Основные понятия информатики

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Контрольная работа

по информатике

Ростов-на-Дону

2009

Оглавление

1. Введение в информатику

1.1 Предмет информатика

1.2 Вид информации

1.3 Измерение количества информации

1.4 Свойства и обработка информации

1.5 Информационные ресурсы и информационные технологии

2. Общие принципы организации и работы компьютеров

2.1 Что такое персональный компьютер

2.2 Архитектура и структура компьютера

2.3 Устройства, образующие внутреннюю и внешнюю память

2.4 Аудиокодер, видеоадаптер

2.4 Клавиатура, Манипуляторы

2.6 Принтер, плоттер, сканер

2.7 Модем и факс-модем

2.8 Компьютерная сеть и ее классификация

2.9 Интернет

2.10 Мультимедиа и мультимедиа-компьютер

3. Программное обеспечение

3.1 Программное обеспечение

3.2 Классификация программного обеспечения

3.3 Операционная система

3.4 Файловая система ОС

3.5 Структура операционной системы MS DOS

3.6 Программы-оболочки

3.7 Системы программирования

3.8 Текстовый, Табличный и Графический редакторы

3.9 Базы данных

4. Алгоритмы.

4.1 Понятие алгоритма

4.2 Свойства алгоритмов

4.3 Способы записи алгоритмов

5. Применение компьютерной техники

5.1 Системы автоматизированного проектирования (САПР)

5.2 Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)

5.3 Базы знаний и экспертные системы

1. Введение в информатику

1.1 Предмет информатика

Информатика -- это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Её основные направления:

* разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

* теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приемом, преобразованием и хранением информации;

* методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

* системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать;

* методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

* средства телекоммуникаций, в том числе глобальные компьютерные сети, объединяющие все человечество в единое информационное сообщество;

* разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие вид хозяйственной и общественной деятельности.

Информатику можно представить состоящей из двух частей:

1. технические средства;

2. программные средства.

Программное обеспечение -- это совокупность всех программ, используемых компьютерами, а также область деятельности по их созданию и применению.

Помимо этих двух общепринятых ветвей информатики, выделяют еще одну существенную ветвь - алгоритмические средства.

Алгоритмы -- это правила, предписывающие выполнение последовательностей действий, приводящих к решению задачи.

Информация -- сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

1.2 Виды информации

Информация может существовать в виде:

* текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

* световых или звуковых сигналов;

* радиоволн;

* электрических и нервных импульсов;

* магнитных записей;

* жестов и мимики;

* запахов и вкусовых ощущений;

* хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

1.3 Измерение количества информации

В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit - binary digit - двоичная цифра).

Бит в теории информации -- количество информации, необходимой для различения двух равновероятных сообщений. В вычислительной технике битом называют наименьшую «порцию» памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков «0» и «1», используемых для внутри машинного представления данных и команд.

Бит слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица -- байт, равная восьми битам. Именно восемь бит требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256 = 2⁸).

Широко используются также еще более крупные производные единицы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт

В последнее время в связи с увеличением объемов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимой для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дат) единица информации.

1.4 Свойства и обработка информации

Информация обладает следующими свойствами:

* достоверность; * ценность; * понятность;

* краткость * полнота; * своевременность;

* доступность; и т. д.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, т. е. перестает отражать истинное положение дел.

Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и ее задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной. Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, всевозможных инструкциях.

Обработка информации -- получение одних информационных объектов из других путем выполнения некоторых алгоритмов.

Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объема и разнообразия информации.

Средства обработки информации -- это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь компьютер -- универсальная машина для обработки информации.

Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов. Живые организмы и растения обрабатывают информацию с помощью своих органов и систем.

1.5 Информационные ресурсы и информационные технологии

Информационные ресурсы -- это идеи человечества и указания по реализации этих идей, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство.

Это книги, статьи, патенты, диссертации, научно-исследовательская и опытно-конструкторская документации, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др. Информационные ресурсы (в отличие от всех других видов ресурсов -- трудовых, энергетических, минеральных и т. д.) тем быстрее растут, чем больше их расходуют.

Информационные технологии -- это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации.

Человечество занималось обработкой информации тысячи лет. Первые информационные технологии основывались на использовании счетов и письменности. Около пятидесяти лет назад началось исключительно быстрое развитие этих технологий, что в первую очередь связано с появлением компьютеров.

В настоящее время термин информационная технология употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную технику и технику связи и отчасти бытовую электронику, телевидение и радиовещание. Они находят применение в промышленности, торговле, управлении, банковской системе, образовании, здравоохранении, медицине и науке, транспорте и связи, сельском хозяйстве, системе социального обеспечения, служат подспорьем людям различных профессий и домохозяйкам.

В настоящее время создание крупномасштабных информационно-технологических систем является экономически возможным, и это обусловливает появление национальных исследовательских и образовательных программ, призванных стимулировать их разработку.

Информатизация общества -- организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов.

Цель информатизации -- улучшение качества жизни людей за счет повышения производительности и облегчения условий их труда.

Информатизация -- это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьезных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.

2. Общие принципы организации и работы компьютеров

2.1 Что такое персональный компьютер

Компьютер (англ. computer - вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существует два основных класса компьютеров:

* цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;

* аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т. д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Поскольку в настоящее время подавляющее большинство компьютеров является цифровыми, далее будем рассматривать только этот класс компьютеров и слово «компьютер» употреблять в значении «цифровой компьютер».

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная в основном с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (Software) - заранее заданных, четко определенных последовательностей арифметических, логических и других операций.

Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.

Команда - это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

2.2 Архитектура и структура компьютера

Разнообразие современных компьютеров очень велико, но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

* память (запоминающее устройство -- ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;

* процессор, включающий устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

* устройство ввода;

* устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

Функции памяти:

* прием информации из других устройств;

* запоминание информации;

* выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

* обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

* программное управление работой устройств компьютера.

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, -- устройством управления (УУ).

Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции, например «вырезать» отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Центральный процессор (CPU, англ. Central Processing Unit) -- это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов -- бит, объединенных в группы по 8 бит, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации.) Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами.

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т. д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Контроллер -- устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры -- устройства управления периферийными устройствами.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения:

1. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) - одно арифметико-логическое устройство (АЛУ).

2. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

3. Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения многомашинной системы может быть получен только при решении задач, имеющих специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе, т. е. по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

2.3 Устройства, образующие внутреннюю и внешнюю память

В состав внутренней памяти входят: оперативная память; кэш-память; специальная память.

* Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory -- память с произвольным доступом) -- это быстрое запоминающее устройство не очень большого объема, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой -- это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

* Кэш-память

Кэш-память (англ. cache), или сверхоперативная память -- очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство -- контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды, вероятнее всего, понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как попадания, так и промахи. В случае попадания, т. е. если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает ее непосредственно из оперативной памяти.

* Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM -- разновидность ПЗУ, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory -- память только для чтения) -- энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) -- энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти -- модуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System -- базовая система ввода-вывода) -- совокупность программ, предназначенных для: автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны -- это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой стороны - важный модуль любой операционной системы (Software).

Разновидность постоянного ЗУ -- CMOS RAM.

CMOS RAM - это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up -- устанавливать, читается «сетап»).

Видеопамять (VRAM) -- разновидность оперативного ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам -- процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором.

В состав внешней памяти компьютера входят:

* накопители на жестких магнитных дисках;

* накопители на гибких магнитных дисках;

* накопители на компакт-дисках;

* накопители на магнитооптических компакт-дисках;

* накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

2.4 Аудиокодер, Видеадаптер

Аудиоадаптер (Sound Blaster), или звуковая плата, -- это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Аудиоадаптер содержит два преобразователя информации: аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (т. е. аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель; цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохраненного в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

Профессиональные звуковые платы позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с хранящимися в нем сотнями тембров звучаний различных музыкальных инструментов.

Область применения звуковых плат - компьютерные игры, обучающие программные системы, рекламные презентации, «голосовая почта» (voice mail) между компьютерами, озвучивание различных процессов, происходящих в компьютерном оборудовании, таких, например, как отсутствие бумаги в принтере и т. п.

Видеоадаптер - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода-вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280x1024 пикселей при 256 цветах и 1024x768 пикселей при 16 млн. цветов.

TV-тюнеры -- видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отобразить ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

2.5 Клавиатура, Манипуляторы

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши -- управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.

Манипуляторы (мышь, джойстик, трекболл, дигитайзер) -- это специальные устройства, используемые для управления курсором.

* Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок - адаптер, и ее движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части мыши расположены управляющие кнопки, позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т. п.

* Джойстик -- обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

* Трекболл -- небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает соответственно курсор. В отличие от мыши трекболл не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины.

* Дигитайзер -- устройство для преобразования готовых изображений (чертежей, карт) в цифровую форму. Представляет собой плоскую панель - планшет, располагаемую на столе, и специальный инструмент -- перо, с помощью которого указывается позиция на планшете. При перемещении пера по планшету фиксируются его координаты в близко расположенных точках, которые затем преобразуются в компьютере в требуемые единицы измерения.

Курсор - светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак. Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора.

2.6 Принтер, плоттер, сканер

Принтер -- печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров три: матричные, лазерные и струйные.

* Матричные принтеры используют комбинации маленьких штырьков, которые бьют по красящей ленте, благодаря чему на бумаге остается отпечаток символа. Каждый символ, печатаемый на принтере, формируется из набора 9, 18 или 24 игл, сформированных в виде вертикальной колонки. Недостатками этих недорогих принтеров являются их шумная работа и невысокое качество печати, приемлемое в основном для домашних целей.

* Лазерные принтеры работают примерно так же, как копировальные аппараты. Компьютер формирует в своей памяти «образ» страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещенности.

После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок -- тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и «вплавляется» в нее, оставляя стойкое высококачественное изображение. Цветные лазерные принтеры пока очень дороги.

* Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов - ярко-голубого, пурпурного, желтого и черного.

Принтер связан с компьютером посредством кабеля принтера, один конец которого вставляется своим разъемом в гнездо принтера, а другой -- в порт принтера компьютера. Порт -- это разъем, через который можно соединить процессор компьютера с внешним устройством. Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер -- программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера.

Плоттер (графопостроитель) -- устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.

Плоттеры используют для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, деловых схем. Плоттеры рисуют изображения с помощью пера.

Роликовые плоттеры прокручивают бумагу под пером, а планшетные плоттеры перемещают перо через всю поверхность горизонтально лежащей бумаги. Плоттеру, так же как и принтеру, обязательно нужна специальная программа - драйвер, позволяющая прикладным программам передавать ему инструкции: поднять и опустить перо, провести линию заданной толщины и т. п.

Сканер -- устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Если принтеры выводят информацию из компьютера, то сканеры, наоборот, переносят информацию с бумажных документов в память компьютера. Существуют ручные сканеры, которые прокатывают по поверхности документа рукой, и планшетные сканеры, по внешнему виду напоминающие копировальные машины.

Если при помощи сканера вводится текст, компьютер воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов.

2.7 Модем и факс-модем

Модем -- устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи.

Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому что она предназначена для передачи человеческой речи -- непрерывных сигналов звуковой частоты.

Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона -- этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией. Отсюда название устройства: модем -- модулятор/демодулятор.

Модемы бывают внешние, выполненные в виде отдельного устройства, и внутренние, представляющие собой электронную плату, устанавливаемую внутри компьютера. Почти все модемы поддерживают и функции факсов.

Факс - это устройство факсимильной передачи изображения по телефонной сети. Название «факс» произошло от слова «факсимиле» (лат. fac simile -- сделай подобное), означающего точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т. д.) средствами печати. Модем, который может передавать и получать данные как факс, называется факс-модемом.

2.8 Компьютерная сеть и ее классификация

Назовем задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

* перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи км);

* совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов -- мощного процессора, емкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т. д.;

* перенос информации с одного компьютера на другой при несовместимых флоппи-дисководах (5,25 и 3,5 дюйма);

* совместная работа над большим проектом, когда исполнители должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т. д.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

* объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

* передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

* объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net -- сеть и work -- работа) -- это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент:

1) сети передачи данных (включающей каналы передачи данных и средства коммутации);

2) компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;

3) сетевого программного обеспечения.

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать ее программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Ветвь сети -- это путь, соединяющий два смежных узла.

Локальная сеть (ЛВС или LAN -- Local Area NetWork) -- сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

Глобальная сеть (ГВС или WAN -- World Area NetWork) -- сеть, соединяющая компьютеры, удаленные географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Городская сеть (MAN -- Metropolitan Area NetWork) -- сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т. д.), а за другим -- роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй -- клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve -- обслуживать) -- это высокопроизводительный компьютер с большим объемом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования). Клиент (иначе рабочая станция) -- любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором размещается центральная база данных, а клиентом -- обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером -- так же как и сам компьютер.

Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации -- это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом.

Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объем передаваемых данных на пакеты -- отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Адрес получателя	Адрес отправителя	Длина	Данные	Поле контрольной суммы

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов.

Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HandShake -- рукопожатие).

Архитектура сети -- это реализованная структура сети передачи данных, определяющая ее топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, ее адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространенные архитектуры:

* Ethernet (англ. ether -- эфир) -- широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/с.

* Arcnet (Attached Resource Computer Network -- компьютерная сеть соединенных ресурсов) -- широковещательная сеть. Физическая топология -- дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/с.

* Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) -кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов -- маркера -- из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/с.

* FDDI (Fiber Distributed Data Interface) -- сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи 100 Мбит/с. Топология -- двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

* ATM (Asynchronous Transfer Mode) -- перспективная, пока еще очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/с. Линии связи оптические.

Для соединения используется специальное оборудование:

* Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетенными друг с другом проводами, и др.).

* Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру, разъемы для соединения отрезков кабеля.

* Сетевые интерфейсные адаптеры для приема и передачи данных. В соответствии с определенным протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъемам адаптеров подключается сетевой кабель.

* Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за прием сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

2.9 Интернет

Интернет (англ. Internet -- между сетей) -- гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Ее назначение -- обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учебу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удаленного доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире.

Благодаря сети стал доступен (бесплатно или за умеренную плату) огромный объем информации. Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и радио, через горы и моря, по дну океана и через спутники.

Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Управляет сетью Совет по архитектуре Интернета, формируемый из приглашенных добровольцев.

Сеть была создана в 1984 г., и сейчас ею пользуются примерно 40 млн. человек. Интернет все время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих. Постоянно появляются новые серверы, а существующие обновляют свой «репертуар». Стремительно растут информационные потоки.

Самый распространенный и недорогой способ -- посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объему услуг и цене:

* почтовое -- позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернета, самое дешевое;

* сеансовое в режиме on-line (на прямом проводе) -- работа в диалоговом режиме -- все возможности сети на время сеанса;

* прямое (личное), самое дорогостоящее - все возможности в любое время.

При работе в сеансовом режиме доступ к Интернету обычно покупается у провайдеров (англ. provide -- предоставлять, обеспечивать) -- фирм, предоставляющих доступ к некоторой части Интернета и поставляющих ее пользователям разнообразные услуги.

Сети в Интернете неограниченно коммутируются (т. е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP.

На самом деле протокол TCP/IP - это два разных протокола, определяющие различные аспекты передачи данных в сети:

* протокол TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;

* протокол IP (Internet Protocol) -- протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет, имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой Информационный Центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый -- адрес компьютера в подсети. Для удобства IP- адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети - 145.37; адрес подсети -- 5; адрес компьютера в подсети - 150.

Доменный адрес (англ. domain -- область) в отличие от цифрового является символическим и легче запоминается. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk -- имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les -- имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nоrа - имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т. д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуется в IP-адрес.

Интернет предоставляет своим пользователям разнообразные услуги и возможности (сервисы). Перечислим основные.

1. World Wide Web -- основной инструмент Интернета, ее главный информационный сервис.

World Wide Web (WWW) - гипертекстовая, а точнее, гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернета и доступа к ним.

Гипертекст -- информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертексте некоторые слова выделяют путем подчеркивания или окрашивания в другой цвет. Выделение слова говорит о наличии связи этого слова некоторым документом, в котором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно.

Гипермедиа -- это то, что получится, если в определении гипертекста заменить слово «текст» на «любые виды информации»: звук, графику, видео. Такие гипермедийные ссылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например закодированный звук или графику. Так, если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нем графическую, звуковую и текстовую информации.

Система WWW построена на специальном протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP (читается «эйч-ти-ти-пи», HyperText Transfer Protocol). Все содержимое системы WWW состоит из WWW-страниц, называемых сайтами (англ. site -- участок).

WWW-страницы (сайты) -- гипермедийные документы системы World Wide Web. Создаются с помощью языка разметки гипертекста HTML (HyperText Markup Language).

Язык HTML позволяет добавлять к текстовым документам специальные командные фрагменты -- теги (англ. tag -- этикетка, ярлык) таким образом, что становится возможным связывать с этими документами другие тексты, графику, звук и видео, задавать заголовки различных уровней, разделять текст на абзацы, строить таблицы и т. д. Например, заголовок документа может иметь такой вид: <TITLE> Клуб любителей персиков </TITLE>.

Одну WWW-страницу на самом деле обычно составляет набор гипермедийных документов, расположенных на одном сервере, переплетенных взаимными ссылками и связанных по смыслу (например, содержащих информацию об одном учебном заведении или об одном музее). Каждый документ страницы, в свою очередь, может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций. Каждая WWW-страница имеет свой «титульный лист» (англ. homepage) -- гипермедийный документ, содержащий ссылки на главные составные части страницы. Адреса «титульных листов» распространяются в Интернете в качестве адресов страниц.

Личные страницы -- такие WWW-страницы, которые принадлежат не фирмам и не организациям, а отдельным людям. Содержание и оформление такой страницы зависит только от ее автора.

При работе с системой WWW пользователи имеют дело с программами-клиентами системы, называемыми браузерами.

Браузеры (англ. browse -- листать, просматривать) -- программы, с помощью которых пользователь организует диалог с системой WWW: просматривает WWW-страницы, взаимодействует с WWW-серверами и другими ресурсами в Интернете.

Существуют сотни программ-браузеров. Самые популярные браузеры: Netscape Navigator и Microsoft Explorer.

Браузеры WWW умеют взаимодействовать с любыми типами серверов, используя при этом их собственные протоколы. Информацию, полученную от любого сервера, браузер WWW выводит на экран в стандартной, удобной для восприятия форме. При этом переключения с одного протокола на другой для пользователя часто остаются незамеченными.

2. Электронная почта (Electronic mail, англ. mail -- почта, сокращенно E-mail, читается «и-мэйл»). Служит для передачи текстовых сообщений в пределах Интернета, а также между другими сетями электронной почты. К тексту письма современные почтовые программы позволяют прикреплять звуковые и графические файлы, а также двоичные файлы -- программы.

При использовании электронной почты каждому абоненту присваивается уникальный почтовый адрес, формат которого имеет вид: <имя пользователя> @ <имя почтового серверах Например: earth@space.com, где earth -- имя пользователя, space.com -- имя компьютера, @ -- разделительный символ «эт коммерческое».

Сообщения, поступающие по E-mail, хранятся в специальном «почтовом» компьютере в выделенной для получателя области дисковой памяти (его «почтовом ящике»), откуда он может их выгрузить и прочитать с помощью специальной программы-клиента.

Для отсылки сообщения нужно знать электронный адрес абонента. При качественной связи электронное письмо доходит в любую точку мира в течение нескольких минут.

3. Система телеконференций Usenet (от Users Network) организует коллективные обсуждения по различным направлениям, называемые телеконференциями. В каждой телеконференции проводится ряд дискуссий по конкретным темам.

Сегодня Usenet имеет более десяти тысяч дискуссионных групп (NewsGroups) или телеконференций, каждая из которых посвящена определенной теме и является средством обмена мнениями.

В Интернете представлена информация на любые темы, которые только можно себе представить. Но найти в ней нужную информацию не так-то легко из-за того, что сеть по своей природе не имеет четкой структуры. Поэтому для ориентировки в Интернете и быстрого получения свежей справочной информации разработаны системы поиска информации.

Все системы поиска информации Интернета располагаются на специально выделенных компьютерах с мощными каналами связи. Ежеминутно они бесплатно обслуживают огромное количество клиентов.

Поисковые системы можно разбить на два типа:

* предметные каталоги, формируемые специалистами-редакторами;

* автоматические индексы, формируемые специальными компьютерными программами, без участия людей.

2.10 Мультимедиа и мультимедиа-компьютер

Термин «мультимедиа» образован из слов «мульти» -- много и «медиа» -- среда, носитель, средства сообщения, и в первом приближении его можно перевести как «многосредность».

Мультимедиа - это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение.

Мультимедиа-компьютер -- это компьютер, снабженный аппаратными и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа.

Области применения мультимедиа:

* Обучение с использованием компьютерных технологий. Специальными исследованиями установлено, что из услышанного в памяти остается только четверть, из увиденного - треть, при комбинированном воздействии зрения и слуха - 50%, а если вовлечь учащегося в активные действия в процессе изучения при помощи мультимедийных приложений - 75%.

* Информационная и рекламная служба.

* Развлечения, игры, системы виртуальной реальности.

Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты -- аппаратная и программная.

Аппаратные средства мультимедиа:

* Основные -- компьютер с высокопроизводительным процессором, большим объемом оперативной памяти, жестким диском большого объема, накопителем на гибких магнитных дисках, манипуляторами, мультимедиа-монитором со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA.