Информационные технологии в образовании

Байт - это восьмиразрядный двоичный код, с помощью которого можно представить один символ.

С помощью одного байта  можно записать двоичные коды 256 (28) чисел от 0 до 255.

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.

Технический или  объемный подход. 
В технике, где информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, сигналов, часто используют простой способ определения количества информации, который может быть назван объемным. Он основан на подсчете числа символов в сообщении, т.е. связан только с длиной сообщения и не учитывает его содержания. 
Длина сообщения зависит от числа знаков, употребляемых для записи сообщения. Например, слово "мир" в русском алфавите записывается тремя знаками, в английском – пятью (peace), а в ДКОИ-8 (двоичный код обмена информацией длиной 8) – двадцатью четырьмя битами (111011011110100111110010). 
В вычислительной технике применяются две стандартные единицы измерения: бит (англ. binary digit – двоичная цифра) и байт (byte) и производные от них единицы – килобайт (Кб), мегабайт (Мб), гигабайт (Гб), тетрабайт (Тб). 
1 бит – минимально возможный хранимый и передаваемый сигнал. Условно два его возможных состояния обозначаются 0 и 1. В действительности эти состояния могут иметь различную физическую природу: для оперативной памяти это наличие или отсутствие напряжения в электронной схеме; для компакт-дисков это выступ или впадина на поверхности и т.д. Исторически сложилось так, что 1 байт равен 8 битам. Именно восемью битами кодировался один символ в программах для первых ЭВМ. 
Обычно приставка "кило" означает тысячу, а приставка "мега" – миллион, но в вычислительной технике все "привязывается" к принятой двоичной системе кодирования. 
В силу этого один килобайт равен не тысяче байт, а 2¹⁰ = 1024 байт. 
Аналогично, 1 Мб = 2¹⁰ Кб = 1024 Кб = 2²⁰ байт = 1 048 576 байт. 1 Гб = 2¹⁰ Мб = 2²⁰ Кб = 2³⁰ байт = 1 073 741 824 байт. 
Вероятностный подход. Измерение информации в теории информации, когда информация определяется как снятая неопределенность. 
Получение информации (ее увеличение) одновременно означает увеличение знания, что, в свою очередь, означает уменьшение незнания или информационной неопределенности. Говорят, что сообщение, которое уменьшает неопределенность, существовавшую до его получения, ровно в 2 раза, несет 1 бит информации. По сути, 1 бит информации соответствует выбору одного из двух равновероятных сообщений. 
ПРИМЕР. 
Сообщение о том, как упала монета после броска – "орлом" или "решкой", несет один бит информации. 
Очень приближенно можно считать, что количество информации в сообщении о каком-то событии совпадает с количеством вопросов, которые необходимо задать и ответом на которые могут быть лишь "да" или "нет", чтобы получить ту же информацию. Причем событие, о котором идет речь, должно иметь равновероятные исходы. Именно поэтому, если число равновероятных исходов события, о котором идет речь в сообщении, кратно степени числа 2 (4 = 2², 8 = 2³, 32 = 2⁵), то сообщение несет целое количество бит информации. Но в реальной практике могут встречаться самые разные ситуации. Например, сообщение о том, что на светофоре красный сигнал, несет в себе информации больше, чем бит. 
С точки зрения на информацию как на снятую неопределенность количество информации зависит от вероятности получения данного сообщения. Причем, чем больше вероятность события, тем меньше количество информации в сообщении о таком событии. Иными словами, количество информации в сообщении о каком-то событии зависит от вероятности свершения данного события.

15. История возникновения  компьютера.

Слово компьютер, пришло к  нам из далекого восемнадцатого века. Впервые оно встречается в  Оксфордском словаре. Изначально, понятие  компьютер, трактовалось как вычислитель. Именно такой перевод этого слова  с английского языка. Оно отличалось от сегодняшнего тем, что могло применяться абсолютно к любому вычислительному прибору, причем не обязательно электронному.

Первые компьютеры или  вычислители, были механическими приборами  и умели выполнять простейшие математические операции, такие как  сложение и вычитание. В 1653 году, появилась  первая вычислительная машина, способная  на решение более сложных задач, а точнее, делить и умножать.

На некоторое время  усовершенствование вычислительных машин  в качественном понимании этого  слова приостановилось, а основной упор делался на совершенство механизмов и уменьшение размера. Компьютеры все  также выполняли четыре основные арифметические операции, но становились  более легкими и компактными.

В 1822 году, впервые была изобретена машина, способная решать простые  уравнения. Это был величайший прорыв в области развития вычислительной техники. После одобрения проекта  правительством, были выделены средства, и изобретение получило возможность  дальнейшего развития. Вскоре машина получила паровой движитель и  стала полностью автоматической. Еще через десятилетие непрерывных  исследований, появилась первая аналитическая  машина – многоцелевой компьютер, умеющий  оперировать многими цифрами, работать с памятью и программироваться  при помощи перфокарт.

С этого момента эволюция компьютера, пошла ускоренными темпами. К механическим устройствам, добавились электрические реле. К ним присоединились вакуумные лампы. Быстродействие и  мощность компьютеров, росла от года в год. И вот в 1946м году, появилась  первая ЭВМ. Её вес, размеры и мощность потребления энергии, для нашего понимая, были просто шокирующими. Достаточно упоминания о весе в 30 т, чтобы представить масштабы данной машины, но в то время это было огромным достижением.

С появлением полупроводниковых  приборов, постепенно вытесняющих вакуумные  лампы, надежность компьютеров повышалась, а размеры становились всё  меньше. У компьютера появилась оперативная  память для хранения информации. Машины научились записывать данные на магнитные  диски. Лидером производства вычислительных машин в это время была компания IBM.

И вот в один прекрасный момент, ученые сумели интегрировать  в одну микросхему несколько полупроводниковых  приборов. Этот момент был новым  толчком в развитии компьютерной техники. У компьютера появился дисковод, жесткий диск, мышь и графический  интерфейс. Его размеры уменьшились  настолько, что машину можно было поставить на стол. Это было рождение персонального компьютера, прототипа  того, который известен нам сегодня.

С тех пор человечество получило возможность массового  использования компьютера для домашнего  пользования. Первым персональным компьютером  считается IBM PC 5150 изготовленный на базе процессора Intel 8088.

После создания первого коммерческого  персонального варианта компьютера, основной упор в развитии вычислительной техники, делался на повышение качества и производительности машин. Постепенно прогресс подвел компьютер к тому, что мы видим сегодня. Машины становились  всё мощнее и компактнее. Появились  ноутбуки, нетбуки, планшетные ПК и т.д.

16. Структурная  схема персонального компьютера.

Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое  средство для автоматической обработки  информации.

Устройства ПК подразделяются на основные и дополнительные:

Основные:  системный блок, клавиатура, монитор

Дополнительные:  мышь, принтер, сканер, модем

Системный блок:  блок питания  материнская плата( процессор, ПЗУ, ОЗУ, дополнительные платы расширения, порты для подключения внешних устройств.  Долговременная память винчестер)

 Материнская плата- прямоугольник фольгированного текстолита с распаянными микросхемами) ПК основаны на шинной архитектуре, которые отличаются пропускной способностью и разрядностью.

Системная шина (обмен между  процессором и памятью) локальная  для подключения  дополнительных плат.  Управляются контроллерами.

 Чипсет - основной элемент мат. Платы, определяющий ее характеристики - набор микросхем системной логики. Назначение – обеспечение работы  процессора, управление обменом данными между элементами мат. Платы. Разделен на 2 микросхемы – северный мост процессор, опер. память, локальная шина) и южный мост (жесткий диск, платы расширения, клавиатура).

Процессор - выполняет арифметические и логические операции, управляет  всеми элементами компьютера, основная характеристика – тактовая частота( число элементарных операций, выполняемых за секунду МГц). Пластиковый корпус с размещенным кристаллом кремния (ядро) и охлаждающей системой             (медный или алюминиевый радиатор и обдувающий вентилятор).

21. Характеристика  языков программирования.

Языки программирования —  это формальные языки, кодирующие алгоритмы  в привычном для человека виде (в виде предложений). Язык программирования определяется заданием алфавита и точным описанием правил построения предложений (синтаксисом). 
В алфавит языка могут входить буквы, цифры, математические символы, а также так называемые ключевые слова If (если), Then (тогда), Else (иначе) и др. Из исходных символов (алфавита) по правилам синтаксиса строятся предложения, обычно называемые операторами. Например, оператор условного перехода: 
If A>B Then X=A+B Else X=A*B 
Алгоритмические языки программирования, или их еще называют структурные языки программирования, представляют алгоритм в виде последовательности основных алгоритмических структур — линейной, ветвления, цикла. 
Различные типы алгоритмических структур кодируются на языке программирования с помощью соответствующих операторов: ветвление — с помощью оператора If-Then-Else, цикл со счетчиком с помощью оператора For-Next и т. д. Операторы, кроме ключевых слов, иногда содержат арифметические, строковые и логические выражения. 
Арифметические выражения могут включать в себя числа, переменные, знаки арифметических выражений, стандартные функции и круглые скобки. Например, арифметическое выражение, которое позволяет определить величину гипотенузы прямоугольного треугольника, будет записываться следующим образом: SQR(A*A+B*B). 
В состав строковых выражений могут входить переменные строкового типа, строки (строками являются любые последовательности символов, заключенные в кавычки) и строковые функции. Например: "инф'+Mid ("информатика", 3,5) +strA. 
Логические выражения, кроме логических переменных, нередко включают в себя числа, числовые или строковые переменные или выражения, которые сравниваются между собой посредством операций сравнения (>, <, =, >=, <= и т. д.). 
Логическое выражение принимает лишь одно из двух значений: истина или ложь. Например: 5 > 3 — истинно; 2-2 = 5 — ложно. 
Над элементами логических выражений могут производиться логические операции, которые обозначаются следующим образом: логическое умножение — And, логическое сложение — Or и логическое отрицание — Not. 
В языках программирования используются различные структуры данных: переменная, массив и др. Переменные задаются именами, которые определяют области памяти, в которых хранятся их значения. Значениями переменных могут быть данные различных типов (целые или вещественные числа, строки, логические значения). Соответственно переменные бывают различных типов: целочисленные (А%=5), вещественные (А=3 .14), строковые (А$="информатика"), логические (A=True). 
Массивы являются набором однотипных переменных, объединенных одним именем. Массивы бывают одномерные, которые можно представить как одномерные таблицы, и двумерные, которые можно представить как двумерные таблицы. Массивы также могут быть различных типов: целочисленные, вещественные, строковые и т. д. 
Объектно-ориентированное программирование — это развитие технологии структурного программирования, однако оно имеет свои характерные черты. Основной единицей в объектно-ориентированном программировании выступает объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы). 
Важное место в технологии объектно-ориентированного программирования занимает событие. В качестве событий можно рассматривать щелчок кнопкой мыши на объекте, нажатие определенной клавиши, открытие документа и т. д. Как реакция на события вызывается определенная процедура, которая может изменять свойства объекта, вызывать его методы и т. д. 
В системах объектно-ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.

24. Базы данных  в образовании.

База данных — это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить  данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств. 
Базами данных являются, например, различные справочники, энциклопедии и т. п. 
Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге либо по алфавиту (алфавитный каталог), либо в соответствии с областью знания (предметный каталог). 
Существует несколько различных типов баз данных: табличные, иерархические и сетевые. 
Табличные базы данных. Табличная база данных содержит перечень объектов одного типа, т. е. объектов с одинаковым набором свойств. Такую базу данных удобно представлять в виде двумерной таблицы. 
Рассмотрим, например, базу данных «Компьютер» (табл. 12), представляющую собой перечень объектов (компьютеров), каждый из которых имеет имя (название). В качестве характеристик (свойств) могут выступать тип процессора и объем оперативной памяти. 
 
 
Столбцы такой таблицы называют полями; каждое поле характеризуется своим именем (названием соответствующего свойства) и типом данных, отражающих значения данного свойства. Поля Название и Тип процессора — текстовые, а Оперативная память — числовое. При этом каждое поле обладает определенным набором свойств (размер, формат и др.). Так, для поля Оперативная память задан формат данных целое число. 
^ Поле базы данных — это столбец таблицы, включающий в себя значения определенного свойства. 
Строки таблицы являются записями об объекте; эти записи разбиты на поля столбцами таблицы. Запись базы данных — это строка таблицы, которая содержит набор значений различных свойств объекта. 
В каждой таблице должно быть, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для любой записи в этой таблице. Значения ключевого поля однозначно определяют каждую запись в таблице. 
^ Иерархические базы данных. Иерархические базы данных графически могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй — объекты второго уровня и т. д. 
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможно, чтобы объект-предок не имел потомков или имел их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами. 
^ Сетевые базы данных. Сетевая база данных образуется обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка, т.е. каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня. Вообще, на связи между объектами в сетевых моделях не накладывается никаких ограничений. 
Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных. 
Системы управления базами данных (СУБД). Для создания баз данных, а также выполнения операции поиска и сортировки данных предназначены специальные программы — системы управления базами данных (СУБД). 
Таким образом, необходимо различать собственно базы данных (БД) — упорядоченные наборы данных, и системы управления базами данных (СУБД) — программы, управляющие хранением и обработкой данных. Например, приложение Access, входящее в офисный пакет программ Microsoft Office, является СУБД, позволяющей пользователю создавать и обрабатывать табличные базы данных.

25. Локальные сети. Способы соединения.

Локальная сеть или Local Area Network расположена в отдельном здании или в группе рядом стоящих зданий и принадлежат одной организации. Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы, которая поддерживает конкретную сетевую схему. Например, Ethernet, ARC net, Token Ring. К плате сетевого интерфейса подключается  сетевой кабель. Может использоваться радиосвязь или связь на инфракрасных лучах. В этом случае кабель не требуется.

Характерная особенность  ЛС – наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в  цифровом виде. Каждый из них характеризуется  определенными значениями существенных с точки зрения организации локальной  сети  параметров: скорости передачи данных, максимальной длины линия, помехозащищенности, механической прочности, удобства и  простоты монтажа, стоимости.

Локальные сети охватывают ресурсы, расположенные недалеко друг от друга (чаще всего это 1-2 здания и прилегающая к ним территория). ЛС предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информ., но и совместной работы на принтерах , и даже одновременной обработки докум-тов. Если к ЛС подключено более 10 компов, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. 

26. Глобальные  сети и их использование в  образовании.

Глобальные сети охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты. На сегодняшний день в мире насчитывается более 200 ГС. Из них наиболее известной и самой популярной является сеть Интернет. В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем инфор. и сотни миллионов людей польз. инфор. услугами ГС. В отличие от ЛС в ГС нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компов, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый комп имеет уникальный идентификатор, что позволяет «проложить к нему маршрут» для доставки инфор. Это IP-адрес. IP-адрес является 32-битным и содержит адрес самого компа в данной сети. IP-адрес состоит из 4 чисел, раздел. точками, в диапазоне от 0 до 255.

Глобальные информационные сети – одно из основных достижений человечества в области информационных технологий, главная примета вхождения  в информационное общество. Делая  возможным оперативное общение  на огромных расстояниях, глобальные сети уже изменили для многих людей  характер и возможности образования  и профессиональной деятельности. Компьютерные телекоммуникации все настойчивее  проникают в различные сферы  жизни современного общества. Слова  «глобальная сеть» являются синонимом  понятия «интернет», связанного с  объединением огромного числа сетей  – национального, отраслевого и  регионального уровня. «Малые сети имеют выходы в сети более высокого ранга, в согласованную систему  адресов и протоколов передачи данных и так образуют Интернет – сеть сетей.