«Информатика и ИКТ БАЗОВЫЙ КУРС Учебник для 8 класса Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 20O5 УДК 004.9 ББK 32.97 С30 Семакин И. Г. (И) Информатика и ...»

информатика

И. Г. Семакин, Л. А. Залогова

С. В. Русаков, Л. В. Шестакова

Информатика и ИКТ

БАЗОВЫЙ КУРС

Учебник для 8 класса

Допущено

Министерством образования и науки

Российской Федерации

Москва

БИНОМ. Лаборатория знаний

20O5

УДК 004.9

ББK 32.97

С30

Семакин И. Г.

("И) Информатика и информационно-коммуникационные

технологии. Базовый курс: Учебник для 8 класса / И. Г. Се­ макин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. — 176 с: ил.

ISBN 5-94774-229-2 Учебник предназначен д л я изучения базового курса информатики и ИКТ в 8 классе общеобразовательных ш к о л. Содержание учебника соответствует принятому стандарту по информатике и ИКТ.

Учебник разделен на две части. Первая часть обеспечивает обяза­ тельный минимальный уровень изучения предмета. Материал второй части ориентирован на углубленный курс информатики.

Учебник входит в комплект учебно-методической литературы по базовому курсу наряду с учебником для 9 класса, задачником и мето­ дическим пособием д л я учителя.

УДК 004. Б Б К 32. Учебное издание Семакин Игорь Геннадьевич Залогова Любовь Алексеевна Русаков Сергей Владимирович Шестакова Л и д и я Валентиновна Информатика и информационно-коммуникационные технологии Базовый курс: Учебник д л я 8 класса Ведущий редактор О. Полежаева. Художник Ф. Инфантэ.

Художественный редактор О. Лапко. Корректор Е. Клитина.

Компьютерная верстка В. Носенко Подписано в печать 10.03.05. Формат 60x90 1 / Бумага офсетная. Гарнитура Ш к о л ь н а я. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 11,0. Т и р а ж 50000 экз. З а к а з Издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний»

Адрес для переписки: Москва, 119071, а/я Телефон: (095)955-0398, e-mail: [email protected] http://www.LBZ.ru Отпечатано с готовых диапозитивов в полиграфической фирме «Полиграфист».

160001, г. Вологда, ул. Челюскинцев, 3.

© Семакин И. Г., Залогова Л. А., Русаков С. В., Шестакова Л. В., © Л а р к и н М., иллюстрации, ISBN 5-94774-229-2 © БИНОМ. Лаборатория знаний, Оглавление Введение Техника безопасности и санитарные нормы работы за ПК Глава 1. Человек и и н ф о р м а ц и я § 1. Информация и знания § 2. Восприятие и представление информации.... § 3. Информационные процессы § 4. Измерение информации Система основных понятий главы 1 Глава 2. Первое знакомство с компьютером § 5. Назначение и устройство компьютера § 6. Компьютерная память § 7. Как устроен персональный компьютер (ПК)... § 8. Основные характеристики персонального компьютера § 9. Программное обеспечение компьютера § 10. О системном ПО и системах программирования.. § 1 1. О файлах и файловых структурах § 12. Пользовательский интерфейс Система основных понятий главы 2 Глава 3. Текстовая и н ф о р м а ц и я и компьютер § 13. Тексты в компьютерной памяти § 14. Текстовые редакторы § 15. Работа с текстовым редактором § 16. Дополнительные возможности текстовых § 17. Системы перевода и распознавания текстов.

Система основных понятий главы § 19. Технические средства компьютерной графики.................. § 20. К а к кодируется изображение § 22. Работа с графическим редактором § 24. Аналоговый и цифровой звук § 26. Компьютерные презентации 1.1. Неопределенность знания и количество 5.2. Представление и обработка звука Давайте посмотрим вокруг себя и попробуем ответить на вопрос: с чем нам приходится иметь дело в повседневной жизни?

Во-первых, это множество материальных объектов: стул, на котором сидим; одежда, которую носим; пища, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди и т. д. Для обозначения всего разнообразия материаль­ ных объектов в науке используется термин «вещество».

Во-вторых, это энергия. Для большинства современных людей понятие энергии связано, прежде всего, с электри­ чеством. Но кроме электрической в природе существуют и другие виды энергии. Например, тепловая энергия, механи­ ческая энергия движущегося тела, наконец, атомная энер­ гия. Энергия нужна для того, чтобы ее потребитель мог сонершать какую-то работу. Например, электроэнергия позво­ ляет работать радиоприемнику или мотору трамвая;

тепловая энергия пара вращает турбину на электростанции;

человек, принимая пищу, запасается энергией, без которой не мог бы выполнять ни физическую, ни умственную работу.

Еще одной реальностью окружающей нас действительнос­ ти является информация. Любой человек интуитивно пони­ мает смысл этого слова. Информация — это сведения, зна­ ния, которые мы получаем из книг, газет, радио, телевиде­ ния, от людей, с которыми общаемся. Изучение любого предмета в школе — это получение информации. В жизни со­ временного человека информация играет не меньшую роль, чем вещество и энергия.

Издавна существующие естественные науки — физика, химия, биология и другие — изучают материальный мир, его вещественные объекты и энергетические процессы.

В середине XX века появляется новая наука — информа­ тика.

Подобно тому, как математика состоит из множества раз­ личных математических дисциплин (алгебры, геометрии, те­ ории чисел, теории функций и др.), информатика — это множество различных дисциплин, объединенных общим предметом изучения — информацией. К их числу относятся:

теория информации, кибернетика, программирование, мате­ матическая лингвистика, теория алгоритмов и др.

Развитию информатики послужило одно из самых значи­ тельных достижений XX века — создание электронно-вы­ числительных машин — ЭВМ. В современной терминологии их чаще называют компьютерами.

Компьютер — это универсальное техническое средство для работы с информацией.

В информатике компьютер выступает одновременно и как инструмент для работы с информацией, и как объект для изучения и совершенствования.

Информатика — это наука, изучающая законы и методы хранения, передачи и обработки информации с использованием компьютеров.

Первые ЭВМ были доступны лишь специалистам, приме­ нялись только для решения военных, научных и производст­ венных задач. С появлением персональных компьютеров эта техника стала общедоступной. Возникла необходимость в массовом распространении компьютерной грамотности.

Первоначально под компьютерной грамотностью понима­ лось умение программировать на ЭВМ. Для того чтобы поль­ зоваться компьютером, необходимо было знать программи­ рование — способы записи программ для управления ЭВМ.

Сегодня абсолютное большинство людей, сидящих за компьютерами, не программируют. Их называют пользова­ телями. Пользователи работают с компьютерами по гото­ вым программам, великое множество которых разработано профессиональными программистами. В отличие от старых методов работы с информацией, использующих бумагу, руч­ ки, калькуляторы, чертежные инструменты, пишущие ма­ шинки, справочники, словари, компьютерные методы при­ нято называть новыми информационными технологиями.

В конце XX — начале XXI века бурное развитие получили компьютерные телекоммуникации — глобальные компью­ ровая телекоммуникационная система. В последнее время для обозначения компьютерных методов хранения, обработ­ ки и передачи информации стали использовать термин «ин­ формационно-коммуникационные технологии»

Наш учебный предмет называется «Информатика и ИКТ». Изучив его, вы познакомитесь с рядом научных во­ просов информатики, а также освоите наиболее распростра­ ненные средства ИКТ.

Итак, дорогие ученики! Вы начинаете плавание по новому для вас океану знаний, который называется ИНФОРМАТИКА.

В этом океане вы откроете для себя новые «материки» и «острова», познакомитесь с их «обитателями», научитесь по­ нимать их язык — язык информатики, получите практиче­ ские навыки работы со средствами ИКТ.

Во всяком путешествии нужен хороший проводник. А если ото плавание по океану, то нужен опытный капитан-морепла­ ватель, который поведет наш корабль знаний по его волнам, не сбиваясь с курса. И такой капитан у нас есть! Познакомьтесь:

его зовут Собака-Точка-Ру. Символически это имя записывает­ ся так: @.RU. Впрочем, он любит, чтобы его называли кратко:

Точка-Ру. Так мы его и будем называть.

Перед началом путешествия Точка-Ру получил карту океана ИНФОРМАТИКА. На этой карте обозначены материки и ост­ рова. Но все они закрашены белым цветом. Пока это неизвест­ ные, неисследованные земли. И вам вместе с нашим капитаном предстоит подробно их изучить, заполнить «белые пятна».

и санитарные нормы работы за ПК Работая за компьютером, необходимо соблюдать опреде­ ленные правила техники безопасности и санитарные нормы.

Во-первых, надо помнить, что к компьютеру подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому не следует прика­ саться к открытым разъемам, дергать провода, работать с от­ крытым корпусом системного блока. Не следует допускать попадания влаги на устройства компьютера.

Чтобы не уставать, сидя за компьютером, необходимо си­ деть ровно, опираясь спиной на спинку стула. Ноги должны не висеть, а стоять на полу или на удобной подставке.

Очень важно беречь зрение! Расстояние от глаз до экрана должно быть не менее длины вытянутой руки. Верхний край экрана должен располагаться примерно на уровне глаз. На­ правление зрения должно быть перпендикулярным плоско­ сти экрана, поэтому обычно экран поворачивают немного вверх.

Обязательно делайте паузы для отдыха после 30-40 минут непрерывной работы. В это время следует проветривать по­ мещение.

Глава Человек и информация чем является информация для человека что человек делает с информацией Основные темы параграфа:

• сообщения — знания — информация;

• классификация знаний;

• информативность сообщения.

Сообщения — знания — информация К слову «информация» люди привыкли очень давно. Если спросить вас, что такое информация, то, наверное, прежде всего, вы вспомните газеты, радио, телевидение, т. е. все то, что называют средствами массовой информации. Именно здесь чаще всего употребляются такие выражения, как «ин­ формационное сообщение» или «оперативная информация».

Цель таких сообщений — довести до читателей или слушате­ лей сведения о каких-то событиях. До получения сообщения мы не знали о данном событии, а в результате стали знать.

Все, что мы с вами знаем, мы когда-то узнали от родите­ лей, учителей, из книг, из личного практического опыта и сохранили в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация.

Учеба в школе — это целенаправленный процесс получе­ ния знаний, а значит, получения информации. Чем больше вы учитесь, тем больше информации содержит ваша память.

А теперь давайте подумаем, что же представляют собой наши знания. Попробуйте сформулировать какие-нибудь свои конкретные знания. Например, может получиться вот такой перечень:

• Я знаю, что Земля вращается вокруг Солнца, • Я знаю, что Байкал — самое глубокое в мире пресное • Я знаю, как собрать радиоприемник.

• Я знаю, что Пушкин родился в 1799 году.

• Я знаю, как перемножить две простые дроби, • Я знаю, как выращивать помидоры, • Я знаю, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора).

§ 1. Информация и знания Классификация знаний Всю эту «кучу» знаний можно разделить на две группы.

Знания первой группы начинаются со слов «Я знаю, что...».

Такие знания принято называть декларативными (от слова «декларация», что значит «утверждение», «сообщение»).

К этой группе относятся знания об определенных явлениях (Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родил­ ся в 1799 году), свойствах объектов (Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (теорема Пифагора).

Знания второй группы, начинающиеся со слов «Я знаю, как...», называются процедурными. Они определяют дейст­ вия для достижения какой-либо цели (как собрать радиопри­ емник, перемножить дроби, вырастить помидоры).

Классификация знаний — очень важный вопрос для нау­ ки. Данное выше разделение знаний на декларативные и процедурные является одним из возможных, но не единст­ венным.

Информативность сообщений Уже говорилось о том, что информацию мы получаем в форме некоторых сообщений: устной речи, текста, прочитан­ ного в книге или в газете, кадров хроники, показанных в те­ левизионных новостях, и т. п. Сообщение, которое пополня­ ет наши знания, назовем информативным. Но всякое ли со­ общение несет для нас информацию? Например, слушая речь человека, говорящего на китайском языке, вы не по­ полните своих знаний (если, конечно, не знаете китайский язык). Такие сообщения, которые не пополняют знаний при­ нимающего их человека, назовем неинформативными сооб­ щениями.

Однако и на родном языке тоже можно встретить мно­ жество неинформативных сообщений. Вот, например, вы раскрыли учебник по высшей математике и прочитали там такое определение: «Значение определенного интеграла рав­ но разности значений первообразной подынтегральной функ­ ции на верхнем и на нижнем пределах».

Пополнил этот текст ваши знания? Скорее всего, нет! Он вам непонятен, а поэтому неинформативен. Быть понят­ ным — значит быть связанным с уже имеющимися знания­ ми человека. Для того чтобы понять китайский текст, надо знать китайский язык; для того чтобы понять, что такое определенный интеграл, нужно закончить изучение элемен­ тарной математики и знать начала высшей математики.

Отсюда можно сделать вывод: сообщение информативно, если оно понятно принимающему его человеку. Однако этого для информативности недостаточно. Вот пример понятных для вас сообщений:

Москва — столица России;

Дважды два — четыре.

Пополняют эти сообщения ваши знания? Конечно, нет!

Данные факты вам давно известны. Следовательно, если сооб­ щение содержит уже известные человеку сведения, то для та­ кого человека оно тоже будет неинформативным. Сообщение «2•2 = 4» информативно для первоклассника и неинформа­ тивно для семиклассника. Чтобы быть информативным, сооб­ щение должно содержать новые сведения для принимающего его человека. Теперь можно сделать окончательный вывод:

Сообщение, принимаемое человеком, содержит для него информацию, если заключенные в сообщении сведения являются для этого человека новыми и понятными.

Получение любых знаний должно идти от известного к не­ известному, от простого к сложному. И тогда каждое новое сообщение будет понятным, а значит, будет нести информа­ цию для человека. На этом должно быть основано всякое обучение.

Коротко о главном Человек приобретает знания, получая сообщения из раз­ личных источников.

Знания человека можно разделить на две группы: деклара­ тивные («Я знаю, что...») и процедурные («Я знаю, как...»).

Сообщение несет информацию для человека (информатив­ но), если содержащиеся в нем сведения являются для чело­ века новыми и понятными.

Вопросы и задания 1. Что такое «информация» для каждого из нас?

2. Попробуйте перечислить источники, из которых за сегодняш­ ний день вы получали информацию.

§ 2. Восприятие и представление информации 3. Попробуйте привести примеры декларативных и процедурных знаний, которыми вы обладаете.

4. В каком случае сообщение содержит информацию для конкрет­ ного человека, а в каком — нет? Приведите примеры обоих слу­ Основные темы параграфа:

восприятие информации;

информация и письменность;

языки естественные и формальные;

формы представления информации.

Восприятие информации Человек воспринимает информацию из окружающего гари, вы у з н а л и, что на к у х н е сгорел обед, о котором з а б ы л и.

Т а к и м образом, существуют р а з н ы е способы в о с п р и я т и я и н ­ формации человеком, связанные с разными органами чувств, через к о т о р ы е она поступает:

изображения;

Можно сказать, что органы чувств являются информаци­ онными каналами между внешним миром и человеком. При утрате одного из таких каналов (например, зрения или слу­ ха) усиливается информационная роль других органов чувств. Известно, что незрячие люди острее слышат, для них возрастает значение осязания.

Информация и письменность Полученную информацию человек может запомнить или записать, а также передать другому человеку. В какой форме это происходит?

Чаще всего люди общаются между собой в устной или письменной форме, т. е. разговаривают, пишут письма, запи­ ски, статьи, книги и т. п. Письменный текст состоит из букв, цифр, скобок, точек, запятых и других знаков. Устная речь тоже складывается из знаков. Только эти знаки не письмен­ ные, а звуковые. Лингвисты их называют фонемами. Из фо­ нем складываются слова, из слов — фразы. Между письмен­ ными знаками и звуками есть прямая связь. Ведь сначала появилась речь, а уже потом — письменность. Письменность для того и нужна, чтобы зафиксировать на бумаге человече­ скую речь. Отдельные буквы или сочетания букв обозначают звуки речи, а знаки препинания — паузы, интонацию.

Очень интересна история письменности! Письменность, которой пользуемся мы и большинство европейских стран, называется звуковой. То, что было сказано выше, относится к звуковой письменности. А вот китайская письменность на­ зывается идеографической. В ней один значок (его часто на­ зывают иероглифом) обозначает слово или значительную часть слова (рис. 1.1). А японское письмо называется слого­ вым. Там один значок обозначает слог.

Самая же древняя форма письменности, которая идет от первобытных людей, называется пиктографической. Одна пиктограмма — это рисунок, который обозначает понятие или даже целое сообщение (рис. 1.2). Пиктографическая символика часто используется и сегодня. Например, всем вам знакомые дорожные знаки — это пиктограммы.

Языки естественные и формальные Человеческая речь и письменность тесно связаны с поня­ тием «язык». Конечно, имеется в виду не орган речи, а спо­ соб общения между людьми. Разговорные языки имеют на­ циональный характер. Есть русский, английский, китайВосприятие и представление информации ский, французский и другие языки. Лингвисты их называют естественными языками.

устную и письменную формы.

Кроме разговорных (естественных) языков существуют формальные языки. Как правило, это языки какой-нибудь профессии или области знаний. Например, математическую символику можно назвать формальным языком математики;

потную грамоту — формальным языком музыки.

Язык — это знаковый способ представления информации. Общение на языках — это процесс передачи информации в знаковой форме.

Формы представления информации Итак, информацию человек представляет с помощью раз­ личных языков. Можно привести примеры разных способов знакового представления информации, заменяющих речь.

Например, глухонемые люди речь заменяют жестикуля­ цией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам.

Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком жестов, понятным игрокам.

Другой распространенной формой представления инфор­ мации является графическая форма. Это рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы. При изучении мно­ гих школьных предметов вы активно пользуетесь такой гра­ фической информацией. Наглядность графической информа­ ции облегчает понимание заложенного в нее содержания.

Подведем итог разговору о формах представления инфор­ мации.

Формы представления информации человеком:

• текст на естественном языке в устной или • графическая форма: рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы;

• символы формального языка: числа, математические формулы, ноты, химические формулы, дорожные знаки и пр.

Коротко о главном Человек воспринимает информацию из внешнего мира с помощью всех своих органов чувств. Органы чувств явля­ ются информационными каналами, связывающими челове­ ка с внешним миром.

Язык — это знаковая форма представления информации.

Языки бывают естественными и формальными.

Человек сохраняет информацию или обменивается ей с другими людьми на естественных языках, формальных языках, в графической форме.

Письменность — важнейший способ сохранения и переда­ чи информации. В истории человечества сформировались следующие формы письменности: звуковая, слоговая, идео­ графическая, пиктографическая.

§ 3. Информационные процессы 1. Какую роль в информационной деятельности человека выпол­ няют органы чувств? Перечислите все органы чувств человека.

2. Почему восприятие вкусов и запахов можно назвать приемом информации?

3. Как читают незрячие люди? Какие органы чувств при этом за­ действованы?

4. Чем отличается чтение нот от прослушивания музыки с точки зрения формы принимаемой информации?

5. Грамотный музыкант способен услышанную музыку записать нотами. Какое преобразование формы музыкального произве­ дения он при этом производит? Опишите ситуацию обратного преобразования.

6. Какую роль выполняют языки в информационной деятельно­ сти человека?

7. Что такое естественные языки, формальные языки?

8. Какие существуют формы письменности?

9. Попробуйте с информационной точки зрения объяснить такой феномен: ощущение человеком вкусов и запахов во сне.

Основные темы параграфа:

• основные информационные процессы;

• хранение информации;

• передача информации;

• обработка информации;

• информационные процессы в живой природе.

Основные информационные процессы информации. К а к о й бы информационной деятельностью л ю д и не з а н и м а л и с ь, вся она сводится к осуществлению трех 2- процессов: храпению, передаче и обработке информации (рис. 1.3).

ОСНОВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

ХРАНЕНИЕ ПЕРЕДАЧА ОБРАБОТКА

ИНФОРМАЦИИ ИНФОРМАЦИИ ИНФОРМАЦИИ

Рис. 1.3. Основные виды информационных процессов Хранение информации Люди хранят информацию либо в собственной памяти (иногда говорят — «в уме»), либо на каких-то внешних носи­ телях. Чаще всего — на бумаге.

Те сведения, которые мы помним, всегда нам доступны.

Например, если вы запомнили таблицу умножения, то вам никуда не нужно заглядывать для того, чтобы ответить на вопрос: сколько будет пятью пять? Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и те­ лефоны близких людей. Если же понадобился адрес или те­ лефон, которого мы не помним, то обращаемся к записной книжке или к телефонному справочнику.

Память человека можно условно назвать оперативной.

Здесь слово «оперативный» является синонимом слову «бы­ стрый». Человек быстро воспроизводит сохраненные в памя­ ти знания. Свою память мы еще можем назвать внутренней памятью. Тогда информацию, сохраненную на внешних но­ сителях (в записных книжках, справочниках, энциклопеди­ ях, магнитных записях), можно назвать нашей внешней па­ мятью.

Человек нередко что-то забывает. Информация на внеш­ них носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помо­ щью внешних носителей люди передают свои знания из по­ коления в поколение.

Передача информации Распространение информации между людьми происходит в процессе ее передачи. Передача может происходить при не­ посредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, те­ левидения, компьютерной сети.

3. Информационные процессы В передаче информации всегда участвуют две стороны:

есть источник и есть приемник информации. Источник пе­ редает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, вы явля­ етесь приемниками информации, работая над сочинением по литературе или отвечая на уроке, — источником информа­ ции. Каждому человеку постоянно приходится переходить ОТ роли источника к роли приемника информации.

Передача информации от источника к приемнику всегда происходит через какой-то канал передачи. При непосредственном разговоре — это звуковые волны; при переписке — это почтовая связь; при телефонном разговоре — это система телефонной связи. В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы имеют плохое качество или на линии связи действуют поме­ хи (шумы). Многие знают, как трудно бывает общаться при плохой телефонной связи.

Обработка информации Обработка информации — третий вид информационных процессов. Вот хорошо вам знакомый пример — решение ма­ тематической задачи: даны значе­ ния длин двух катетов прямо­ угольного треугольника, нужно определить его третью сторону — гипотенузу. Чтобы решить задачу, ученик кроме исходных данных должен знать математическое правило, с помощью которого можно найти решение. В данном случае это теорема Пифагора: «квадрат гипотенузы равен сумме квадра­ тов катетов». Применяя эту теоре­ му, получаем искомую величину.

Здесь обработка заключается и том, что новые данные получаются путем вычислений, иыполненных над исходными данными.

Вычисление — лишь один из вариантов обработки инфор­ мации. Новую информацию можно вывести не только путем математических расчетов. Вспомните истории Шерлока Хол­ мса, героя книг Конан Дойля. Имея в качестве исходной ин­ формации часто очень запутанные показания свидетелей и косвенные улики, Холмс с помощью логических рассуждеГлава 1. Человек и информация ний прояснял всю картину собы­ тий и разоблачал преступника. Ло­ гические рассуждения — это еще один способ обработки информа­ ции.

Процесс обработки информа­ ции не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Напри­ мер, при переводе текста с одного языка на другой происходит обра­ ботка информации, изменяющая ее форму, но не содержание.

К этому же виду обработки относится кодирование инфор­ мации. Кодирование — это преобразование представления информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее хранения, передачи или обработки.

Особенно широко понятие кодирования стало употреблять­ ся с развитием технических средств хранения, передачи и об­ работки информации (телеграф, радио, компьютеры). Напри­ мер, в начале XX века телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Иногда кодирова­ ние производится в целях засекречивания содержания тек­ ста. В таком случае его называют шифрованием.

Еще одной разновидностью обработки информации явля­ ется ее сортировка (иногда говорят — упорядочение). Напри­ мер, вы решили записать адреса и телефоны всех своих одно­ классников на отдельные карточки. В каком порядке нужно сложить эти карточки, чтобы затем было удобно искать сре­ ди них нужные сведения? Скорее всего, вы сложите их в ал­ фавитном порядке по фамилиям. В информатике организа­ ция данных по какому-либо правилу, связывающему ее в единое целое, называется структурированием.

Поиск информации Нам с вами очень часто приходится заниматься поиском информации: в словаре искать перевод иностранного слова, в телефонном справочнике — номер телефона, в железнодо­ рожном расписании — время отправления поезда, в учебни­ ке математики — нужную формулу, на схеме метро — марш­ рут движения, в библиотечном каталоге — сведения о нуж­ ной книге. Можно привести еще много примеров. Все это — процессы поиска информации на внешних носителях: кни­ гах, схемах, таблицах, картотеках.

Информационные процессы в живой природе Можно ли утверждать, что с информацией и информаци­ онными процессами связана только жизнь человека? Конеч­ но, нет! Науке известно множество фактов, подтверждаю­ щих протекание информационных процессов в живой приро­ де. Животным свойственна память: они помнят дорогу к месту своего обитания, места добывания пищи; домашние животные отличают знакомых людей от незнакомых. Мно­ гие животные обладают обостренным обонянием, несущим им ценную информацию. Конечно, способности животных к обработке информации значительно ниже, чем у человека.

Однако многие факты разумного поведения свидетельствуют об их способности к определенным умозаключениям.

Коротко о главном Информационная деятельность человека связана с осу­ ществлением трех видов информационных процессов: хране­ нием, передачей и обработкой информации.

Человек хранит информацию в собственной памяти (внут­ ренняя, оперативная информация) и на внешних носителях:

бумаге, магнитной ленте и пр. (внешняя информация).

Процесс передачи информации протекает от источника к приемнику по информационным каналам связи.

Процесс обработки информации связан с получением но­ ной информации, изменением формы или структуры имею­ щейся информации.

Важным информационным процессом является поиск ин­ формации.

Информационные процессы протекают и в живой природе.

Вопросы и задания 1. Приведите свои примеры профессий, в которых основным ви­ дом деятельности является работа с информацией.

2. Назовите три основных вида информационных процессов.

3. Почему информацию, которую мы «помним наизусть», можно назвать оперативной? Приведите примеры оперативной инфор­ мации, которой вы владеете.

4. Приведите примеры ситуаций, в которых вы являетесь источ­ ником информации, приемником информации. Какую роль за сегодняшний день вам чаще приходилось выполнять?

5. Приведите различные примеры процесса обработки информа­ ции. Определите, по каким правилам она производится в каж­ дом примере.

Основные темы параграфа:

• алфавитный подход к измерению информации;

• алфавит, мощность алфавита;

• информационный вес символа;

• информационный объем текста и единицы А теперь обсудим вопрос о том, как можно измерять ин­ формацию. Существует несколько подходов к измерению ин­ формации. Здесь мы рассмотрим только один, который назы­ вается алфавитным подходом.

Алфавитный подход к измерению информации Вам хорошо известно, что для измерения таких величин, как, например, расстояние, масса, время, существуют эта­ лонные единицы. Для расстояния — это метр, для массы — килограмм, для времени — секунда. Измерение происходит путем сопоставления измеряемой величины с эталонной еди­ ницей. Сколько раз эталонная единица укладывается в изме­ ряемой величине, таков и результат измерения. Следова­ тельно, и для измерения информации должна быть введена своя эталонная единица.

Алфавитный подход позволяет измерять информацион­ ный объем текста на некотором языке (естественном или формальном), не связанный с содержанием этого текста.

Алфавит. Мощность алфавита Под алфавитом мы будем понимать набор букв, знаков препинания, цифр, скобок и др. символов, используемых в тексте. В алфавит также следует включить и пробел, т. е.

пропуск между словами.

О другом подходе к измерению информации см. в разделе 1.1 вто­ рой части учебника.

4. Измерение информации Полное число символов в алфавите принято называть мощностью алфавита. Будем обозначать эту величину буквой N. Например, мощность алфавита из русских букв и от­ меченных дополнительных символов равна 54: 33 буквы + + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел.

Информационный вес символа При алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определенный информационный вес. Информа­ ционный вес символа зависит от мощности алфавита. А ка­ ким может быть наименьшее число символов в алфавите?

Оно равно двум! Скоро вы узнаете, что такой алфавит ис­ пользуется в компьютере. Он содержит всего 2 символа, ко­ торые обозначаются цифрами «0» и «1». Его называют дво­ ичным алфавитом. Изучая устройство и работу компьютера, вы узнаете, как с помощью всего двух символов можно пред­ ставить любую информацию.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят С увеличением мощности алфавита увеличивается инфор­ мационный вес символов этого алфавита. Так один символ из четырехсимвольного алфавита (N = 4) «весит» 2 бита. Объяс­ нение этому можно дать следующее: все символы такого ал­ фавита можно закодировать всеми возможными комбинаци­ ями из двух цифр двоичного алфавита. Комбинацию из не­ скольких (двух, трех и т. д.) знаков двоичного алфавита назовем двоичным кодом.

Используя три двоичные цифры, можно составить 8 различных комбинаций.

Порядковый помер символа Трехзначный двоичный код Следовательно, если мощность алфавита равна 8, то ин­ формационный вес одного символа равен 3 битам.

Четырехзначным двоичным кодом может быть закодиро­ ван каждый символ из 16-символьного алфавита. И так далее.

Найдем зависимость между мощностью алфавита (N) и количеством знаков в коде (b) — разрядностью двоичного кода.

В общем виде это записывается следующим образом:

Разрядность двоичного кода — это и есть информацион­ ный вес символа.

Информационный вес каждого символа, алфавита (N) связаны между собой Информационный объем текста и единицы информации Информационный объем текста складывается из информа­ ционных весов составляющих его символов. Например, следу­ ющий текст, записанный с помощью двоичного алфавита:

содержит 40 символов, следовательно, его информационный объем равен 40 битам.

Сегодня для подготовки текстовых документов чаще всего применяются компьютеры. Алфавит, из которого составля­ ется такой «компьютерный текст», содержит 256 символов.

В алфавит такого размера можно поместить все практически необходимые символы: строчные и прописные латинские и русские буквы, цифры, знаки арифметических операций, всевозможные скобки, знаки препинания и пр.

Поскольку 256 = 2, то один символ компьютерного алфа­ вита «весит» 8 битов. Причем 8 битов информации — это на­ столько характерная величина, что ей даже присвоили свое название — байт.

4 Измерение информации Легко подсчитать информационный объем текста, если известно, что информационный вес одного символа равен I байту. Надо просто сосчитать число символов в тексте. По­ ­­ченное значение и будет информационным объемом текста, выраженным в байтах.

Например, небольшая книжка, подготовленная с помо­ щью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой страни­ це — 40 строк, в каждой строке — 60 символов (включая пробелы между словами). Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байтов информации. Для вычисления инфор­ мационного объема всей книги нужно полученную величину умножить на число страниц:

Уже на таком примере видно, что байт — «мелкая» еди­ ница. А представьте, если нужно, например, измерить ин­ формационный объем целой библиотеки? В байтах это ока­ жется громадным числом!

Для измерения больших информационных объемов ис­ пользуются более крупные единицы:

Следовательно, информационный объем вышеупомянутой книги равен приблизительно 360 килобайтам. А если посчи­ тать точнее, то получится:

360000/1024 = 351,5625 Кб.

351,5625/1024 = 0,34332275 Мб.

В заключение еще раз обратим внимание на важное свойство рассмотренного здесь алфавитного подхода. При его использовании содержательная сторона текста в учет не берется. Текст, состоящий из бессмысленного сочетания символов, будет иметь ненулевой информационный объем.

N - 2b.

ностью 2 8 = 256 с и м в о л о в. 1 байт = 8 битов.

1. Что такое алфавит?

2. Что такое мощность алфавита?

3. Как определяется информационный объем текста при исполь­ зовании алфавитного подхода?

4. Текст составлен с использованием алфавита мощностью 64 сим­ вола и содержит 100 символов. Каков информационный объем текста?

5. Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт?

6. Информационный объем текста, подготовленного с помощью компьютера, равен 3,5 Кб. Сколько символов содержит этот 7. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй — мощностью 64 символа. Во сколько раз отличаются информа­ ционные объемы этих текстов?

Глава 1. Человек и информация Различать декларативные и процедурные знания.

Называть виды информационных процессов.

Определять информационный объем текста.

Переводить количество информации из одних единиц в другие.

Информация и знания Представление информации Классификация информационные К - число символов I=K*b; 2b = N Глава Первое знакомство с компьютером • что такое программное обеспечение Основные темы параграфа:

* что общего между компьютером и человеком;

* какие устройства входят в состав компьютера;

* что такое данные и программа;

* принципы фон Неймана.

Что общего между компьютером и человеком С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером.

Для информатики компьютер — это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения. Вы узнае­ те, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программ­ ные средства.

С давних времен люди стремились облегчить свой труд.

С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Компью­ тер был изобретен в середине XX века для усиления возмож­ ностей умственной работы человека, т. е. работы с информа­ цией.

Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек «подглядел» в природе.

Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и ис­ пользовал эти знания для конструирования летательных ап­ паратов.

§ 5. Назначение и устройство компьютера Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэро­ динамики, также исследовал механизм полета птиц. Резуль­ таты этих исследований используются при расчетах конст­ рукций самолетов.

Можно сказать, что Леонардо да Винчи и Жуковский «списывали» свои летающие машины с птиц.

А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стре­ мились передать компьютеру не физические, а интеллек­ туальные возможности человека.

По своему назначению компьютер — универсальное техническое средство для работы человека с информацией.

По принципам устройства компьютер — это модель чело­ века, работающего с информацией.

Какие устройства входят в состав компьютера Имеются четыре основные составляющие информа­ ционной функции человека:

* прием (ввод) информации;

* запоминание информации (сохранение в памяти);

* процесс мышления (обработка информации);

передача (вывод) информации.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

* устройства ввода;

* устройства запоминания — память;

* устройство обработки — процессор;

* устройства вывода.

В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обра­ батываемую информацию, работает с ней и помещает в нее ре­ зультаты обработки; полученные результаты через устройст­ ва вывода сообщаются человеку. Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вы­ вода — экран дисплея или принтер (устройство печати) (рис. 2.2).

3 -

ПАМЯТЬ ПРОЦЕССОР

Рис. 2.2. Информационный обмен в компьютере Что такое данные и программа И все-таки нельзя отождествлять «ум компьютера»

с умом человека. Важнейшее отличие состоит в том, что ра­ бота компьютера строго подчинена заложенной в него про­ грамме, человек же сам управляет своими действиями.

В памяти компьютера хранятся данные Данные — это обрабатываемая информация, представлен­ ная в памяти компьютера в специальной форме. Немного позже вы познакомитесь со способами представления дан­ ных в компьютерной памяти.

Программа — это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения постав­ ленной задачи обработки данных.

Если информация для человека — это знания, которыми он обладает, то информация для компьютера — это данные и программы, хранящиеся в памяти. Данные — это «деклара­ тивные знания», программы — «процедурные знания ком­ пьютера».

Принципы фон Неймана В 1946 году американским ученым Джоном фон Нейма­ ном были сформулированы основные принципы устройства и работы ЭВМ. Первый из этих принципов определяет сос­ тав устройств ЭВМ и способы их информационного взаимо­ действия. Об этом говорилось выше. С другими принципа­ ми фон Неймана вам еще предстоит познакомиться.

Коротко о главном Компьютер — это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией.

В состав компьютера входят: процессор, память, устрой­ ства ввода, устройства вывода.

В памяти компьютера хранятся данные и программы.

Компьютер работает по программам, созданным челове­ ком.

Вопросы и задания 1. Какие возможности человека воспроизводит компьютер?

2. Перечислите основные устройства, входящие в состав компью­ тера. Какое назначение каждого из них?

3. Опишите процесс обмена информацией между устройствами компьютера.

4. Что такое компьютерная программа?

5. Чем отличаются данные от программы?

Основные темы параграфа:

• внутренняя и внешияя память;

• структура внутренней памяти компьютера;

• носители и устройства внешней памяти.

Внутренняя и внешняя память Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе 1 «Человек и информация»

было отмечено, что информация хранится в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее.

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Внутренняя память — это электронное устройство, ко­ торое хранит информацию, пока питается электроэнергией.

При отключении компьютера от сети информация из опера­ тивной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера. Сформулиро­ ванное правило относится к принципам Неймана. Его назы­ вают принципом хранимой программы.

Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски. Сохранение информации на них не требует постоянного электропитания.

На рис. 2.3 показана схема устройства компьютера с уче­ том двух видов памяти. Стрелки указывают направления ин­ формационного обмена.

УСТРОЙСТВА

ВНЕШНЯЯ

ВНУТРЕННЯЯ

ПАМЯТЬ

ПАМЯТЬ

УСТРОЙСТВА

ВЫВОДА

Средства связи Структура внутренней памяти компьютера Все устройства компьютера производят определенную ра­ боту с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Струк­ туру внутренней памяти компьютера можно условно изобра­ зить так, как показано на рис. 2.4.

В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней па­ мяти, который называется постоянным запоминающим устройст­ вом — ПЗУ. Это энергонезависимая память, информация из кото­ рой может только читаться.

Рис. 2.4. Структура внутренней памяти компьютера Наименьший элемент памяти компьютера называется би­ том памяти. На рис. 2.4 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измере­ ния количества информации и частица памяти компьютера.

Покажем, как связаны между собой эти понятия.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит ин­ формации.

В одном бите памяти содержится Битовая структура определяет первое свойство внутрен­ ней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объ­ екты составлены из отдельных частиц. Например, песок ди­ скретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» ком­ пьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуе­ мость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу коли­ чества информации, равную восьми битам. Следовательно, и одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумеро­ ваны. Нумерация начинается с нуля.

Принцип адресуемости означает, что:

Память можно представить как многоквартирный дом, в котором каждая квартира — это байт, а номер квартиры — адрес. Для того чтобы почта дошла по назначению, необхо­ димо указать правильный адрес. Именно так, по адресам, об­ ращается процессор к внутренней памяти компьютера.

Носители и устройства внешней памяти Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что это такое, подробнее вы узнаете позже.

Важнейшими устройствами внешней памяти на современ­ ных компьютерах являются накопители на магнитных ди­ сках (НМД), или дисководы.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки. С помощью этого же устройст­ ва магнитная запись снова превращается в звук.

НМД действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записывается все тот же двоичный код: намагничен­ ный участок — единица, ненамагниченный — нуль. При чте­ нии с диска эта запись превращается в нули и единицы в би­ тах внутренней памяти.

К магнитной поверхности диска подводится записываю­ щая головка (рис. 2.5), которая может перемещаться по ра­ диусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с кру­ говой дорожкой. На эти концентрические дорожки и произ­ водится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптические ()иски (другое их название — лазерные диски). На них ис­ пользуется не магнитный, а оптико-механический способ за­ писи и чтения информации.

Сначала появились лазерные диски, на которые информа­ ция записывается только один раз. Стереть или перезаписать се невозможно. Такие диски называются CD-ROM — Com­ pact Disk—Read Only Memory, что в переводе значит «ком­ пактный диск — только для чтения». Позже были изобрете­ ны перезаписываемые лазерные диски — CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дис­ ковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных но­ сителей обладают лазерные диски типа DVD-ROM — видео­ диски. Объем информации, хранящейся на них, может до­ стигать десятков гигабайтов. На видеодисках записываются полноформатные видеофильмы, которые можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору.

Коротко о главном В состав компьютера входят внутренняя память и внеш­ няя память.

Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы).

Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму.

Н а и м е н ь ш и м элементом внутренней п а м я т и компьютера я в л я е т с я бит. Один бит п а м я т и х р а н и т один бит информа­ и с х о д я т п о адресам.

ные) д и с к и — CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM.

1. Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида па­ мяти: внутренняя и внешняя.

2. Что такое «принцип хранимой программы»?

3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти 4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между 5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти 6. Назовите устройства внешней памяти ЭВМ.

7. Какие типы оптических дисков вы знаете?

Основные темы параграфа:

* основные устройства ПК;

* магистральный принцип взаимодействия для разных целей. Сегодня самым массовым видом ЭВМ яв­ ­­ются персональные компьютеры. Персональные компью­ теры (ПК) предназначены для личного (персонального) ис­ пользования.

Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве существует много общего. Об этих общих свойствах и пойдет сейчас речь.

Основные устройства ПК Основной «деталью» персонального компьютера является микропроцессор (МП). Это миниатюрная электронная схема, созданная путем очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора ЭВМ.

Персональный компьютер представляет собой набор Взаимосвязанных устройств. Главным в этом наборе являет­ ся системный блок. В системном блоке находится «мозг»

машины: микропроцессор и внутренняя память. Там же по­ мещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжен внутренним Вентилятором для охлаждения.

Системный блок обычно помещен в металлический кор­ пус, с наружной стороны которого имеются: клавиша вклю­ чения электропитания, щели для установки сменных дисков и дисковые устройства, разъемы для подключения внешних устройств.

К системному блоку подключены клавишное устройст­ во (клавиатура), монитор (другое название — дисплей) и мышъ (манипулятор). Иногда используются другие типы манипуляторов: джойстик, трекбол и пр. Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер (устройство печа­ ти), модем (для выхода на телефонную линию связи) и дру­ гие устройства (рис. 2.6).

Системный блок Клавиатура На рис. 2.6 показана настольная модель ПК. Кроме того, существуют портативные модели (ноутбуки) и карманные компьютеры.

Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памя­ ти, называются внешними устройствами. Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором ПК через спе­ циальный блок, который называется контроллером (от анг­ лийского «controller» — «контролер», «управляющий»). Су­ ществуют контроллер дисковода, контроллер монитора, контроллер принтера и др. (рис. 2.7).

СИСТЕМНЫЙ БЛОК

Рис. 2.7. Минимальный комплект устройств ПК.

КМ — контроллер монитора, КК — контроллер клавиатуры, Магистральный принцип взаимодействия устройств ПК Принцип, по которому организована информационная связь между процессором, оперативной памятью и внешни­ ми устройствами, похож на принцип телефонной связи. Про­ цессор через многопроводную линию, которая называется магистралью (другое название — шина), связывается с дру­ гими устройствами (рис. 2.8).

Подобно тому как каждый абонент телефонной сети имеет свой номер, каждое подключаемое к ПК внешнее устройство также получает номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая внешнему устройст­ ву, сопровождается его адресом и подается на контроллер.

В данной аналогии контроллер подобен телефонному аппара­ ту, который преобразует электрический сигнал, идущий по проводам, в звук, когда вы слушаете телефон, и преобразует звук в электрический сигнал, когда вы говорите.

§7 Как устроен персональный компьютер (ПК) Рис. 2.8. Структура ПК (треугольниками изображены Магистраль — это кабель, состоящий из множества прово­ дин. Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) -— адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления; по ней передаются управляющие сигналы (например, проверка го­ товности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.).

Коротко о главном В состав системного блока входят: микропроцессор, внут­ ренняя память, дисководы, блок питания, контроллеры внешних устройств.

Внешние устройства взаимодействуют с процессором ПК через контроллеры.

Все устройства ПК связаны между собой по многопроводной линии, которая называется информационной магист­ ралью, или шиной.

Каждое внешнее устройство имеет свой адрес (номер). Пе­ редаваемая к нему по шине данных информация сопровож­ дается адресом устройства — по адресной шине.

Вопросы и задания 1. Назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер.

2. Какие устройства входят в состав системного блока?

3. Что такое контроллер? Какую функцию он выполняет?

4. Как физически соединены между собой различные устройст­ 5. Как информация, передаваемая по шине, попадает на нужное устройство?

Основные темы параграфа:

• характеристики микропроцессора: тактовая частота и разрядность;

• объем внутренней (оперативной) памяти;

• характеристики устройств внешней памяти.

Все чаще персональные компьютеры используются не толь­ ко на производстве и в учебных заведениях, но и в домашних условиях. Их можно купить в магазине так же, как покупают телевизоры, видеомагнитофоны и другую бытовую технику.

При покупке любого товара желательно знать его основные ха­ рактеристики, для того, чтобы приобрести именно то, что вам нужно. Такие основные характеристики есть и у ПК.

Характеристики микропроцессора Существуют различные модели микропроцессоров, выпус­ каемые разными фирмами. Основными характеристиками МП являются тактовая частота и разрядность процессора.

Режим работы микропроцессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное ко­ личество тактов. Ясно, что если метроном «стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряет­ ся в мегагерцах — МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в одну секунду. Вот некоторые характер­ ные тактовые частоты микропроцессоров: 600 МГц, 800 МГц, 1000 МГц. Последняя величина называется гига­ герцем — ГГц. Современные модели микропроцессоров рабо­ тают с тактовыми частотами в несколько гигагерц.

§ 8. Основные характеристики персонального компьютера Следующая характеристика — разрядность процессора.

Разрядностъю называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться про­ цессором целиком. Разрядность процессоров на первых моде­ лях ПК была равна 8 битам. Затем появились 16-разрядные процессоры. На современных ПК чаще всего используются 32-разрядные процессоры. Наиболее высокопроизводитель­ ные машины имеют процессоры с разрядностью 64 бита.

Объем внутренней (оперативной) памяти Про память компьютера мы уже говорили. Она делится на оперативную (внутреннюю) память и долговременную (внеш­ нюю) память. Производительность машины очень сильно зависит от объема внутренней памяти. Если для работы ка­ ких-то программ не хватает внутренней памяти, то компью­ тер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Скорость чте­ ния/записи данных в оперативную память на несколько по­ рядков выше, чем во внешнюю.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Современные программы требуют оперативной памяти объемом в десятки и сотни мегабайтов.

Для хорошей работы современных программ требуется опе­ ративная память в сотни мегабайтов: 128 Мб, 256 Мб и более.

Характеристики устройств внешней памяти Устройства внешней памяти — это накопители на магнитных и оптических дисках. Встроенные в системном блоке магнитные диски называются жесткими дисками, или вин­ честерами. Это очень важная часть компьютера, поскольку именно здесь хранятся все необходимые для работы компью­ тера программы. Чтение/запись на жесткий диск произво­ дится быстрее, чем на все другие виды внешних носителей, но все-таки медленнее, чем в оперативную память. Чем боль­ ше объем жесткого диска, тем лучше. На современных ПК устанавливают жесткие диски, объем которых измеряется в гигабайтах: десятки и сотни гигабайтов. Покупая компью­ тер, вы приобретаете и необходимый набор программ на же­ стком диске. Обычно покупатель сам заказывает состав про­ граммного обеспечения компьютера.

Все остальные носители внешней памяти — сменные, т. е. их можно вставлять в дисковод и доставать из дисково­ да. К ним относятся гибкие магнитные диски — дискеты и оптические диски — CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM. Об их свойствах рассказывалось в § 6. Стандартная дискета вмеща­ ет 1,4 Мб информации. Дискеты удобны для длительного хранения программ и данных, а также для переноса инфор­ мации с одного компьютера на другой.

В последнее время на смену гибким дискам как основному средству переноса информации с одного компьютера на дру­ гой приходит флэш-память. Флэш-память — это электрон­ ное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате. Флэш-память, как и диски, — энергонезависимое устройство. Однако, по срав­ нению с дисками, флэш-память обладает гораздо большим информационным объемом (сотни и тысячи мегабайтов).

А скорость чтения и записи данных на флэш-носителе при­ ближается к скорости работы оперативной памяти.

Практически обязательной составляющей комплекта ПК стали дисководы для CD-ROM. Современное программное обеспечение распространяется именно на этих носителях.

Вместимость CD-ROM исчисляется сотнями мегабайтов (стандартный объем — 700 Мб).

DVD-дисководы вы можете приобретать по собственному желанию. Объем данных на дисках этого типа исчисляется гигабайтами (4,7 Гб, 8,5 Гб, 17 Гб). Часто на DVD-дисках за­ писываются видеофильмы. Время их воспроизведения до­ стигает 8 часов. Это 4-5 полноформатных фильмов. Пишу­ щие оптические дисководы позволяют производить запись и перезапись информации на CD-RW и DVD-RW. Постоянное снижение цен на перечисленные виды устройств переводит их из категории «предметов роскоши» в общедоступные.

Все остальные типы устройств относятся к числу устройств ввода/вывода. Обязательными из них являются клавиатура, монитор и манипулятор (обычно — мышь). До­ полнительные устройства: принтер, модем, сканер, звуковая система и некоторые другие. Выбор этих устройств зависит от потребностей и финансовых возможностей покупателя.

Всегда можно найти источники справочной информации о моделях таких устройств и их эксплуатационных свойствах.

Коротко о главном Основные характеристики микропроцессора: тактовая ча­ стота и разрядность. Чем больше тактовая частота, тем выше скорость работы процессора. Увеличение разрядности ведет § 9. Программное обеспечение компьютера к увеличению объема данных, обрабатываемых компьюте­ ром за единицу времени.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Современные программы требуют оперативной памяти объемом в десятки и сотни мегабайтов.

Жесткий (винчестерский) магнитный диск — обязатель­ ное устройство внешней памяти в составе компьютера.

Сменными носителями являются флоппи-диски, оптичес­ кие диски, флэш-память.

Необходимый набор устройств ввода-вывода: клавиатура, манипулятор, монитор.

Дополнительные устройства ввода-вывода: принтер, ска­ нер, модем, акустическая система и др.

Вопросы и задания 1. От каких характеристик компьютера зависит его производи­ тельность?

2. Информационный объем какого порядка имеют: гибкие диски, винчестеры, CD-ROM, DVD-ROM?

3. Какие устройства памяти являются встроенными, какие — сменными?

4. Какие устройства ввода/вывода являются обязательными для ПК, какие — дополнительными?

Основные темы параграфа:

* что такое программное обеспечение;

* типы программного обеспечения;

* состав прикладного программного обеспечения.

Что такое программное обеспечение Возможности современного ПК столь велики, что все боль­ шее число людей находят ему применение в своей работе, учебе, быту. Важнейшим качеством современного компьютера является его «дружественность» по отношению к пользовате­ лю. Общение человека с компьютером стало простым, наглядГлава 2. Первое знакомство с компьютером ным, понятным. Компьютер сам подсказывает пользователю, что нужно делать в той или иной ситуации, помогает выхо­ дить из затруднительных положений. Это возможно благода­ ря программному обеспечению компьютера.

Снова воспользуемся аналогией между компьютером и че­ ловеком. Новорожденный человек ничего не знает и не уме­ ет. Знания и умения он приобретает в процессе развития, обучения, накапливая информацию в своей памяти. Ком­ пьютер, который собрали на заводе из микросхем, проводов, плат и прочего, подобен новорожденному человеку. Можно сказать, что загрузка в память компьютера программного обеспечения аналогична процессу обучения ребенка. Созда­ ется программное обеспечение программистами.

Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное Программное обеспечение компьютера постоянно пополня­ ется, развивается, совершенствуется. Стоимость установлен­ ных программ на современном ПК зачастую превышает стои­ мость его технических устройств. Разработка современного ПО требует очень высокой квалификации от программистов.

Типы программного обеспечения В программном обеспечении компьютера есть необходимая часть, без которой на нем просто ничего не сделать. Она назы­ вается системным ПО. Покупатель приобретает компьютер, оснащенный системным программным обеспечением, которое не менее важно для работы компьютера, чем память или про­ цессор. Кроме системного ПО в состав программного обеспече­ ния компьютера входят еще прикладные программы и сис­ темы, программирования.

Программное обеспечение компьютера делится на:

— системы программирования.

О системном ПО и системах программирования речь пой­ дет позже. А сейчас познакомимся с прикладным программ­ ным обеспечением.

§ 9. Программное обеспечение компьютера Состав прикладного программного обеспечения Программы, с помощью которых пользователь может ре­ шать свои информационные задачи, не прибегая к програм­ мированию, называются прикладными программами.

Как правило, все пользователи предпочитают иметь набор прикладных программ, который нужен практически каж­ дому. Их называют программами общего назначения. К их числу относятся:

• текстовые и графические редакторы, с помощью которых можно готовить различные тексты, создавать рисунки, строить чертежи; проще говоря, писать, чертить, рисовать;

• системы управления базами данных (СУБД), позволяющие превратить компьютер в справочник по любой теме;

• табличные процессоры, позволяющие организовывать очень распространенные на практике табличные расчеты;

• коммуникационные (сетевые) программы, предназначен­ ные для обмена информацией с другими компьютерами, объединенными с данным в компьютерную сеть.

Очень популярным видом прикладного программного обеспечения являются компьютерные игры. Большинство пользователей именно с них начинает свое общение с ЭВМ.

Кроме того, имеется большое количество прикладных программ специального назначения для профессиональной деятельности. Их часто называют пакетами прикладных программ. Это, например, бухгалтерские программы, производящие начисления заработной платы и другие расчеты, которые делаются в бухгалтериях; системы автоматизиро­ ванного проектирования, которые помогают конструкторам разрабатывать проекты различных технических устройств;

пакеты, позволяющие решать сложные математические за­ дачи без составления программ; обучающие программы по разным школьным предметам и многое другое.

Программное обеспечение ЭВМ можно разделить на три части: системное ПО, прикладное ПО и системы программи­ рования.

Компьютер представляет собой единство двух составляю­ щих: аппаратуры и программного обеспечения (ПО).

4 - Программное обеспечение компьютера — это вся совокуп­ ность программ, хранящихся в его долговременной памяти.

ПО компьютера может пополняться, изменяться.

С помощью прикладных программ пользователь непо­ средственно решает свои информационные задачи, не прибе­ гая к программированию.

К прикладным программам относятся: редакторы тексто­ вые и графические, системы управления базами данных (СУБД), табличные процессоры, сетевое ПО, игры.

Прикладные программы специального назначения — это программы, используемые в профессиональной деятельнос­ ти, в обучении.

1. Что такое программное обеспечение ЭВМ?

2. Какие задачи выполняет прикладное программное обеспечение?

3. Назовите основные виды прикладных программ общего назначения.

4. Что такое прикладные программы специального назначения?

Основные темы параграфа:

• что такое операционная система;

• интерактивный режим;

• сервисные программы;

• системы программирования.

Что такое операционная система Для чего нужны прикладные программы, понять неслож­ но. А что же такое системное программное обеспечение?

Главной частью системного программного обеспечения яв­ ляется операционная система (ОС).

Операционная система — это набор программ, управляющих оперативной памятью, процессором, внешними устройствами и файлами, ведущих диалог с пользователем.

§ 10. О системном ПО и системах программирования У операционной системы очень много работы, и она прак­ тически все время находится в рабочем состоянии. Напри­ мер, для того чтобы выполнить прикладную программу, ее нужно разыскать во внешней памяти (на диске), поместить в оперативную память, найдя там свободное место, «запус­ тить» процессор на выполнение программы, контролировать работу всех устройств машины во время выполнения и в слу­ чке сбоев выводить диагностические сообщения. Все эти за­ питы берет на себя операционная система.

Вот названия некоторых распространенных ОС для персо­ нальных компьютеров: MS-DOS, Windows, Linux.

Интерактивный режим Во время работы прикладная программа сама организует общение с пользователем, но когда программа завершила ра­ боту, с пользователем начинает общаться операционная сис­ тема. Это общение происходит в такой форме:

ОС выводит на экран приглашение в какой-то определен­ ной форме. В ответ пользователь отдает команду, определяю­ щую, что он хочет от машины. Это может быть команда на выполнение новой прикладной программы, команда на вы­ полнение какой-нибудь операции с файлами (удалить файл, скопировать и пр.), команда сообщить текущее время или дату и пр. Выполнив очередную команду пользователя, опе­ рационная система снова выдает приглашение.

Такой режим работы называется диалоговым режимом.

Благодаря ОС пользователь никогда не чувствует себя бро­ шенным на произвол судьбы. Все операционные системы на персональных компьютерах работают с пользователем в ре­ жиме диалога. Режим диалога часто называют интерактив­ ным режимом.

Сервисные программы К системному программному обеспечению кроме ОС сле­ дует отнести и множество программ обслуживающего, сер­ висного характера. Например, это программы обслуживания дисков (копирование, форматирование, «лечение» и пр.), сжатия файлов на дисках (архиваторы), борьбы с компью­ терными вирусами и многое другое.

Системы программирования Кроме системного и прикладного ПО существует еще тре­ тий вид программного обеспечения. Он называется система­ ми программирования (СП).

Система программирования — инструмент для работы программиста.

С системами программирования работают программисты.

Всякая СП ориентирована на определенный язык програм­ мирования. Существует много разных языков, например Па­ скаль, Бейсик, ФОРТРАН, С («Си»), Ассемблер, ЛИСП и др.

На этих языках программист пишет программы, а с помо­ щью систем программирования заносит их в компьютер, от­ лаживает, тестирует, исполняет.

Программисты создают все виды программ: системные, прикладные и новые системы программирования.

Коротко о главном Системное программное обеспечение — обязательная часть ПО. Его ядро составляет операционная система (ОС).

ОС непосредственно связана с аппаратурой и управляет ее работой, организует работу с файлами, ведет диалог с поль­ зователем.

К сервисным программам относятся программы обслужи­ вания дисков, архиваторы, антивирусные программы и др.

Системы программирования — инструменты для работы программистов.

Вопросы и задания 1. Какие разновидности программного обеспечения имеются на современных компьютерах?

2. Что такое операционная система (ОС)? Какие основные функ­ ции она выполняет?

3. Что такое диалоговый режим общения между ОС и пользовате­ 4. Для чего предназначены системы программирования? Кто с ними работает?

Основные темы параграфа:

• что такое файл;

• логические диски;

• файловая структура диска;

• путь к файлу, полное имя файла;

• таблица размещения файлов на диске.

Что такое файл Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Работа с файлами является очень важным видом работы на компьютере. В файлах хранится все: и программ­ ное обеспечение, и информация, необходимая для пользова­ теля. С файлами, как с деловыми бумагами, постоянно при­ ходится что-то делать: переписывать их с одного носителя на другой, уничтожать ненужные, создавать новые, разы­ скивать, переименовывать, раскладывать в том или другом порядке и пр.

Файл — это информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим Для прояснения смысла этого понятия удобно воспользоваться следующей аналогией: сам носитель информации (диск) подобен книге. Мы говорили о том, что книга — это внешняя память человека, а магнитный диск — внешняя па­ мять компьютера. Книга состоит из глав (рассказов, разде­ лов), каждый из которых имеет название. Также и файлы имеют свои названия. Их называют именами файлов. В начале или в конце книги обычно присутствует оглавление — список названий глав. На диске тоже есть такой список-ка­ талог, содержащий имена хранимых файлов.

Каталог можно вывести на экран, чтобы узнать, есть ли на данном диске нужный файл.

В каждом файле хранится отдельный информационный объект: документ, статья, числовой массив, программа и пр.

Заключенная в файле информация становится активной, т. е. может быть обработана компьютером, только после того, как она будет загружена в оперативную память.

Любому пользователю, работающему на компьютере, приходится иметь дело с файлами. Даже для того, чтобы по­ играть в компьютерную игру, нужно узнать, в каком файле хранится ее программа, суметь отыскать этот файл и ини­ циализировать работу программы.

Работа с файлами на компьютере производится с помо­ щью файловой системы. Файловая система — это функцио­ нальная часть ОС, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

Чтобы найти нужный файл, пользователю должно быть известно: а) какое имя у файла; б) где хранится файл.

Имя файла Практически во всех операционных системах имя файла составляется из двух частей, разделенных точкой. Например:

Слева от точки находится собственно имя файла (туprog). Следующая за точкой часть имени называется расши­ рением файла (pas). Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры. В большинстве ОС максимальная длина расширения — 3 символа. Кроме того, имя файла мо­ жет и не иметь расширения. В операционной системе Win­ dows в именах файлов допускается использование русских букв; максимальная длина имени — 255 символов.

Расширение указывает, какого рода информация хранит­ ся в данном файле. Например, расширение t x t обычно обо­ значает текстовый файл (содержит текст); расширение рсх — графический файл (содержит рисунок), zip или rаr — архивный файл (содержит архив — сжатую информацию), pas — программу на языке Паскаль.

Файлы, содержащие выполнимые компьютерные про­ граммы, имеют расширения ехе или com. Например, про­ грамма популярной игры «Тетрис» хранится в файле tetris.exe. Инициализация программы происходит путем запиПоследующие примеры ориентированы на правила, принятые в операционных системах фирмы Microsoft: MS-DOS и MS Windows.

§ 11. О файлах и файловых структурах си ее в оперативную память и перехода работы процессора к ее исполнению.

Логические диски На одном компьютере может быть несколько дисково­ дов — устройств работы с дисками. Каждому дисководу при­ т а и в а е т с я однобуквенное имя (после которого ставится двоеточие), например А:, В:, С:. Часто на персональных компьютерах диск большой емкости, встроенный в систем­ ный блок (его называют жестким диском), делят на разделы.

Каждый из таких разделов называется логическим диском, и ему присваивается имя С:, D:, Е: и т. д. Имена А: и В:

обычно относятся к сменным дискам малого объема — гиб­ ким дискам (дискетам). Их тоже можно рассматривать как имена дисков, только логических, каждый из которых пол­ ностью занимает реальный (физический) диск. Следователь­ но, А:, В:, С:, D: — это всё имена логических дисков.

Имя логического диска, содержащего файл, является первой «координатой», определяющей место расположения файла.

Файловая структура диска Вся совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними называется файловой структурой. Различные ОС мо­ гут поддерживать разные организации файловых структур.

Существуют две разновидности файловых структур: простая, пли одноуровневая, и иерархическая — многоуровневая.

Одноуровневая файловая структура — это простая по­ следовательность файлов. Для отыскания файла на диске до­ статочно указать лишь имя файла. Например, если файл tetris.exe находится на диске А:, то его «полный адрес» выгля­ дит так:

Операционные системы с одноуровневой файловой струк­ турой используются на простейших учебных компьютерах, оснащенных только гибкими дисками.

Многоуровневая файловая структура — древовидный (иерархический) способ организации файлов на диске. Для облегчения понимания этого вопроса воспользуемся анало­ ­ией с традиционным «бумажным» способом хранения ин­ формации. В такой аналогии файл представляется как неко­ торый озаглавленный документ (текст, рисунок) на бумажГлава 2. Первое знакомство с компьютером ных листах. Следующий по величине элемент файловой структуры называется каталогом. Продолжая «бумажную»

аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно вложить множество документов, т. е. файлов. Ката­ лог также получает собственное имя (представьте, что оно написано на обложке папки).

Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Это аналогично тому, как пап­ ка вкладывается в другую папку большего размера. Таким образом, каждый каталог может содержать внутри себя мно­ жество файлов и вложенных каталогов (их называют подка­ талогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вло­ жен ни в какой другой каталог, называется корневым ката­ логом.

В операционной системе Windows для обозначения поня­ тия «каталог» используется термин «папка».

Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.

На рис. 2.9 имена каталогов записаны прописными буква­ ми, а файлов — строчными. Здесь в корневом каталоге име­ ются две папки: IVANOV и PETROV и один файл fin.com.

Папка IVANOV содержит в себе две вложенные папки PROGS и DATA. Папка DATA — пустая; в папке PROGS имеются три файла и т. д. На дереве корневой каталог обыч­ но изображается символом \.

IVANOV PETROV

PROGS TEXTS DATA EXE

progi.pas prog2.pas prog3.pas Рис. 2.9. Пример иерархической файловой структуры А теперь представьте, что вам нужно найти определенный документ. Для этого надо знать ящик, в котором он находит­ ся, а также «путь» к документу внутри я щ и к а : всю последо­ вательность папок, которые нужно открыть, чтобы до­ браться до искомых бумаг.

Второй координатой, определяющей место положения файла, является путь к файлу на диске. Путь к файлу — это последовательность, состоящая из имен каталогов, начиная от корневого и заканчивая тем, в котором непосредственно хранится файл.

Вот всем знакомая сказочная аналогия понятия «путь к файлу»: «На дубе висит сундук, в сундуке — заяц, в зайце — утка, в утке — яйцо, в яйце — игла, на конце которой смерть Кощеева».

Последовательно записанные имя логического диска, путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла.

Если представленная на рис. 2.9 файловая структура хра­ нится на диске С:, то полные имена некоторых входящих в нее файлов в символике операционных систем MS-DOS и Windows выглядят так:

Таблица размещения файлов Сведения о файловой структуре Диска содержатся на этом же диске в виде таблицы размещения файлов. Используя файловую систему ОС, пользователь может последовательно просматривать на экране содержимое каталогов (папок), продвигаясь по дереву файловой структуры вниз или вверх.

На рис. 2.10 показан пример отображения на экране компьютера дерева каталогов на логическом диске Е: (левое окно).

В правом окне представлено содержимое папки ARCON.

Это множество файлов различных типов. Отсюда, например, понятно, что полное имя первого в списке файла следующее:

Е:\GAME\GAMES\ARCON\dos4gw.ехе Из таблицы можно получить дополнительную информа­ цию о файлах. Например, файл dos4gw.exe имеет размер 254 556 байтов и был создан 31 мая 1994 года в 2 часа мин.

Найдя в таком списке запись о нужном файле, применяя команды ОС, пользователь может выполнить с ним различ­ ные действия: инициализировать программу, содержащуюся в файле; удалить, переименовать, скопировать файл. Выпол­ нять все эти операции вы научитесь на практическом заня­ тии.

Коротко о главном Файл — это информация, хранящаяся на внешнем носи­ теле и объединенная общим именем.

Файловая система — это функциональная часть ОС, обес­ печивающая выполнение операций с файлами.

Имя файла состоит из собственно имени и расширения.

Расширение указывает на тип информации в файле (тип файла).

Файловая структура диска — это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними. Файловые структуры бы­ вают простыми и многоуровневыми (иерархическими).

Каталог — это поименованная совокупность файлов и под­ каталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым. Он не вложен ни в какие ката­ логи.

Полное имя файла состоит из имени диска, пути к файлу на диске и имени файла.

Вопросы и задания 1. Как называется операционная система, используемая в вашем компьютерном классе?

§ 12. Пользовательский интерфейс 2. Какую файловую структуру использует операционная система на ваших компьютерах (простую, многоуровневую)?

3. Сколько физических дисководов работает на ваших компьюте­ рах? Сколько логических дисков находится на физических ди­ сках и какие имена они имеют в операционной системе?

4. Каким правилам подчиняются имена файлов в вашей ОС?

5. Что такое путь к файлу на диске, полное имя файла?

6. Научитесь (под руководством учителя) просматривать на экра­ не каталоги дисков на ваших компьютерах.

7. Научитесь инициализировать работу программ из программ­ ных файлов (типа exe, com).

8. Научитесь выполнять основные файловые операции в исполь­ зуемой ОС (копирование, перемещение, удаление, переимено­ вание файлов).

Основные темы параграфа:

* дружественный пользовательский интерфейс;

* объектно-ориентированный интерфейс, объекты;

* контекстное меню.

Дружественный пользовательский интерфейс зовательский интерфейс».

модействия с пользователем.

Форму взаимодействия программы с пользователем называют пользовательским взаимодействия называется дружественным пользовательским интерфейсом.

Объектно-ориентированный интерфейс Интерфейс современных системных и прикладных про­ грамм носит название объектно-ориентированного интерфей­ са. Примером операционной системы, в которой реализован объектно-ориентированный подход, является Windows.

Операционная система работает с множеством объектов, к числу которых относятся: документы, программы, дисково­ ды, принтеры и другие объекты, с которыми мы имеем дело, работая в операционной системе.

Документы содержат некоторую информацию: текст, звук, картинки и т. д. Программы используются для обра­ ботки документов. Отдельные программы и документы не­ разрывно связаны между собой: текстовый редактор работа­ ет с текстовыми документами, графический редактор — с фотографиями и иллюстрациями, программа обработки звука позволяет записывать, исправлять и прослушивать звуковые файлы.

Документы и программы — это информационные объек­ ты. А такие объекты, как дисководы и принтеры, являются аппаратными (физическими) объектами. С объектом опера­ ционная система связывает:

* графическое обозначение;

* свойства;

* поведение.

В интерфейсе операционной системы для обозначения до­ кументов, программ, устройств используются значки (их еще называют пиктограммами, иконками) и имена. Имя и значок дают возможность легко отличить один объект от другого (рис. 2.11).

С каждым объектом связан определенный набор свойств и множество действий, которые могут быть выполнены над объектом.

Например, свойствами документа являются его местопо­ ложение в файловой структуре и размер. Действия над доку­ ментом: открыть (просмотреть или прослушать), переимено­ вать, напечатать, скопировать, сохранить, удалить и др.

Контекстное меню Операционная система обеспечивает одинаковый пользо­ вательский интерфейс при работе с разными объектами.

В операционной системе Windows для знакомства со свойстПользовательский интерфейс Рис. 2.11. Имена и значки различных объектов кнопкой мыши).

В меню на рис. 2.12 все пункты, кроме последнего, отно­ сятся к действиям, которые можно выполнить с документом.

Выбор нужного пункта меню производится с помощью кла­ виш управления курсором или манипулятора (например, мыши). Если выбрать пункт меню «Свойства», то на экран будет выведен список свойств данного объекта.

Коротко о главном Пользовательским интерфейсом называется форма взаи­ модействия программы с пользователем. Современное ПО оснащается дружественным интерфейсом.

Объект — документ, программа, устройство и т. д., с кото­ рым связываются определенные свойства и поведение. Объ­ ект имеет свое имя и обозначение (значок).

Интерфейс современных системных и прикладных про­ грамм — объектно-ориентированный.

Инициировать действие над объектом или узнать его свой­ ства можно через контекстное меню.

Вопросы и задания 1. Что такое пользовательский интерфейс?

2. Чем характеризуется объект (с точки зрения объектно-ориенти­ рованного подхода)?

3. Каким образом можно узнать свойства объекта или выполнить действие над ним?

Глава 2. Первое знакомство с компьютером Готовить к работе внешние устройства, имеющиеся в компьютерном классе, уметь ими пользоваться.

Вставлять сменные диски в накопители. Просматривать на экране каталоги диска.

Инициализировать выполнение программ из программ­ ных файлов.

Выполнять основные операции с файлами: копирование, перемещение, удаление, переименование.

Ориентироваться в среде пользовательского интерфейса операционной системы.

хранение оперативной информацииданных и программ намять Внешняя память Устройства Устройства Глава Текстовая информация и компьютер (Технологии обработки текстов) Основные темы параграфа:

* преимущества компьютерного документа по сравне­ * как представляются тексты в памяти компьютера;

* что такое гипертекст.

Преимущества компьютерного документа по сравнению с бумажным А теперь от обсуждения вопроса о том, что представляет собой компьютер, перейдем к ответу на вопрос, что умеет де­ лать компьютер. Начиная с этой главы, мы будем знако­ миться с применением ЭВМ.

Первая область применения, которую мы рассмотрим, — работа с текстами. При ручной записи часто неприятную проб­ лему составляет необходимость исправлять ошибки или вно­ сить какие-то изменения в текст. При этом приходится зачер­ кивать, стирать, заклеивать, что портит вид текста. Необходи­ мость переписывать текст ведет к потере времени и лишнему расходу бумаги.

Имея компьютер, можно создавать тексты, не тратя на это лишнее время и бумагу. Носителем текста становится па­ мять ЭВМ. Конечно, для длительного его сохранения это должна быть внешняя память — магнитные или оптические диски.

Текст на внешних носителях сохраняется Есть ряд преимуществ сохранения текстов в файловой форме на компьютерных носителях по сравнению с бумагой.

Во-первых, это компактное размещение. Например, текст толстой книги в 500 страниц помещается на маленькую дис­ кету диаметром 9 см. А если использовать специальные ме­ тоды сжатия, то размер текста, помещающегося на дискете, можно увеличить в несколько раз.

§ 13. Тексты в компьютерной памяти Во-вторых, если данный текст становится ненужным, то дискету, как бумагу, не надо выбрасывать или сдавать в ма­ кулатуру. С нее с помощью компьютера легко стереть этот текст и на его место записать новый.

В-третьих, с помощью компьютера легко скопировать файлы в любом количестве на другие носители.

В-четвертых, файл с текстом можно быстро переслать дру­ гому человеку по электронной почте. Для этого ваш ком­ пьютер и компьютер адресата должны иметь связь через компьютерную сеть.

Главное неудобство хранения текстов в файлах состоит в том, что прочитать их можно только с помощью компьютера.

Человек может просмотреть текст на экране дисплея или на­ печатать на бумаге, используя принтер.

Уже сейчас имеются некоторые издания, которые не печа­ таются на бумаге, а хранятся и распространяются в форме файлов. Когда компьютеры станут такими же обычными предметами в каждом доме, как сейчас радио и телевизор, то безбумажных изданий станет еще больше. Представьте себе, что вся ваша личная библиотека разместится в коробке с ди­ сками. Причем по объему информации она будет не меньше, чем сотни книг, собранных родителями. А экономя бумагу, мы сохраняем леса на нашей планете.

Как представляются тексты в памяти компьютера А теперь «заглянем» в память компьютера и разберемся, как же представлена в нем текстовая информация.

Текстовая информация состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания, скобок и других. Мы уже говорили, что множество всех символов, с помощью которых записывается текст, называется алфавитом, а число символов в алфави­ те — его мощностью.

Для представления текстовой информации в компьютере используется алфавит мощностью 256 символов. Мы знаем, что один символ такого алфавита несет 8 битов информации:

2 = 256. 8 битов = 1 байт, следовательно:

в компьютерном тексте занимает 1 байт памяти.

Теперь возникает вопрос, какой именно восьмиразрядный двоичный код поставить в соответствие каждому символу.

Понятно, что это дело условное, можно придумать множест­ во способов кодирования.

Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от О до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код — просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.

Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки.

Для разных типов ЭВМ используются различные таблицы кодировки. С распространением персональных компьютеров типа IBM PC международным стандартом стала таблица ко­ дировки под названием ASCII (American Standart Code for In­ formation Interchange — американский стандартный код для информационного обмена).

Точнее говоря, стандартной в этой таблице является толь­ ко первая половина, т. е. символы с номерами от нуля (дво­ ичный код 00000000) до 127 (01111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов, начиная с 10000000 и кончая 11111111, используются в разных вари­ антах. В русских национальных кодировках в этой части таблицы размещаются символы русского алфавита.

В табл. 3.1 приведена стандартная часть кода ASCII (коды от 0 до 31 имеют особое назначение, не отражаются каки­ ми-либо знаками и в данную таблицу не включены). Здесь приведены десятичные номера символов, символы, двоич­ ные коды.

Обратите внимание на то, что в этой таблице латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возраста­ нию значений. Это правило соблюдается и в других таблицах кодировки и называется принципом последовательного коди­ рования алфавитов. Благодаря этому понятие «алфавитный порядок» сохраняется и в машинном представлении символь­ ной информации. Для русского алфавита принцип последова­ тельного кодирования соблюдается не всегда.

§ 13. Тексты в компьютерной памяти Запишем, например, внутреннее представление слова «file». В памяти компьютера оно займет 4 байта со следую­ щим содержанием:

01100110 01101001 01101100 01100101.

А теперь попробуйте решить обратную задачу. Какое сло­ во записано следующим двоичным кодом:

01100100 01101001 01110011 01101011 ?

В табл. 3.2 приведен один из вариантов второй половины кодовой таблицы ASCII, который называется альтернатив­ ной кодировкой. Видно, что в ней для букв русского алфави­ та соблюдается принцип последовательного кодирования.

Тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиа­ туры. На клавишах написаны привычные нам буквы, циф­ ры, знаки препинания и другие символы. В оперативную па­ мять они попадают в форме двоичного кода.

Из памяти компьютера текст может быть выведен на эк­ ран или на печать в символьной форме. Но для долговремен­ ного хранения его следует записать на внешний носитель В виде файла.

Что такое гипертекст Наиболее существенное отличие компьютерного текста от бумажного вы почувствуете, если встретитесь с текстом, ин­ формация в котором организована по принципу гипертекста.

Гипертекст — это текст, организованный так, в последовательности смысловых связей между его отдельными фрагментами.

Такие связи называются гиперсвязями Чаще всего по принципу гипертекста организованы компьютерные справочники, энциклопедии, учебники. Та­ кую «книгу» можно читать не только в обычном порядке, «листая страницы» на экране, но и перемещаясь по смысло­ вым связям в произвольном порядке. Например, при изуче­ нии на уроке физики темы «Второй закон Ньютона» с помо­ щью компьютерного учебника ученик прочитал определение закона «Сила равна произведению массы на ускорение».

Таблица З.1. Стандартная часть кода ASCII Таблица 3.2. Символы альтернативной кодировки расширенного кода ASCII Ему захотелось вспомнить определение массы. Указав в тек­ сте на слово «масса» (связанные понятия обычно выделяют­ ся цветом или подчеркиванием, а указывать на них удобно с помощью мыши), он быстро перейдет к разделу учебника, где рассказывается о массе тел. Прочитав определение «Мас­ са — мера инертности тела», ученик может пожелать уточ­ нить, что такое инертность. По гиперссылке он быстро вый­ дет на нужный раздел.

После такой экскурсии вглубь материала ученик может вернуться в исходную точку, щелкнув мышью по кнопке «Назад», так к а к система запоминает весь маршрут продви­ жения по гиперссылкам.

Коротко о главном С помощью компьютера можно создавать текстовые доку­ менты и хранить их на носителях внешней памяти в виде файлов.

Преимущества файлового хранения текстов: возможность редактирования, быстрого копирования на другие носители;

возможность передачи текста по линиям компьютерной связи.

Каждый символ текста кодируется восьмиразрядным дво­ ичным кодом. Для представления текстов в компьютере ис­ пользуется алфавит мощностью 256 символов.

В таблице кодировки каждому символу алфавита постав­ лен в соответствие порядковый номер и восьмиразрядный двоичный код. Международным стандартом является код ASCII — американский стандартный код для информацион­ ного обмена.

Гипертекст — это текст, организованный так, что его можно просматривать в последовательности смысловых свя­ зей между его отдельными фрагментами. Такие связи назы­ ваются гиперсвязями (гиперссылками). Гиперссылка позво­ ляет быстро перейти к просмотру того раздела, на который она указывает.

Вопросы и задания 1. В чем преимущества хранения текстов в файлах по сравнению с бумажным способом хранения?

2. Что такое гипертекст? Какие возможности предоставляет ги­ пертекст пользователю?

3. Каков размер алфавита, используемого в компьютерах для представления текстов?

4. Сколько места в памяти занимает код одного символа?