Связь «Один к одному»

1. Информация. Информатика. Информационные технологии.

Информация– это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях, процессах независимо от формы их представления.

Информатика – техническая наука, занимающаяся способами создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, принципами функционирования этих средств и методами управления ими. Термин информатика произошел от слияния двух французских слов Informacion (информация) и Automatique (автоматика) и дословно определял новую науку об «автоматической обработке информации». В англоязычных странах информатика называется Computer Science (наука о компьютерной технике).

Информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

2. Информационные революции. Информационный кризис и информатизация общества.

Объём используемой человеком информации в мире постоянно растёт. Этому способствовали информационные революции (таблица 2), в ходе которых существенно менялись средства и способы хранения, распространения информации, её доступность.

Информационная революция	Причина	Когда произошла
Первая	Появление языка и членораздельной речи	10 тыс. лет до Н.Э.
Вторая	Появление письменности	3 тыс. лет до Н.Э.
Третья	Книгопечатание	VII век Н.Э.
Четвёртая	Телефон, телеграф, радио, фотография, кинематограф, телевидение	Конец XIX – начало XX века
Пятая	Появление ЭВМ	Середина XX века

Современное общество называется информационным, поскольку большинство работающих людей занято обработкой информации.

При накоплении большого объёма информации и неспособности человека её обработать возникает информационный кризис. Преодоление информационного кризиса обеспечивается информатизацией общества, которая представляет собой процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей человека. В этом процессе базовой технической составляющей является вычислительная техника, которая позволяет автоматизировать (то есть ускорить и упростить) обработку информации.

3. Информация и данные. Формы представления информации.

Формы представления информации (рисунок 1):

1)Непрерывная (аналоговая) – характеризует процесс, который не имеет перерывов и может изменяться в любой момент времени на любую величину (например - музыка);

2)Прерывистая (дискретная, цифровая) – характеризует процесс, который может изменяться лишь в определённые моменты времени и принимать лишь заранее обусловленные значения.

Данные – это зарегистрированная (зафиксированная) определенным образом информация, представленная в некоторой форме (формализованном виде), что обеспечивает ее хранение, обработку и передачу. Регистрация информации возможна различными способами – изменением магнитных, оптических, химических свойств материалов.

4. Системы счисления. Перевод числа из одной системы в другую (2,8,10,16 -ричные).

Система счисления (СС) – совокупность приемов и правил представления чисел в виде конечного числа символов. СС имеет свой алфавит (упорядоченный набор цифр и букв) и совокупность операций образования чисел из этих символов.

Системы счисления разделяют на не позиционные и позиционные.

Не позиционная система счисления – это система, в которой цифры не меняют своего количественного эквивалента в зависимости от местоположения (позиции) в записи числа. К не позиционным системам счисления относится, например, система римских цифр, основанная на употреблении латинских букв:

I – 1;

V – 5;

X – 10;

L – 50;

C – 100;

D – 500; M – 1000.

Значение числа в этой системе определяется как сумма или разность цифр в числе (если меньшая цифра стоит перед большей, то она вычитается, а если после - прибавляется). Например, число 1998 записывается как MCMXCVIII.

Не позиционные системы счисления обладают следующими недостатками:

- сложность представления больших чисел (больше 10000);

- сложность выполнения арифметических операций над числами, записанными с помощью этих систем счисления.

Позиционная система счисления – это система, в которой количественный эквивалент цифры зависит от ее положения в числе (чем «левее» цифра в записи числа, тем её значение больше). Основание позиционной системы счисления – это количество разных символов в ее алфавите. Например, в двоичной системе счисления используется две цифры (0 и 1), в восьмеричной – восемь (0,1,…,6,7), а в десятичной системе счисления используется десять цифр (0,1,…,8,9). Сравнение записи чисел в разных системах счисления представлено в таблице 3.

Десятичная	Восьмеричная	Двоичная

Наиболее используемой системой счисления является десятичная система счисления, а для представления чисел в большинстве современных ЭВМ используется двоичная система счисления

Правило перевода числа из десятичной системы в двоичную систему счисления: перевод целой части – делением на основание системы, в которую переводим (на 2), а дробной части – умножением на это основание. Операции выполняются в десятичной системе. Остатки от деления собираются в обратном порядке.

5. Этапы развития вычислительной техники. Определение ЭВМ.

Этап	Время
Ручной (абак, счеты)	3 тыс. лет до Н.Э.
Механический (арифмометр)	Конец XVII века
Электромеханический	Конец XIX века
Электронный (ЭВМ)	С середины XX века по наше время

Электронная вычислительная машина (ЭВМ, компьютер) — комплекс программных и технических средств, объединённых под общим управлением и предназначенный для автоматизированной обработки информации по заданному алгоритму.

6. Классификация ЭВМ.

Возможны различные виды классификации компьютеров:

1. По элементной базе (см. выше).

2. По производительности:

a) Супер-ЭВМ. Самые мощные компьютеры, представляющие собой многопроцессорные вычислительные системы. Предназначены для решения уникальных задач (прогнозирование метеобстановки, управление космическими и оборонными комплексами и др.). Очень дорогие (стоят сотни миллионов долларов).

b) ЭВМ общего назначения. Предназначены для решения широкого класса научно-технических и статистических задач. Они обрабатываю около 60% всей информации в мире.

c) Мини-ЭВМ. Предназначены чаще всего для управления технологическими процессами предприятий. Они гораздо компактнее и дешевле ЭВМ общего назначения.

d) Микро-ЭВМ и персональные компьютеры. Появились после изобретения микропроцессора. Имеют очень широкую область применения. Ещё более компактны. К ним относятся:

• Учебные (используются в тренажерах).

• Бытовые (в бытовой технике).

• Профессиональные (персональные компьютеры).

3. По типу обрабатываемых сигналов (см. выше):

• ЭЦВМ (цифровые).

• АВМ (аналоговые).

• Гибридные (смешанные).

7. Обобщенная структурная схема ЭВМ.

8. Устройства ввода ЭВМ. Назначение, типы.

Устройство ввода служит для преобразования информации в закодированную последовательность сигналов и записи её в основную память (ОП).

Примеры устройств ввода:

• Клавиатура (ввод информации в виде последовательности символов, которые образуют команды);

• Манипуляторы: мышь, джойстик, touchpad, touchscreen (информация вводится путём выбора из предлагаемого набора какой-либо информации);

• Сканер;

• Камера;

• Микрофон.

9. Устройства вывода ЭВМ. Назначение, типы.

Устройство вывода служит для преобразования результатов обработки сигналов в информацию, в удобном для пользователя виде.

Примеры устройств вывода:

• Монитор (электронно-лучевая трубка, жидкокристаллический, плазменный);

• Принтер (матричный, струйный, лазерный);

• Плоттер (графопостроитель);

• Динамик;

• Экраны, проекторы.

10. Основная память ЭВМ. Назначение и состав.

Основная память (ОП) – устройство, предназначенное для хранения данных и программ. Это электронное устройство, основанное на микросхемах. Для него характерна большая скорость доступа к данным. Состоит из ПЗУ и ОЗУ.

11. Внешние запоминающие устройства ЭВМ. Назначение и типы.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство. Служит для длительного хранения программ и больших объёмов данных. По мере необходимости они переписываются в ОП и там используются. В настоящее время это, как правило, электромеханические устройства. В связи с этим, скорость доступа к данным у этих устройств гораздо ниже, чем у электронных.

12. Центральные устройства ЭВМ. Состав и принцип работы.

ЦУУ – центральное устройство управления. Осуществляет управление аппаратными и программными ресурсами ЭВМ. Производит чтение команд из основной памяти, определяет адреса операндов команд, тип операции, передаёт сигнал в ОП и АЛУ.

13. Обработка машинной команды центральными устройствами ЭВМ.

14. Взаимодействие центральных и внешних устройств ЭВМ.??????????????????????

ЦУУ и АЛУ вместе составляют ПРОЦЕССОР.

Процессор и основная память вместе составляют центральные устройства (ядро) ЭВМ. Остальные устройства являются внешними устройствами ЭВМ.

15. Шина. Характеристики и типы.

При топологии шина узлы подключены к одной передающей линии - шине. Они передают свои сообщения по очереди в режиме распределенного по времени интерфейса. Сообщение от каждого узла распространяется по шине в обе стороны. Оно поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не ретранслируют сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети. Производительность сети зависит от количества узлов в сети (при увеличении количества узлов она уменьшается), так как в каждый момент времени передачу может вести только один узел.

16. Программное обеспечение ЭВМ. Типы и состав.

17. Операционные системы. Основные функции и виды.

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающий организацию вычислительного процесса на компьютере.

Основные функции ОС:

1. Управление аппаратными и программными ресурсами ЭВМ.

2. Организация интерфейса (взаимодействия) пользователя с ЭВМ.

3. Запуск на выполнение прикладных программ.

На практике используются различные ОС: MS DOS, WINDOWS, UNIX, LINUX, OS/2, OS X и т.д. Наиболее распространенной является операционная система фирмы Microsoft – WINDOWS, обладающая интуитивно понятным, дружественным графическим интерфейсом, и позволяющая одновременно работать с несколькими приложениями.

18. Разработка прикладной программы под управлением ЭВМ.

19. Системы программирования. Назначение и состав.

Системы программирования предназначены для автоматизации процесса написания программ. В их состав входит язык программирования (ЯП), транслятор (Т) и специальные средства редактировании , отладки и компоновки (СРОК).

20. Технология разработки программных комплексов. Основные этапы.

Технология разработки ПО – совокупность приёмов, позволяющих создать безошибочную программу в течение заданного времени. Состоит из четырёх этапов:

1) формулировка задачи на естественном языке и создание математической модели;

2) разработка нового или выбор существующего метода численного решения математической задачи (алгоритма);

3) написание программы на языке программирования;

4) тестирование и отладка программ.

21. Алгоритм и схема алгоритма.

Алгоритм принято представлять в виде графической схемы, которая составляется из нескольких геометрических фигур – блоков. Основные блоки схемы алгоритма выглядят следующим образом (рисунок 9):

22. Тестирование и отладка программ.

Тестирование и отладка написанной программы являются содержанием четвёртого этапа разработки ПО.

Тестирование – выполнение программы с целью обнаружения наличия ошибок.

Тест – совокупность специально подобранных исходных данных и соответствующих им результатов расчетов (как промежуточных, так и окончательных).

Отладка – выполнение программы с целью локализации, диагностики и исправления ошибок.

23. Виды ошибок в программах. Методы получения дополнительной информации о процессе выполнения программы (трассировка программы).

Причины возникновения ошибок:

• некорректность текста (синтаксические ошибки);

• некорректность компоновки (ошибки редактирования);

• некорректность данных (семантические ошибки);

• некорректность алгоритма (семантические ошибки).

Для поиска этих ошибок используются различные специальные приёмы. Они основаны на получении дополнительной информации о ходе вычислительного процесса.

Некоторые из этих приёмов:

1) Слежение:

• трассировка – построчное выполнение программы (клавиши F7, F8 в Turbo Delphi);

• математическое слежение – контроль за изменением значений определенных переменных в процессе расчёта (подсказки при наведении курсора на идентификатор при трассировке).

2) Печать в узлах – вывод значений заданных переменных в узловых точках программы (разветвление или схождение алгоритма, точки входа и выхода из подпрограммы и др.).

3) Прокрутка – вывод значений всех переменных используемых в программе после выполнения каждого оператора в программе.

24. Назначение и типы компьютерных сетей.

Вычислительная или компьютерная сеть (КС) – это совокупность ПО и компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и специального сетевого оборудования (см. далее) в единую систему для распределённой обработки данных.

Компьютерные сети могут классифицироваться по разным критериям. Например, по территориальному признаку, т.е. по масштабу охвата территории, сети делят на локальные (LAN – Local Area NetWork), региональные (MAN – Metropolia Area NetWork) и глобальные (WAN – Wide Area NetWork):

- локальные сети, как правило, размещаются в одном здании или на территории одного предприятия (примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе);

- региональные сети объединяют несколько предприятий или город (примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения);

- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент, и представляют собой объединение сетей меньшего размера (примером глобальной сети является сеть Интернет).

25. Состав и основные характеристики компьютерных сетей.

26. Виды топологии компьютерных сетей.

Компьютеры, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.

Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.

27. Сеть Интернет. Структура. Управление. Протоколы.

Сеть Интернет – глобальная компьютерная сеть, точнее - сообщество сетей. В состав его на добровольной основе входят различные региональные и локальные сети. У этого сообщества нет единого центра управления.

Управление Интернетом можно рассматривать с точки зрения двух подходов. В соответствии с узким подходом, управление Интернетом представляет собой технологическую координацию элементов интернета, в том числе управление системой доменных имен и распределением IP-адресов, а также выработка и применение протоколов и стандартов. В соответствии с широким подходом, управление Интернетом — это разработка и применение правительствами, частным сектором и гражданским обществом общих принципов, норм, правил, программ и процедур принятия решений, регулирующих эволюцию и применение Интернета.

Структура-Компьютер<-->сеть провайдер->региональная сеть->магистраль(опорная сеть)

Протоколы Интернета можно разделить на два типа:

1) базовые (обеспечивают физическую передачу сообщений между узлами в сети – протоколы нижнего уровня):

• протокол TCP - используется для управления передачей данных (регулировка, синхронизация, организация их в виде пакетов);

• протокол IP - используется для определения адресов получателей сообщений;

2) прикладные (обеспечивают функционирование служб сети Интернет – протоколы высокого уровня):

• протокол HTTP – служит для передачи гипертекстовых документов;

• протокол FTP – используется для передачи файлов;

• протокол SMTP – используется для передачи электронной почты.

28. Адреса компьютера в сети Интернет. Унифицированный указатель ресурса.

Каждому компьютеру, подключенному к сети Интернет (даже временно), присваивается числовой адрес, называемый IP-адресом. IP-адрес содержит информацию, необходимую для идентификации узла в сети. Он состоит из четырех чисел, разделенных точками.

IP-адрес трудно запоминаем пользователем, поэтому некоторые узлы в сети Интернет имеют символьные DNS-адреса (Domain Name System – система доменных имен), например, www.site.net. В сети Интернет существуют специальные DNS-серверы, которые по DNS-адресу выдают его IP-адрес. DNS-адрес может иметь произвольную длину, образуется как символьный адрес в локальной сети и включает в себя несколько уровней доменов. Уровни доменов разделяются точками. Самый правый домен – домен верхнего уровня. Чем левее домен, тем ниже его уровень.

29. Основные службы сети Интернет.

Основные популярные сервисы сети Интернет:

• почтовая служба (e-mail);

• информационный сервис (www);

• служба передачи файлов (ftp).

30. Базы данных и их назначение. Основные требования к базам данных.

База данных (БД) – совокупность определенным образом связанных данных, описывающая некоторую предметную область (часть реального мира, представляющую интерес для исследования и использования). База данных – современная форма хранения и доступа к информации. Базы данных предназначены для централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования информации. Их использование позволяет ускорить процесс поиска и обработки информации, существенно уменьшить документооборот.

Основные требования, предъявляемые к базам данных:

1) полнота;

2) непротиворечивость;

3) отсутствие дублирования;

4) актуальность информации;

5) защищённость от разрушения;

6) возможность быстрого и полного восстановления.

31. Системы управления базами данных и их назначение.

Работа с базами данных сводится к выполнению следующих операций:

1) запись (заполнение базы данных);

2) просмотр;

3) редактирование (добавление, удаление, исправление);

4) выборка (запросы, отчеты).

Эти операции накопления и манипулирования данными выполняет специальная программа – система управления базами данных (СУБД).

По технологии решения задач, выполняемых СУБД, базы данных можно разделить на два вида:

- централизованная БД (хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы и, если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем);

- распределенная БД (состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети).

СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:

- локальный доступ (предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ того же компьютера);

- удаленный доступ (это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети).

32. Реляционные базы данных. Нормализация отношений. Типы связей.

База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области и предназначенных для хранения, накопления и обработки с помощью ЭВМ.

Отношения в реляционной базе данных представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют записям, а столбцы – атрибутам отношений – полям. Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ. Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой ввести в состав ключа второй таблицы.

Всего существует 3 типа связей:

Один к одному;

Один ко многим;

Многие ко многим.

Связь «Один к одному»

Связь один к одному образуется, когда ключевой столбец (идентификатор) присутствует в другой таблице, в которой тоже является ключом либо свойствами столбца задана его уникальность (одно и тоже значение не может повторяться в разных строках).

Связь «Один ко многим»

В типе связей один ко многим одной записи первой таблицы соответствует несколько записей в другой таблице.

Связь «Многие ко многим»

Если нескольким записям из одной таблицы соответствует несколько записей из другой таблицы, то такая связь называется «многие ко многим» и организовывается посредством связывающей таблицы.