПО - software) информационных технологий по назначению подразделяют на системное ПО, инструментальные средства программирования и прикладное ПО.

Системное ПО обеспечивает работу компьютеров и вычислительных сетей, включает:

Операционные системы и операционные оболочки;

Программы тестирования оборудования, обслуживания дисков, обслуживания сетей;

Антивирусные программы и архиваторы.

Базовое ПО, или BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода – программа, которая отвечает за управление всеми компонентами, установленными на материнской плате. BIOS является неотъемлемой составляющей системной платы.

Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающих управление аппаратной частью и ресурсами компьютера, запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также взаимодействие пользователя с компьютером.

Операционные системы (ОС) делятся на одно – и многозадачные, непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров, несетевые и сетевые.

Служебные программы – это программы, используемые при работе или техническом обслуживании компьютера для выполнения вспомогательных функций, таких как работа с файлами и каталогами, диагностирование аппаратуры, просмотр и конвертация файлов и др.

Операционные оболочки предназначены для разнообразной работы с файлами: копирования, переноса, удаления, редактирования текстовых файлов, гибкого запуска программ.

Резервное копирование и восстановление данных выполняется с помощью Backup and Recovery Tools (Средства копирования и восстановления). В ее состав входит Backup Wizard - служебная программа, облегчающая архивирование и восстановление данных.

Программы записи компакт-дисков; Nero – предназначена для записи CD и DVD дисков. Roxio Easy Media Creator – предназначена для работы с мультимедийным контентом: организация, сохранение и редактирование на CD и DVD цифровых фотографий, музыки и видео.

Архиваторы используют методы сжатия информации без потерь. С помощью современных архиваторов создается архивный файл, который может содержать множество сжатых файлов. Наиболее распространенные архиваторы ZIP и RAR.

Антивирусные программные средства используются для защиты данных от разрушения, обнаружения и удаления компьютерных вирусов.

Инструментальные средства программирования предназначены для создания программных продуктов. Они подразделяются на:

Системы программирования, включающие язык программирования, текстовый редактор, компилятор, редактор связей, библиотекарь и отладчик;

Среды визуального программирования (Visual Basic, Delphi, C++);

CASE-технологии создания информационных систем.

Системы программирования включают:

Язык программирования – для записи текста программы, описывающий разработанный алгоритм. Языки программирования – формальные искусственные языки. Они имеют алфавит, словарный запас, грамматику и синтаксис, а также семантику.

• Алфавит – разрешенный к использованию набор символов, с помощью которого могут быть образованы слова и величины данного языка.

• Синтаксис – система правил, определяющих допустимые конструкции языка программирования из букв алфавита.

• Семантика – система правил однозначного толкования каждой языковой конструкции, позволяющих производить процесс обработки данных.

Взаимодействие синтаксических и семантических правил определяет основные понятия языка, такие как инструкции (операторы), идентификаторы, константы, переменные, функции, процедуры и т.д.

Компилятор – для преобразования текстов программы и процедур в объектные модули. Компилятор осуществляет поиск синтаксических ошибок, выполняет семантический анализ и переводит текст программы на машинный язык (генерирует объектный код).

Редактор связей (сборщик) – для увязывания программы и процедур в одном исполняемом файле.

Отладчик – для организации слежения за решением тестовых задач с помощью создаваемой программы.

Библиотекарь – для ведения библиотек объектных модулей (библиотек функций).

Справочная система.

Среды визуального программирования, автоматически изменяют исполняемую программу в случае корректировки любой используемой процедуры, имеют интерфейс, позволяющий при составлении текста программы видеть те графические объекты, для которых она пишется. Приложение строится из крупных блоков – компонентов. Отличительной особенностью этих систем является наличие в них готовых «строительных блоков», позволяющая создавать интерфейсную часть программного продукта в диалогом режиме, практически без написания программных операций. Система берет на себя значительную часть работы по управлению компьютером. Она сама пишет значительную часть программы: описание объектов, заголовков процедур и многое другое. Программисту остается только вписать необходимые строчки, определяющие индивидуальное поведение программы, которые система не в состоянии предвидеть В состав входит текстовый редактор, компилятор, отладчик, динамически связываемые библиотеки (DLL – Dynamic Linking Libraries).

CASE-технологии (CASE – Computer-Aided Software Engineering). Они реализуются с помощью инструментальных программных комплексов, позволяющих на основе формализованного описания модели предприятия автоматически сформировать пусковой комплекс его информационного и программного обеспечения. Инструментальные средства CASE включают в себя методы моделирования, позволяющие формализовать необходимые для работы системы процессы и данные. В результате разработка системы превращается в логичный, документируемый и достаточно быстрый процесс.

Прикладное ПО с некоторой условностью можно разделить на проблемно-ориентированное, методо-ориентированное и общего назначения.

К проблемно-ориентированному ПО относят приложения, созданные в конкретных предметных областях, например, в авиастроении, в геофизике, в маркетинге, в банковском, издательском деле и др. Такие приложения представляют интерес только для узких специалистов.

К методо-ориентированному ПО относят приложения, в которых реализуются определенные методы решения задач и обработки данных, применимые в различных предметных областях.

Mathcad – математическая система для научно-технических расчетов.

Matlab – матричная система используется для выполнения широкого круга математических задач. Matlab– это средство математического моделирования. Corel Draw, Adobe Photoshop– графические редакторы. Statgraphics, SPSS, Statistica - системы статистических расчетов. Maple – система аналитических расчетов. AutoCAD - система автоматизированного проектирования.

К программам общего назначения относится Microsoft Office. Изучение этого комплекса – важнейший этап овладения компьютерной грамотностью. К достоинствам всего комплекса можно отнести унифицированный интерфейс пользователя, тесную интеграцию всех приложений и возможность программирования недостающих функций путем создания макросов и программ в предназначенной для этого среде визуального программирования VBA.

Тема 13. Защита информации.

Цель – дать представление об угрозах и обеспечении информационной безопасности.

Основные понятия информационной безопасности Эффективность любой информационной системы (ИС) в значительной степени определяется состоянием (безопасностью) обрабатываемой в ней информации.

Информационная безопасность – состояние защищенности информации при ее получении, обработке, хранении, передаче и использовании от различного вида угроз.

Конфиденциальность информации – свойство информации быть доступной только ограниченному кругу пользователей и иных субъектов доступа, допущенных к ее использованию.

Целостность информации – свойство сохранять свою структуру и содержание в процессе хранения, использования и передачи.

Достоверность информации – это свойство характеризует степень соответствия информации реальному объекту с необходимой точностью. При работе с неполным набором данных достоверность информации может характеризоваться вероятностью.

Угроза информационной безопасности – возможность воздействия на информацию с целью ее искажения, уничтожения, копирования или блокирования, а также возможность воздействия на компоненты системы, приводящие к сбою их функционирования.

Классификация угроз информационной безопасности Непреднамеренные Стихийные бедствия и аварии – пожар, наводнение, землетрясение и т.д. При этом информация утрачивается или доступ к ней становится невозможным.

Сбои и отказы технических средств – сбои и отказы аппаратных средств, сбои систем электропитания, сбои кабельной системы и др. В этом случае нарушается работоспособность технических средств, уничтожаются и искажаются данные и программы. Повреждения отдельных блоков и узлов или устройств могут привести к нарушению конфиденциальности информации.

Ошибки при разработке ИС и ошибки в комплексах алгоритмов и программ – приводят к последствиям, аналогичным последствиям сбоев и отказов технических средств. Кроме того, такие ошибки могут быть использованы злоумышленниками для воздействия на ресурсы информационной системы.

Ошибки пользователей и обслуживающего персонала.

Преднамеренные Шпионаж и диверсии. Эти средства используются для получения сведений о системе защиты с целью проникновения в ИС, а также для хищения и уничтожения информационных ресурсов.

Несанкционированный доступ к информации – доступ, нарушающий установленные правила разграничения доступа субъекта к информации, с использованием штатных средств (программного или аппаратного обеспечения).

Основные способы несанкционированного доступа:

Непосредственное обращение к объектам доступа;

Создание программных и технических средств, выполняющих обращение к объектам доступа в обход средств защиты;

Модификация средств защиты (программные и аппаратные закладки);

Внедрение вирусов.

Обеспечение информационной безопасности Юридические основы информационной безопасности Действующий Уголовный кодекс РФ предусматривает наказания за преступления, связанные с нарушением конфиденциальности информации. На защиту информации направлен Федеральный закон № 149. Интересы государства в плане обеспечения конфиденциальности информации наиболее полно представлены в законе «О государственной тайне». Противодействие нарушению конфиденциальности информации При эксплуатации информационной системы основной задачей защиты информации является предотвращение несанкционированного доступа к аппаратным и программным средствам, а также контроль целостности этих средств. Для решения этой задачи проводятся следующие мероприятия:

Идентификация (имя пользователя, учетный номер и др.) и аутентификация (пароль, биометрические параметры, съемные носители информации и др.) пользователей.

Мониторинг несанкционированных действий – фиксирование и анализ событий в журнале аудита.

Разграничения доступа к данным и программам.

Криптографические методы – наиболее эффективные средства защиты информации при передаче ее по протяженным линиям связи. Их называют шифрами. Криптография (от греч. kryptos – тайна и graph – пишу).

Шифрование – процесс преобразования открытого сообщения в шифрованное с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Расшифрование – процесс, обратный шифрованию.

Шифрование заменой, методом перестановки, а также методы шифрования, использующие ключи. Эти методы предполагают знание ключа при шифровании и дешифровании.

Системы с открытым ключом. В таких системах для шифрования используется один ключ, а для дешифрования – другой. Первый ключ не является секретным, а второй является секретным. Методы шифрования с открытым ключом называют асимметричными.

Применяются также симметричные методы – в них для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ.

Хэш-функция используется для шифрования паролей пользователей информационной системы и при создании электронных подписей. Эта функция преобразует сообщение любой длины в строку фиксированного размера.

Электронная цифровая подпись удостоверяет, что подписанный текст исходит от лица, поставившего подпись; не дает лицу, подписавшему текст, отказаться от обязательств, связанных с подписанным текстом; гарантирует целостность подписанного текста.

Особенности защиты информации в компьютерных сетях Специализированные программные средства защиты информации от несанкционированного доступа обладают в целом лучшими возможностями и характеристиками, чем встроенные средства сетевых ОС.

Firewalls - брандмауэры (дословно firewall -- огненная стена). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные сервера, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/ транспортного уровней.

Proxy-servers (proxy - доверенность, доверенное лицо). Весь трафик сетевого/транспортного уровней между локальной и глобальной сетями запрещается полностью -- попросту отсутствует маршрутизация как таковая, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники.

Тема 14. Моделирование.

Цель – дать представление о моделировании и классификации моделей.

Модели решения функциональных и вычислительных задач Вычислительные задачи – это задачи целью которых является определение некоторой величины;

Функциональные задачи, предназначенные для создания некоего аппарата, выполняющего определенные действия – функции. Например, проектирование нового здания требует решения задачи расчета прочности его фундамента, несущих опорных конструкций, расчета финансовых затрат на строительство, определение оптимального числа работников и т.д.

Моделирование – исследование объектов, процессов или явлений путем построения и изучения их моделей для определения или уточнения характеристик оригинала. Все многообразие способов моделирования, рассматриваемого теорией моделирования, можно условно разделить на две группы: аналитическое и имитационное моделирование.

Аналитическое моделирование заключается в построении модели, основанной на описании поведения объекта или системы объектов в виде аналитических выражений – формул. При таком моделировании объект описывается системой линейных или нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений, решение которых может дать представление о свойствах объекта. К полученной аналитической модели, с учетом вида и сложности формул применяются аналитические или приближенные численные методы.

Имитационное моделирование предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе какого-либо его физического или информационного принципа. При таком моделировании объект представлен системой, состоящей из элементов, взаимодействующих между собой и с внешним миром. Задавая внешние воздействия, можно получить характеристики системы и провести их анализ. В последнее время имитационное моделирование все больше ассоциируется с моделированием объектов на компьютере, что позволяет в интерактивном режиме исследовать модели самых разных по природе объектов.

Компьютерное моделирование является методом решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели.

Компьютерная модель:

условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов), описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и т.д. и отображающий структуру и взаимосвязи между элементами объекта.

Такие модели называются структурно-функциональными;

отдельная программа, совокупность программ, программный комплекс, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных факторов. Это – имитационные модели.

Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. количественные выводы используются для прогноза будущих или объяснения прошлых значений переменных исследуемого объекта.

Компьютерное моделирование становится новым инструментом, методом научного познания, новой технологией еще и из-за возрастающей потребности в переходе от исследования линейных математических моделей систем к более сложным и плохо формализуемым системам.

Компьютерная модель сложной системы должна по возможности отображать все основные факторы и взаимосвязи, характеризующие реальные ситуации, критерии и ограничения. Модель должна быть достаточно универсальной, чтобы описывать близкие по назначению объекты, и в тоже время достаточно простой, чтобы обеспечить выполнение необходимых исследований с разумными затратами.

Классификация моделей по: назначению (познавательная, прагматическая, инструментальная); уровню моделирования (эмпирическая, теоретическая, полуэмпирическая); характеру взаимоотношения со средой (открытая, закрытая); способу представления свойств объекта (аналитическая, алгоритмическая, имитационная); причинной обусловленности (детерминированная, стохастическая); отношению ко времени (динамическая, статическая); сфере применения (техническая, социальная, экономическая, научная, военная) и т.д.

Основные этапы компьютерного моделирования постановка задачи – описание задачи, цель моделирования, формализация задачи;

разработка модели – информационная модель, компьютерная модель;

компьютерный эксперимент – план эксперимента, тестирование модели, проведение эксперимента;

анализ результатов моделирования – результаты соответствуют цели, результаты не соответствуют цели.

Основы имитационного моделирования Суть имитационного моделирования состоит в следующем:

система разбивается на большое количество функциональных блоков (декомпозиция);

каждый блок заменяется моделью «черного ящика» с набором входов и выходов и функцией зависимости выходных параметров от входных;

в качестве функции преобразования может быть аналитическое выражение, вероятностная функция или аппроксимирующая функция на основе экспериментальных данных;

модели функциональных блоков объединяются в модель системы, которая имитирует поведение реальной сложной системы.

Современное имитационное моделирование в зависимости от целей моделирования и решаемой задачи предполагает осуществление одного из трех подходов к моделированию:

дискретно-событийное моделирование;

агентное моделирование.

Тема 15. Экспертные системы.

Цель – познакомить с современными представлениями о проектировании и разработке интеллектуальных систем, основанных на знаниях.

Экспертные системы – это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях, связано с разработкой моделей представления знаний, созданием баз знаний, образующее ядро экспертной системы.

Структура экспертной системы:

Пользователь – специалист предметной области, для которого предназначена экспертная система.

Инженер по знаниям – специалист по искусственному интеллекту, выступающий в роли буфера между экспертом и базой знаний.

Интерфейс пользователя – комплекс программ, реализующий диалог пользователя с ЭС.

База знаний – ядро ЭС, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме понятной эксперту и пользователю.

Решатель – программа, моделирующая ход рассуждения эксперта на основании, имеющихся в БЗ.

Подсистема объяснений – программа, позволяющая пользователю получить ответы на вопросы.

Интеллектуальный редактор БЗ – программа, представляющая инженеру по знаниям возможность создавать БЗ в диалоговом режиме В коллектив разработчиков ЭС входят как минимум четыре человека:

Классификация экспертных систем Классификация по решаемой задаче Под интерпретацией данных понимается определение смысла данных, результаты которого должны быть корректными и согласованными, предусматривается многовариантный анализ данных.

Диагностика – это обнаружение неисправностей в некоторой системе.

Неисправность – это отклонение от нормы.

Основная задача мониторинга – непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы. Главная проблема – «пропуск» тревожной ситуации и инверсная задача «ложного» срабатывания.

Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание «объектов» с заранее определенными свойствами. Спецификации – это набор документов: чертеж, пояснительная записка и т.д. В задачах проектирования связываются два основных процесса, выполняемых в рамках ЭС: процесс вывода решения и процесс объяснения.

Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций. В такой системе обычно используется параметрическая модель, в которой значения параметров «подгоняются» под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для прогноза с вероятностными оценками.

Планирование – нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнить некоторые функции. Такие ЭС используют модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия планируемой деятельности.

Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью компьютера и подсказывают правильные решения.

Они аккумулируют знания о гипотетическом «ученике» и его характерных ошибках, затем в работе способны диагностировать слабости в знаниях обучаемых и находить соответствующие средства для их ликвидации. Кроме, того они планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика с целью передачи знаний.

Системы основанные на знаниях, можно подразделить на системы, решающие задачи анализа, в которых множество решений может быть перечислено и включено в систему, а в системах решающих задачи синтеза, множество решений строится из решений компонентов или подпроблем. Задача анализа – это интерпретация данных, диагностика; к задачам синтеза относятся проектирование и планирование. Комбинированные задачи: обучение, мониторинг, прогнозирование.

Классификации на связи с реальным временем Статические ЭС разрабатываются в предметных областях, в которых база знаний и интерпретируемые данные не меняются во времени. Например, диагностика неисправностей в автомобиле.

Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени. Например, микробиологические ЭС, в которых снимаются лабораторные изменения с технологического процесса 1 раз в 4-5 часов (производство лизина) и анализируется динамика полученных показателей по отношению к предыдущему измерению..

Динамические ЭС работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме реального времени с непрерывной интерпретацией поступаемых данных. Например, управление гибкими производственными комплексами, мониторинг в реанимационных палатах.

Классификация по типу ЭВМ ЭС для стратегически важных задач суперкомпьютеры.

Классификация по степени интеграции с другими программами Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем для специфически «экспертных задач», для решения которых не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчеты, моделирование и т.д.).

Гибридные ЭС представляют программный комплекс, объединяющий стандартные приложения (математическую статистику, линейное программирование или СУБД) и средства манипулирования знаниями. Это может быть интеллектуальная надстройка или интегрированная среда для решения сложной задачи с элементами экспертных знаний.

Тема 16. Введение в программирование. Создание приложений на языке С++.

Цель – сформировать представления о методологии создания программного продукта с помощью С++, используемых в технологиях проектирования и программирования.

C++ представляет интегрированную среду разработки (Integrated Development Environment - IDE), в которой можно писать и запускать программы. Она содержит текстовый редактор, компилятор, отладчик и справочную систему.

Программа оформляется как отдельный проект (project).

Проект (project) представляет собой набор файлов, которые используются для создания программы.

Проекты размещаются в рабочих областях (workspaces). Одна рабочая область может содержать несколько проектов. Рабочие области автоматически создаются для каждого проекта.

Этапы создания исполняемой программы Программа, написанная на исходном языке, передается препроцессору.

Препроцессором называется первая фаза компиляции. Инструкции препроцессора называются директивами. Они начинаются с символа #.

Директива #include вставляет содержимое указанного файла в ту точку, где она записана. Она включает информацию об интерфейсе из заголовочных файлах. Заголовочные файлы имеют расширение.h и могут содержать:

определения типов, констант, встроенных функций, шаблонов перечислений;

объявления функций, данных, имен, шаблонов;

директивы препроцессора;

Получившийся полный текст программы поступает на вход компилятора, который выделяет лексемы, а затем распознает выражения и операторы, построенные из этих лексем. Компилятор преобразует текст программы в машинные команды. При этом компилятор выявляет синтаксические ошибки и в случае их отсутствия строит объектный модуль.

Компоновщик или редактор связей, формирует исполняемый модуль программы, подключая к объектному модулю другие объектные модули, в том числе содержащие функции библиотек, обращение к которым содержится в любой программе (например, для осуществления вывода на экран или чтения с клавиатуры). Исполняемый модуль имеет расширение.ехе и запускается на выполнение обычным образом.

Основные понятия Языки программирования – формальные искусственные языки. Они имеют алфавит, словарный запас, грамматику и синтаксис, а также семантику.

• Алфавит – включает следующие символы: прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания; цифры от 0 до 9. Специальных • Лексема – минимальная единица языка, имеющая самостоятельный смысл.

• Выражение задает правило вычисления некоторого значения.

• Оператор (инструкция) задает законченное описание некоторого действия.

Из символов алфавита формируются лексемы языка такие как идентификаторы, ключевые (зарезервированные) слова, знаки операций, константы, переменные, разделители (точка, запятая, скобки, пробельные символы).

Идентификатор – это имя программного объекта.

Ключевые слова – это зарезервированные идентификаторы, которые имеют специальное значение для компилятора.

Знаки операций – один или более символов, определяющих действия над операндами. Операции делятся на унарные, бинарные и тернарную по количеству участвующих в них операндов.

Константы – это неизменяемые величины. Они могут быть целые, вещественные, символьные и строковые. Последовательности символов, начинающиеся с обратной косой черты, называются управляющими последовательностями.

Комментарии начинаются //, либо заключаются между символамискобками /* */ Структура программы. Типы данных Программа состоит из функций, описаний и директив препроцессора. Функция - поименованный набор описаний и операторов (инструкций) сгруппированных для решения определенной задачи. Функция может принимать параметры и возвращать значение. Одна из функций должна иметь имя main. Выполнение программы с первого оператора этой функции. Структура функции:

тип_возвращаемого_значения имя ([параметры]) • если функция не должна возвращать значение, указывается тип void;

• тело функции является блоком, и следовательно, заключается в фигурные скобки;

• функции не могут быть вложенными;

• каждый оператор заканчивается точкой с запятой, кроме составного оператора.

Тип данных определяет:

• внутреннее представление данных в памяти компьютера;

• множество значений, которые могут принимать величины этого типа;

• операции и функции, которые можно принимать к величинам этого типа.

Основные типы данных Для описания основных типов определены следующие ключевые слова:

• wchar_t – расширенный символьный, 1 символ – два байта (Unicode);

• bool – логический, принимает значение true или false;

• double – вещественный с двойной точностью.

• void используется для определения функций, которые не возвращают значения, для указания пустого списка аргументов функции, как базовый тип для указателей и в операции приведения типов.

Работа с переменными, массивами, константами Переменная – это именованная область памяти, в которой хранятся данные определенного типа. Она имеет имя и значение. Перед использованием любая переменная должна быть описана.

Общий вид оператора описания переменных:

[класс памяти] [const] тип имя [инициализатор];

• Класс (необязательный) может принимать одно из значений auto, extern, static.

• Модификатор const (необязательный) показывает, что значение переменной изменять нельзя. Такую переменную называют константой.

• Инициализация – присвоение начального значения при описании переменной. Инициализатор (необязательный) можно записывать в двух формах – со знаком равенства или в круглых скобках.

float с=22, x(3), sum;

const char C=‘C’;

Локальная переменная определена внутри блока и область ее действия – от точки описания до конца блока.

Глобальная переменная определена вне любого блока и областью ее действия считается файл, в котором она определена от точки описания до его конца.

Указатель (pointer) – переменная, предназначенная для хранения адресов областей памяти.

Типы указателей:

• Указатель на объект содержит адрес области памяти, в которой хранятся данные определенного типа; формат указателя на объект: тип *имя • Указатель на функцию содержит адрес по которому передается управление при вызове функции. Он используется для косвенного вызова функции, а также для передачи имени функции в другую функцию в качестве параметра. Формат указателя функции:

тип (*имя) (список аргументов) Ссылка (reference) – это псевдоним, который при создании инициализируется именем другого объекта.

Формат объявления ссылки:

тип & имя; тип – это тип величины, на которую указывает ссылка; & оператор ссылки означает, что следующее за ним имя является именем переменной ссылочного типа.

Массив - именованная область памяти состоящая из набора однотипных элементов, каждый элемент имеет свой порядковый номер. Порядковый номер называется индексом элемента в массиве. Элементы массива нумеруются с нуля.

Общий вид оператора описания массива:

[класс памяти] [const] тип имя [размерность][инициализатор];