Учебные пособия по информатике для вузов. Репетиторы по информатике для студентов

А. С. Грошев

Информатика

Учебник для вузов

Рекомендован государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана» в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 200500 «Стандартизация, сертификация и метрология» по специальностям 200501.65 «Метрология и метрологическое обеспечение», 140104.65 «Промышленная теплоэнергетика», 130504.65 «Бурение нефтяных и газовых скважин», 270205.65 «Автомобильные дороги и аэродромы», 250403.65 « Технология деревообработки». Регистрационный номер рецензии 565 от 17.11.2009 г. МГУП

Архангельск

УДК 681.3 (075)

ББК 32.973.233

Грошев А. С.

Г89 Информатика: Учебник для вузов / А.С. Грошев. – Архангельск, Арханг. гос. техн. ун-т, 2010. – 470 с.

ISBN 978-5-261-00480-6

Структура и содержание учебника полностью соответствуют примерной программе дисциплины «Информатика» для студентов вузов, рекомендованной Министерством образования. В главе 1 книги рассматриваются общие вопросы, глава 2 посвящена аппаратному, 3 – программному обеспечению персональных компьютеров, глава 4 содержит сведения об Интернете, глава 5 – основы программирования на языках VBS и VBA.

Особенностью учебника является практическая направленность изложения материала, призванная помочь студенту в совершенстве овладеть навыками использования персонального компьютера в профессиональной деятельности и в быту для работы со всеми видами информации.

Ил. 227. Табл. 70.

Введение

Информатика – наука, изучающая общие свойства информации, закономерности и способы ее создания, хранения, поиска, преобразования и использования с помощью компьютерных систем.

На сайте Министерства образования и науки Российской Федерации приведена «Примерная программа по информатике и информационным технологиям» для среднего (полного) общего образования

(http://window.edu.ru/window_catalog/files/r37206/09-1-s.pdf ) и «Примерная программа дисциплины информатика», составленная в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования для направлений «Технические науки», «Образо-

вание» и пр. (http://www.edu.ru/db/portal/spe/prog/htm/mf0201.htm). Обе программы содержат разделы:

– общие сведения об информации,

– аппаратное и программное обеспечение информационных систем,

– технологии обработки текстовой, числовой, графической и мультимедийной информации,

– работа с базами данных,

– алгоритмизация и программирование,

– локальные и глобальные компьютерные сети.

Сравнение двух программ показывает, что школьный и вузовский курсы информатики достаточно близки по содержанию. Следовательно, задача вуза – углубить знания по информатике, полученные в школе, познакомить студентов со всеми новостями в области технического и программного обеспечения информационных процессов, а также с использованием информационных технологий в их будущей профессиональной деятельности. При выполнении практических работ студент должен усовершенствовать свои навыки в работе на компьютере в процессах обработки, поиска и хранения всех видов информации.

Компьютер для грамотного специалиста должен стать привычным инструментом автоматизации его интеллектуального труда.

Глава 1. Общие сведения об информационных процессах

Глава 1. Общие сведения об информационных процессах

1.1 Понятие информации, ее виды и свойства

В литературе можно найти достаточно много определений термина информация , отражающих различные подходы к толкованию этого понятия.

В Федеральном законе Российской Федерации «Об информации,

информатизации и защите информации» (http://www.bnti.ru/ dbtexts/analmat/06_2003/licenz/1.htm) дается следующее определение этого термина: «информация – сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления».

Толковый словарь русского языка Ожегова приводит 2 определения слова информация :

1) Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством.

2) Сообщения, осведомляющие о положении дел, о состоянии чегонибудь. (Научно-техническая и газетная информации, средства массовой информации – печать, радио, телевидение, кино).

В информатике наиболее часто используется следующее определение этого термина:

Информация – это осознанные сведения об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.Сведения – это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.

Информация и ее свойства являются объектом исследования целого ряда научных дисциплин, таких как теория информации (математическая теория систем передачи информации),кибернетика (наука о связи и управлении в машинах и животных, а также в обществе и человеческих существах),семиотика (наука о знаках и знаковых системах),теория массовой коммуникации (исследование средств массовой информации и их влияния на общество),информатика ,соционика (теория информационного метаболизма индивидуальной и социальной психики),информодинамика (наука об открытых информационных системах),информациоло-

1.1 Понятие информации, ее виды и свойства

гия (наука о получении, сохранении и передаче информации для различных множеств объектов) и т.д.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

– графическая илиизобразительная – первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

– звуковая – мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. (см., например, историю звукозаписи на сайте –http://radiomuseum.ur.ru/index9.html ); ее разновидностью является

музыкальная информация – для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

– текстовая – способ кодирования речи человека специальными символами – буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

– числовая – количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами – цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

Структура и содержание учебника полностью соответствуют примерной программе дисциплины «Информатика» для студентов ВУЗов, рекомендованной Министерством образования. В главе 1 книги рассматриваются общие вопросы, глава 2 посвящена аппаратному, 3 – программному обеспечению персональных компьютеров, глава 4 содержит сведения об Интернете, глава 5 – основы программирования на языках VBS и VBA.
Особенностью учебника является практическая направленность изложения материала, призванная помочь студенту в совершенстве овладеть навыками использования персонального компьютера в профессиональной деятельности и в быту для работы со всеми видами информации.

Кодирование числовой информации.
Числовая информация, как и любая другая, хранится и обрабатывается в компьютерах в двоичной системе счисления - числа представляются в виде последовательностей нулей и единиц.

Существуют два вида чисел и два способа их представления: форма с фиксированной точкой и форма с плавающей точкой. Форма с фиксированной точкой применяется для целых чисел, форма с плавающей точкой -для вещественных (действительных) чисел.

Как это ни странно, не все студенты 1 курса ВУЗа могут ответить на вопрос, что такое действительные или вещественные числа. Это рациональные и иррациональные числа, у которых может быть как целая, так и дробная часть, записываемая справа от разделителя целой и дробной части. Как разделитель при работе на компьютере раньше всегда использовалась точка, но в современных системах разделитель - точка или запятая - может настраиваться в соответствии со стандартами страны пользователя или с его привычками.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 8
Глава 1. Общие сведения об информационных процессах 9
1.1 Понятие информации, ее виды и свойства 9
1.2 Кодирование информации 15
1.2.1 Кодирование текстовой информации 15
1.2.2 Кодирование числовой информации 22
1.2.3 Кодирование изображений 25
1.2.4 Кодирование звуковой информации 27
1.2.5 Кодирование видеоинформации 29
1.2.6 Сжатие (архивация) различных видов информации 32
1.3 Законодательство Российской Федерации о защите компьютерной информации 38
1.3.1 Уголовный Кодекс РФ о преступлениях в сфере компьютерной информации 38
1.3.2 Законодательство РФ о защите программ для ЭВМ, как объекта авторского права 39
1.3.3 Федеральный закон РФ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» 40
1.4 Требования к организации рабочих мест пользователей ПК 41
Контрольные вопросы к главе 1 44
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 45
2.1 Процессор 46
2.2 Чипсет 57
2.3 Материнская плата 61
2.4 Оперативная память 69
2.5 Устройства хранения информации 73
2.5.1 Винчестер 73
2.5.2 Дисководы оптических дисков 78
2.5.3 Флэш-память 88
2.5.4 Стример 91
2.6. Устройства ввода информации 94
2.6.1. Клавиатура и мышь 94
2.6.2. Сканер 96
2.6.3. Дигитайзер, графический планшет 99
2.6.4. Сенсорный монитор 100
2.6.5. Музыкальные устройства ввода 102
2.6.6. WEB-камера 102
2.7. Устройства вывода информации 103
2.7.1. Видеоадаптер 103
2.7.2. Монитор 106
2.7.3. Принтер ПО
2.7.4. Плоттер 116
2.7.5. Мультимедиапроектор 118
2.7.6. Устройства вывода звука 120
2.8 Оборудование компьютерных сетей 123
2.9 Оборудование беспроводных сетей 129
2.10. Дополнительное оборудование 130
Контрольные вопросы к главе 2 132
Глава 3. Программное обеспечение 133
3.1 Операционные системы 136
3.1.1 История развития операционных систем для ПК 137
3.1.2 Файловые системы 142
3.1.3 Операционные системы Windows Vista и Windows 7 149
3.2 Сервисные программы 190
3.2.1 Сервисные программы корпорации Symantec 191
3.2.2 Защита от вирусов 192
3.2.3 Архивация файлов 202
3.2.4 Работа с оптическими дисками 203
3.2.5 Создание и просмотр специальных форматов документов 205
3.3 Microsoft Office System 207
3.3.1 Общая характеристика компонентов системы 207
3.3.2 Подготовка текстовых документов в системе Microsoft Office Word 214
3.3.3 Выполнение вычислений в системе Microsoft Office Excel 226
3.3.4 Работа с базами данных в системе Microsoft Office Access 236
3.3.4.1 Общие принципы разработки информационной системы 239
3.3.4.2 Общая характеристика системы Microsoft Office Access 247
3.3.4.3 Создание базы данных в Microsoft Office Access 2007 251
3.3.4.4 Разработка форм 257
3.3.4.5 Разработка отчетов 268
3.3.4.6 Использование запросов 277
Контрольные вопросы к главе 3 283
Глава 4. Работа с информацией в Интернете 285
4.1 История Интернета 285
4.2 Структура Интернета 288
4.3 Адресация в Интернете 297
4.4 Способы подключения к Интернету конечных пользователей 305
4.5. Поиск информации в Интернете 307
4.6 Электронная почта в Интернете 311
4.7 RRS-каналы 315
4.8 Общение в Интернете в реальном времени 317
4.8.1 Службы мгновенных сообщений 318
4.8.2 Коллективное виртуальное общение 320
4.8.3 IP-телефония 323
4.9 Интернет-радио и Интернет-телевидение 325
4.10 Электронная коммерция 328
4.11 Обеспечение конфиденциальности информации в Интернете 334
4.12 Основы создания Web-страниц 337
Контрольные вопросы к главе 4 342
Глава 5. Основы разработки программного обеспечения 343
5.1 Проектирование программного обеспечения 344
5.1 Классификация языков программирования 350
5.2 Алгоритмизация 357
5.3 Программирование на языке Visual Basic 361
5.3.1 Язык Microsoft Visual Basic Scripting Edition 361
5.3.1.1 Алфавит языка программирования 365
5.3.1.2 Основные правила образования лексем 367
5.3.1.3 Типы данных 368
5.3.1.4 Константы 370
5.3.1.5 Переменные и массивы 371
5.3.1.6 Управляющие структуры в языке VBScript 375
5.3.1.7 Процедуры и функции пользователя в языке VBScript 384
5.3.1.8 Работа с числовой информацией 387
5.3.1.9 Работа со строковой информацией 388
5.3.1.10 Работа с информацией дата и время 389
5.3.1.11 Работа с логическими выражениями 392
5.3.1.12 Работа с объектами 394
5.3.1.13 Использование скриптов на HTML-страницах 409
5.3.2 Язык Microsoft Visual Basic for Applications 412
5.3.2.1 Программирование на языке VBA в Microsoft Office Word 415
5.3.2.2 Программирование на языке VBA в Microsoft Office Excel 426
5.3.2.3 Программирование на языке VBA в Microsoft Office Access 439
Контрольные вопросы к главе 5 450
Список литературы 452
Сайты Интернет-ресурсов 453
Приложение 1. Национальные кодовые страницы (СР) Windows 454
Приложение 2. Некоторые многоядерные процессоры Intel для настольных ПК и их цены 456
Приложение 3. Различия выпусков ОС Windows 7 457
Приложение 4. Использование галереи стилей в Excel 2007 458
Приложение 5. Использование пакета анализа в Excel 459
Приложение 6. Спецификации системы Microsoft Office Access 461
Приложение 7. Математические функции языка VBScript 463
Приложение 8. Строковые функции языка VBScript 465
Приложение 9. Функции работы с датой и временем языка VBScript 466
Приложение 10. Логические функции и операторы языка VBScript 467
Приложение 11. Методы и свойства объекта ADO.Recordset 468.

Максим Анатольевич Беляев, Лариса Александровна Малинина, Вадим Васильевич Лысенко

Основы информатики: Учебник для вузов

Предисловие

В настоящее время уровень развития информационно-технических средств обработки, хранения и передачи информации развит настолько, что их использование встречается практически во всех сферах деятельности человека. Современные условия развития общества требуют от специалистов быстрого поиска и принятия правильных решений сложившихся задач. Основным средством, выступающим в роли помощника, в подобных случаях является компьютер. Вследствие широкого распространения компьютеров и информационного бума, который переживает человечество, с азами информатики должен быть знаком всякий грамотный современный человек.

Данный учебник раскрывает понятие информатики через его основополагающие компоненты – информацию и компьютер. Рассматриваются основные разделы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины.

Учебник состоит из двенадцати глав. В первой и второй главах раскрывается понятие структуры информатики. Большое внимание уделено системам счисления и способам кодирования информации. Рассматриваются способы и особенности хранения информации на внешних носителях.

В третьей главе внимание уделено аппаратным и программным средствам реализации информационных технологий. Рассмотрены поколения ЭВМ, магистрально-модульный принцип построения компьютера, основные и периферийные устройства персонального компьютера, а также классификация программного обеспечения.

В четверной, пятой, шестой и седьмой главах раскрываются основные приемы в работе с операционной системой Microsoft Windows 2000, текстовым процессором Microsoft Office Word 2003, табличным процессором Microsoft Office Excel 2003 и презентациями Microsoft Office Power Point 2003. Предложены упражнения для самостоятельного освоения описанных алгоритмов работы с программами.

В восьмой главе рассматриваются вопросы, касающиеся алгоритмизации и языков программирования. В ней дается понятие алгоритма, его свойств, способов описания и разновидностей, раскрывается понятие о языках программирования, компиляторах и видах программирования.

В девятой главе предложен материал, касающийся моделирования функциональных и вычислительных задач на компьютере. Рассматриваются понятие модели и моделирования, формализация поставленных задач, информационное и компьютерное моделирование задач на ЭВМ.

Десятая глава посвящена особенностям функционирования компьютерных сетей. Раскрываются вопросы о видах компьютерных сетей, об особенностях передачи сигнала по различным каналам соединения, рассматриваются основные топологии локальных сетей. Большое внимание уделено организации глобальной сети Интернет и ее основным службам – Всемирной паутине и электронной почте, а также общению в сети.

В одиннадцатой главе рассматриваются вопросы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну, методы и средства защиты информации, составляющие элементы информационной безопасности, даны классификация и характеристика компьютерных вирусов.

Двенадцатая глава посвящена изучению баз данных, их разновидностям и системам управления базами данных. Предложен материал по работе с СУБД Microsoft Office Access 2003. Упражнения для самостоятельной работы помогут более глубоко и лучше освоить основные операции в данной программе.

Представление информации в ЭВМ

1.1. Информатика. Предмет информатики. Основные задачи информатики

Задачи накопления (хранения), обработки и передачи информации стояли перед человечеством на всех этапах его развития. Каждому этапу соответствовал определенный уровень развития средств информационного труда, прогресс развития которых всякий раз придавал человеческому обществу новое качество. Ранее были выделены основные этапы обращения с информацией, и они являются общими для всех наук при обработке информации с помощью ЭВМ. Научным фундаментом для их решения стала такая наука, как информатика.

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 технологии во всех сферах общественной практики.

Истоки информатики можно искать в глубине веков. Много столетий тому назад потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности, счета. Люди пытались изобретать, а затем совершенствовать способы хранения, обработки и распространения информации. До сих пор сохранились свидетельства попыток наших далеких предков сохранять информацию – примитивные наскальные рисунки, записи на берестяной коре и глиняных дощечках, затем рукописные книги.

Появление в ХVI веке печатного станка позволило значительно увеличить возможности человека обрабатывать и хранить нужные сведения. Это явилось важным этапом развития человечества. Информация в печатном виде была основным способом хранения и обмена и продолжала им оставаться вплоть до середины ХХ века. Только с появлением ЭВМ возникли принципиально новые, гораздо более эффективные способы сбора, хранения, обработки и передачи информации (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Развитие способов хранения информации

Развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Почтовая связь давала достаточно надежный способ обмена информацией. Однако не следует забывать, что таким образом могли передаваться только сообщения, написанные на бумаге. А главное – скорость передачи сообщения была соизмерима только со скоростью передвижения человека. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.

Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а впоследствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки (рис. 1.2) и передачи информации человеком (рис. 1.3).

Рисунок 1.2. Развитие способов обработки информации

Рисунок 1.3. Развитие способов передачи информации

Основу современной информатики образуют три составные части, каждая из которых может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина (рис. 1.4).

Теоретическая информатика – часть информатики, занимающаяся изучением структуры и общих свойств информации и информационных процессов, разработкой общих принципов построения информационной техники и технологии. Она основана на использовании математических методов и включает в себя такие основные математические разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и др.).

Средства информатизации (технические и программные) – раздел, занимающийся изучением общих принципов построения вычислительных устройств и систем обработки и передачи данных, а также вопросов, связанных с разработкой систем программного обеспечения.

Информационные системы и технологии – раздел информатики, связанный с решением вопросов анализа потоков информации, их оптимизации, структурирования в различных сложных системах, с разработкой принципов реализации в данных системах информационных процессов.

Информатика находит широкое применение в различных областях современной жизни: в производстве, науке, образовании и других сферах деятельности человека.

Развитие современной науки предполагает проведение сложных и дорогостоящих экспериментов, таких, как, например, при разработке термоядерных реакторов. Информатика позволяет заменить реальные эксперименты машинными. Это экономит колоссальные ресурсы, дает возможность обработать полученные результаты самыми современными методами. Кроме того, такие эксперименты занимают гораздо меньше времени, чем настоящие. А в некоторых областях науки, например, в астрофизике, проведение реального эксперимента просто невозможно. Здесь в основном все исследования проводятся посредством вычислительных и модельных экспериментов.

Рисунок 1.4. Структура информатики как научной дисциплины

Дальнейшее развитие информатики, как и любой другой науки, влечет за собой новые достижения, открытия, а следовательно, и новые области применения, которые, может быть, трудно сегодня предположить.

Информатика – очень широкая сфера научных знаний, возникшая на стыке нескольких фундаментальных и прикладных дисциплин.