Тула 2011 г

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра "Автоматизированные станочные системы"

Троицкий Д.И.
доцент, к.т.н.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

ИНФОРМАТИКА

Направление подготовки:

230700 Прикладная информатика

Профиль подготовки:

Прикладная информатика в промышленности

Форма обучения – заочная

Рассмотрено на заседании кафедры "Автоматизированные станочные системы"

протокол №1 от "31" августа 2011 г.

Зав. кафедрой________________А.Н. Иноземцев

СОДЕРЖАНИЕ

1. Понятие информатики. 9

1.1. История развития информатики. 9

1.2. Мировоззренческие экономические и правовые аспекты информационных технологий 11

2. Понятие информации и ее измерение 12

2.1. Теории информации. 12

2.2. Меры информации. 13

2.3. Единицы измерения информации и примеры.. 13

2.3.1 Синтаксическая мера информации. 14

2.3.2 Семантическая мера информации. 14

2.3.3 Прагматическая мера информации. 15

2.3.4 Алгоритмическая мера информации. 15

2.4. Количество и качество информации. 15

2.5. Единицы измерения информации. 17

2.6. Информацияи энтропия. 20

2.6.1 Сообщения и сигналы.. 21

2.6.2 Схема передачи информации. 21

2.6.3 Энтропия. 22

2.6.4 Избыточность. 22

2.6.5 Сенсация. 23

3. Понятие информационной технологии. 23

3.1. Новая информационная технология. 24

3.2. Инструментарий информационной технологии. 25

3.3. Составляющие информационной технологии. 25

3.4. Развитие информационных технологий. 26

3.4.1 Нулевое поколение ИТ. 27

3.4.2 Первое поколение ИТ. 27

3.4.3 Второе поколение ИТ. 28

3.4.4 Третье поколение ИТ. 28

3.4.5 Четвертое поколение ИТ. 29

3.4.6 Пятое поколение ИТ. 30

3.5. Базовая информационная технология. 32

3.6. Предметная информационная технология. 32

3.7. Обеспечивающая информационная технология. 33

3.8. Функциональная информационная технология. 33

3.9. Виды пользовательского интерфейса информационных технологий. 34

3.10. Свойства информационных технологий. 35

4. Сообщения и сигналы.. 36

4.1. Кодирование и квантование сигналов. 36

4.2. Виды и характеристики носителей и сигналов. 37

4.2.1 Характеристики сигналов, передаваемых по каналу. 37

4.2.2 Модуляция сигналов. 38

4.2.3 Виды и характеристики носителей. 38

4.2.4 Спектры сигналов. 39

4.2.5 Периодические сигналы.. 40

4.2.5.1 Тригонометрическая форма. 41

4.2.5.2 Комплексная форма. 41

4.2.5.3 Определение погрешности. 42

4.2.5.4 Спектр. 42

4.2.6 Непериодические сигналы.. 43

5. Модуляция и кодирование 47

5.1. Коды: прямой, обратный, дополнительный, модифицированный. 47

5.1.1 Прямой код числа. 47

5.1.2 Обратный код числа. 48

5.1.3 Дополнительный код числа. 48

5.1.4 Модифицированный код числа. 49

5.2. Систематические коды.. 49

5.3. Контроль по четности, нечетности, по Хеммингу. 51

5.3.1 Кодирование по методу четности-нечетности. 51

5.3.2 Коды Хэмминга. 53

5.4. Сетевые технологии обработки данных. 55

5.4.1 Распределенная обработка данных. 55

5.4.2 Обобщенная структура компьютерной сети. 56

5.4.3 Классификация вычислительных сетей. 57

5.5. Каналы передачи данных и их характеристики. 58

5.5.1 Обобщенные характеристики сигналов и каналов. 58

5.5.2 Характеристики канала передачи информации без помех. 59

5.5.3 Характеристики каналов передачи информации с помехами. 60

5.6. Методы повышения помехоустойчивости передачи и приема. 62

5.7. Современные технические средства обмена данных и каналообразующей аппаратуры 63

6. Представление информации в цифровых автоматах (ЦА). 67

6.1. Информационные основы контроля работы цифровых автоматов. 68

6.2. Основные принципы помехоустойчивого кодирования. 69

6.3. Помехоустойчивость кода. 75

6.4. Методы помехоустойчивого кодирования. 76

6.4.1 Метод контроля четности. 76

6.4.2 Метод контрольных сумм. 77

6.4.3 Коды Хэмминга. 78

6.4.4 Контроль по модулю. 78

6.4.5 Числовой метод контроля. 79

6.4.6 Цифровой метод контроля. 79

6.4.7 Выбор модуля для контроля. 80

6.5. Контроль логических операций. 82

6.5.1 Операции сдвига. 82

6.5.2 Операция сложения по модулю 2. 84

6.5.3 Операция логического умножения. 84

6.6. Контроль арифметических операций. 84

6.7. Арифметические коды.. 86

7. ЦАП и АЦП. 90

7.1. Основные понятия относящиеся к преобразователям. 91

7.2. Уровни цифровой логики. 92

7.3. Управляющий выходной сигнал – выходной сигнал «состояние». 94

7.4. Управляющий выходной сигнал строб-импульс 94

7.5. Аналоговые сигналы.. 95

7.6. Цифроаналоговые преобразователи. 95

7.6.1 Цифроаналоговое преобразование 96

7.6.2 Основные типы ЦАП. 96

7.6.2.1 ЦАП со взвешенными резисторами. 97

7.6.2.2 ЦАП с цепочкой резисторов типа R—2R. 97

7.6.3 Другие типы ЦАП. 99

7.7. Аналоговые преобразователи. 100

7.7.1 Аналогоцифровое преобразование 100

7.7.2 Основные типы АЦП. 101

7.7.2.1 Двухтактные интегрирующие АЦП. 102

7.7.2.2 АЦП последовательного приближения. 104

7.7.3 Другие типы АЦП. 105

7.7.3.1 Преобразователи напряжения в частоту. 105

7.7.3.2 Параллельные АЦП. 106

7.8. Факторы применения. 107

7.8.1 Характеристики ЦАП. 107

7.8.2 Характеристики АЦП. 112

7.9. Совместимость с системой. 114

7.10. Совместимость преобразователей (взаимозаменяемость) 117

8. Позиционные системы счисления. 117

8.1. Методы перевода чисел. 119

8.2. Форматы представления чисел с плавающей запятой. 126

8.3. Двоичная арифметика. 128

9. Понятие и свойства алгоритма. 132

9.1. Определение алгоритма. 134

9.2. Свойства алгоритма. 135

9.3. Правила и требования, предъявляемые к построению алгоритма. 136

9.4. Типы алгоритмических процессов. 137

9.5. Принцип программного управления. 140

9.5.1 Принципы Джона фон Неймана. 140

9.5.2 Функциональная и структурная организация компьютера. 142

9.6. Выполнение арифметических операций с числами с фиксированной и плавающей запятой 147

9.6.1 Коды: прямой, обратный, дополнительный, 147

9.6.2 Операция сложения. 148

9.6.3 Операция умножения. 148

9.6.4 Операция деления. 149

10. Файлы данных. 150

10.1. Файловые структуры.. 150

10.2. Носители информации и технические средства для хранения данных. 159

10.3. Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом. 162

11. Вычислительная техника. 163

11.1. Древнейшие счетные инструменты.. 163

11.2. Развитие абака. 166

11.3. Логарифмы.. 170

11.4. Суммирующая машина Блеза Паскаля. 170

11.5. Чарльз Бэббидж и его изобретение 174

11.6. Табулятор Холлерита. 177

11.7. Машина Ц3. 179

11.8. Марк I 180

11.9. ЭНИАК. 183

11.10. ЭДСАК. 186

11.11. МЭСМ.. 186

11.12. Машина электронная вычислительная общего назначения БЭСМ-6. 187

11.13. IBM 360. 188

11.14. Альтаир 8800. 189

11.15. Компьютеры Apple 190

11.16. IBM 5150. 191

12. Основы языка Object Pascal/Delphi 191

12.1. Описание структуры проекта. 191

12.2. Описание структуры модуля. 194

12.3. Описание элементов программ. 195

12.3.1 Элементы языка программирования-алфавит. 197

12.3.2 Элементы языка программирования-идентификаторы,константы, выражения 199

13. Выражения на Object Pascal 201

13.1. Целая и вещественная арифметика. 202

13.2. Приоритет операций. 205

13.3. Встроенные функции. Построение сложных выражений. 206

14. Типы данных. 208

14.1. Встроенные типы данных. Целые типы. Представление знака числа. Арифметическое переполнение 211

14.1.1 Встроенные типы данных. 211

14.1.2 Целые типы.. 214

14.1.3 Представление знака числа. 215

14.1.4 Арифметическое переполнение 216

14.2. Вещественные типы. Сопроцессор. 217

14.3. Текстовые типы.. 221

14.4. Логический тип. 222

14.5. Оператор присваивания. Совместимость типов по присваиванию. 223

15. Ввод-вывод данных. 225

15.1. Устройства вывода. 225

15.2. Объекты, обеспечивающие вывод данных на экран. 226

15.2.1 Перечень компонентов ввода и отображения текстовой информации. 226

15.2.2 Отображение текста в надписях компонентов Label, StaticText и Panel 227

15.2.3 Окна редактирования Edit и MaskEdit 229

15.2.4 Многострочные окна редактирования Memo и RichEdit 233

15.2.5 Группа радиокнопок – компонент RadioGroup. 237

15.2.6 Ввод и отображение целых чисел — компоненты UpDown и SpinEdit 238

15.2.7 Компоненты выбора из списков — ListBox, CheckBox, CheckListBox и ComboBox 239

15.2.8 Таблица строк — компонент StringGrid. 242

15.2.9 Функция InputBox. 243

15.2.10 Процедура ShowMessage 245

15.3. Вывод в текстовый файл. 248

15.3.1 Объявление файла. 248

15.3.2 Назначение файла. 248

15.3.3 Вывод в файл. 249

15.3.4 Открытие файла для вывода. 249

15.3.5 Ошибки открытия файла. 251

15.3.6 Закрытие файла. 252

15.4. Устройства ввода. Ввод с клавиатуры. Реакция на действия пользователя. 252

15.4.1 Устройства ввода. 252

15.5. Ввод из файла. 255

15.5.1 Открытие файла. 255

15.5.2 Чтение данных из файла. 256

15.5.3 Чтение чисел. 256

15.5.4 Чтение строк. 257

15.5.5 Конец файла. 258

16. Ветвление 259

16.1. Операции отношения. 259

16.2. Логические (булевские) операции. 260

16.3. Составной оператор. 262

16.4. Оператор ветвления if 262

16.5. Оператор ветвления case 264

16.6. Исключительные ситуации. 265

17. Циклы.. 266

17.1. Функции цикла в программе. Циклы с пред- и постусловием. 266

17.2. Оператор While. Вечные циклы. 267

17.3. Вечные циклы.. 269

17.4. Оператор REPEAT. Процедуры INC и DEC. 269

17.5. Цикл FOR. 270

17.6. Команды BREAK и CONTINUE. 271

17.7. Вложенные циклы.. 272

17.8. Примеры задач с циклами. 274

18. Массивы.. 275

18.1. Объявление массива. 275

18.2. Операции с массивами. 277

18.2.1 Вывод массива. 277

18.2.2 Ввод массива. 279

18.2.2.1 Использование компонента StringGrid. 279

18.2.2.2 Использование компонента Memo. 285

18.2.3 Поиск минимального (максимального) элемента массива. 288

18.2.4 Поиск в массиве заданного элемента. 290

18.2.4.1 Алгоритм простого перебора. 290

18.3. Ошибки при использовании массивов. 292

19. Функции. 294

19.1. Создание пользовательских функций. Передача аргументов. 294

19.2. Глобальные и локальные переменные 298

19.3. Примеры написания пользовательских функций. 301

20. Процедуры.. 301

20.1. Процедуры программиста. 302

20.2. Передача параметров по ссылке и значению. 303

20.3. Перегрузка процедур и функций. 304

20.4. Упреждающее объявление процедур и функций (forward) 306

20.5. Компиляция. Однопроходные компиляторы.. 307

21. Библиографический список. 310

22. Предметный указатель. 311