Информатика: Учебно-методическое пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

С.В. Беседина

ИНФОРМАТИКА Учебно-методическое пособие

Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2009

Утверждено научно-методическим советом исторического факультета 25 декабря 2008 г., протокол № 10

Рецензент: доктор исторических наук, проф. С.В. Кретинин.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре истории средних веков и зарубежных славянских народов.

Рекомендуется студентам дневного отделения исторического факультета.

Для специальности 030201 — Политология

СОДЕРЖАНИЕ Тема 1 Введение в информатику. Информатика и информация. Системы счисления .......................................................................................... 4 Тема 2 Аппаратные средства.......................................................................... 5 Тема 3 Программные средства....................................................................... 10 Тема 4 Принципы организации и хранения информации............................ 16 Тема 5 Защита информации ........................................................................... 20 Тема 6 Сжатие информации ........................................................................... 24 Тема 7 Основы компьютерных сетей ............................................................ 25 Тема 8 Основы баз данных ............................................................................. 27 Литература ........................................................................................................ 30

3

Тема 1

ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИЯ. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Информация — это 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. Можно назвать следующие свойства информации: достоверность, полнота, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость, и др. Обработка информации — получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов. Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации. Информационные ресурсы — это идеи человечества и указания по их реализации, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство. Информационная технология — это совокупность методов и устройств (технические и программные средства), используемых людьми для обработки информации. Информатизация общества — организованный социальноэкономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей на основе формирования и использования информационных ресурсов. Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру, общие свойства, закономерности и методы создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения информации в различных сферах человеческой деятельности. В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit — binary digit — двоичная цифра). Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений. В вычислительной технике битом называют наименьший объем памяти, необходимый для хранения одного из двух знаков «0» и «1», используемых для внутримашинного представления данных и команд. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Это количество битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256 = 28). Представление информации в двоичном виде называется двоичным кодом. Широко используются более крупные единицы информации: · 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт, · 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт, · 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт, 4

· 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт, · 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт. Система счисления — это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков. В частности, это могут быть цифры и буквы. Существуют позиционные и непозиционные системы счисления. В непозиционных системах вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти. В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая — 7 единиц, а третья — 7 десятых долей единицы. Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления — это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе. За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, четыре и т. д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т. д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения an–1 qn–1 + an–2 qn–2 + ... + a1 q1 + a0 q0 + a–1 q–1 + ... + a–m q–m, где ai — цифры системы счисления; n и m — число целых и дробных разрядов, соответственно. Кроме десятичной широко используются системы с основанием, являющимся целой степенью числа 2, а именно: · двоичная (используются цифры 0, 1); · восьмеричная (используются цифры 0, 1, ..., 7); · шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1, ..., 9, а для следующих чисел — от десяти до пятнадцати — в качестве цифр используются символы A, B, C, D, E, F). Тема 2 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА Компьютер представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций. Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд. 5

Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера. Алгоритм — точное указание исполнителю последовательности действий, выполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Программа — последовательность команд, описывающих решение определенной задачи. В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом. Принципы Фон-Неймана 1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. 3. Принцип адресности. Структурноосновная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти, структуры компьютера 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. Уровни архитектуры 1. Самым нижним уровнем является уровень физических устройств. 2. Цифровой логический уровень — здесь происходит обработка информации в двоичном виде. 3. Микроархитектурный уровень — простейшие арифметические операции (арифметико-логическое устройство). 4. Уровень архитектуры команд. 5. Уровень операционной системы. 6. Уровень языка ассемблера. 7. Уровень языков высокого уровня. 6

Аппаратное обеспечение Центральный процессор (CPU, от 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. Функции процессора: · обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; · программное управление работой устройств компьютера. Центральный процессор в общем случае содержит: · арифметико-логическое устройство; · шины данных и шины адресов; · регистры; · счетчики команд; · кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт); · математический сопроцессор чисел с плавающей точкой. Основными параметрами процессоров являются: · тактовая частота; · разрядность; · рабочее напряжение; · коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты; · размер кеш памяти. С другими устройствами, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан группами проводников, которые называются шинами. Основных шин три: · шина данных, · адресная шина, · командная шина. Адресная шина. Данные, которые передаются по этой шине трактуются как адреса ячеек оперативной памяти. Именно из этой шины процессор считывает адреса команд, которые необходимо выполнить, а также данные, с которыми оперируют команды. Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и наоборот. Командная шина. По этой шине из оперативной памяти поступают команды, выполняемые процессором. Команды представлены в виде байтов. Память. Функции памяти: · прием информации из других устройств; · запоминание информации; · выдача информации по запросу в другие устройства машины. 7

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, 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. Основные характеристики модулей оперативной памяти: · объем памяти; · время доступа. Характеристики: · пропускная способность; · время доступа, т. е. временная задержка между запросом на выдачу какой-либо информации из памяти и ее реальной выдачей; · разрядность модуля, т. е. ширина той шины, по которой происходит доступ к конкретному модулю, или количество контактов, по которым передаются биты данных. 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. 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. Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В состав внешней памяти компьютера входят: · накопители на жестких магнитных дисках; · накопители на гибких магнитных дисках; · накопители на компакт-дисках; · накопители на магнито-оптических компакт-дисках; · накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.; · флеш-накопители. Характеристики жесткого диска: · время доступа — время за которое получают доступ к нужному участку диска; · скорость чтения / записи. 8

Аудиоадаптер (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. Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода / вывода и модуль BIOS. Характеристики: · память; · частота ядра; · шина памяти; · тип памяти; · поддерживаемая версия DirectX. Монитор — устройство визуального отображения информации. В зависимости от принципа действия, мониторы делятся: · на мониторы с электронно-лучевой трубкой; · дисплеи на жидких кристаллах. Характеристики: · размер монитора; · разрешающая способность. В графическом режиме работы изображение на экране монитора состоит из точек (пикселов). Количество точек по горизонтали и вертикали, которые монитор способен воссоздать четко и раздельно, называется его разрешающей способностью; · частота регенерации. Этот параметр иначе называется частотой кадровой развертки. Он показывает сколько раз в секунду монитор может полностью обновить изображение на экране. Частота регенерации измеряется в герцах (Гц). Клавиатура — это стандартное клавишное устройство ввода, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя: с помощью клавиатуры руководят компьютерной системой, а с помощью монитора получают результат. Принтер — печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики. Виды: · матричные, · струйные, · лазерные. Сканер — устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера. 9

Тема 3

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА

Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. Программное обеспечение — неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией. Между программами существует взаимосвязь. Работа множества программ базируется на программах низшего уровня. Междупрограммный интерфейс — это распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Уровни представляют собой пирамиду: · прикладной уровень, · служебный уровень, · системный уровень, · базовый уровень. Каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней. Базовый уровень является низшим уровнем программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS. Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. Системный уровень является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы. Служебный уровень. Программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройки компьютерной системы, а также для улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) сразу входят в состав операционной системы, до10

полняя ее ядро, но большинство являются внешними программами и расширяют функции операционной системы. То есть, в разработке служебных программ отслеживаются два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. Классификация служебных программных средств · Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). · Средства сжатия данных (архиваторы). · Средства диагностики. · Программы инсталляции (установки). · Средства коммуникации. · Средства просмотра и воспроизведения. · Средства компьютерной безопасности. Прикладной уровень. Программное обеспечение этого уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных). Между прикладным и системным программным обеспечением существует тесная взаимосвязь. Универсальность вычислительной системы, доступность прикладных программ и широта функциональных возможностей компьютера непосредственно зависят от типа имеющейся операционной системы, системных средств, помещенных в ее ядро и взаимодействии комплекса человек—программа—оборудование. Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. В функции операционной системы входит: · осуществление диалога с пользователем; · ввод-вывод и управление данными; · планирование и организация процесса обработки программ; · распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств); · запуск программ на выполнение; · всевозможные вспомогательные операции обслуживания; · передача информации между различными внутренними устройствами; · программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.). 11

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. Загрузчик операционной системы — это специальная программа, предназначенная для инициирования процесса загрузки операционной системы. Операционная система исполняет роль своеобразного интерфейса (Интерфейс — совокупность аппаратуры и программных средств, необходимых для подключения периферийных устройств к ПЭВМ) между пользователем и ВС, т. е. ОС предоставляет пользователю виртуальную ВС. Операционные системы общего назначения. Различают следующие типы систем общего назначения: · поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения; · обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования; · операционные системы разделения времени. Операционные системы специального назначения. К таким системам относят: · операционные системы, предназначенные для решения задач реального времени; · для организации работы вычислительных сетей; · и некоторые другие. История развития ОС 1. Стандарт CP/M Начало созданию операционных систем для микроЭВМ положила ОС СР/М. Она была разработана в 1974 году, после чего была установлена на многих 8-разрядных машинах. 2. Ms Dos ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ. a) отсутствие графической оболочки; b) однопользовательская ОС; c) однозадачная ОС; d) ограничение на имя файла (8 символов + расширение); e) файловая система FAT. UNIX — операционная система, которая позволяет осуществить выполнение работ в многопользовательском и многозадачном режиме. Наряду с системами UNIX широкое распространение получили UNIX-подобные системы. 12

3. Windows a) многозадачная; b) многопользовательская операционная система; c) графический интефейс; d) в MS Windows для хранения файлов используется модификация файловой системы FAT — VFAT; e) в ней длина имен файлов и каталогов может достигать 256 символов. При указании имен прописные и заглавные буквы различаются. 4. Linux — это операционная система для IBM-совместимых персональных компьютеров и рабочих станций. Это — многопользовательская ОС с оконно-графическим интерфейсом. ОС Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Интернет и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей. Приведем ее характеристики: a) многозадачная; b) многопользовательская; c) имеется графический интерфейс, однако можно работать и посредством командной строки (термина); d) своя файловая система; e) возможность работы с несколькими рабочими столами; f) своя файловая структура. Говоря о системе Linux можно выделить ядро, shell, файловую структуру и утилиты. Ядро — сердце системы. Оно содержит программы, которые непосредственно управляют аппаратными средствами компьютера. Shell — это текстовый интерфейс пользователя. Он принимает команды от пользователя и передает их ядру для исполнения. Классификация прикладного программного обеспечения Текстовые редакторы. Основные функции — это ввод и редактирование текстовых данных. Для операций ввода, вывода и хранения данных текстовые редакторы используют системное программное обеспечение. С этого класса прикладных программ начинают знакомство с программным обеспечением и на нем приобретают первые навыки работы с компьютером. (Без элементов форматирования текста.) Примеры редакторов: NotePad, KEdit, KWrite. Текстовые процессоры. Разрешают форматировать, то есть оформлять текст. Основными средствами текстовых процессоров являются средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих готовый документ, а также средства автоматизации процессов редактирования и форматирования. Примеры: Microsoft Word, OpenOffice.org Writer, Adobe In Copy, LyX, WordExpres. Разметка текста — обычный текст с дополнительными особенностями. Выделяют два типа разметки — физический и логический. Программы 13

для разметки: HyperText Markup Language (HTML), использующийся в World Wide Web, xml, TeX и LaTeX. Графические редакторы. Широкий класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Различают три категории: · растровые графические редакторы: Paint, Paint.net, Adobe Photoshop, Paint Shop Pro; · векторные редакторы — Adobe Illustrator, CorelDRAW, Macromedia FreeHand, Xara Xtreme, OpenOffice.org Draw; · 3-D редакторы (трехмерная графика) — Alias Maya, 3D Studio MAX, Ulead Cool3D, Production Studio, Adobe Acrobat 3D. Системы управления базами данных (СУБД). Базой данных называют большие массивы данных, организованные в табличные структуры. Основные функции СУБД: · создание пустой структуры базы данных; · наличие средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы; · возможность доступа к данным, наличие средств поиска и фильтраци. СУБД: Accese, Base, MySQL, MsSQL, Oracle, Sybase Adaptive Server Anywhere, Sybase PowerBuilder, Линтер. Электронные таблицы. Предоставляют комплексные средства для хранения разных типов данных и их обработки. Основной акцент смещен на преобразование данных, предоставлен широкий спектр методов для работы с числовыми данными. Основная особенность электронных таблиц состоит в автоматическом изменении содержимого всех ячеек при изменении отношений, заданных математическими или логическими формулами. Microsoft Excel, SuperCalc, OpenOffice.org Calc, Numbers. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме графических работ, разрешают проводить простые расчеты и выбор готовых конструктивных элементов из существующей базы данных. Настольные издательские системы. Автоматизируют процесс верстки полиграфических изданий. Редакторы HTML (Web-редакторы). Особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов. Предназначены для создания и редактирования Web-страниц Интернета. Программы этого класса можно использовать при подготовке электронных документов и мультимедийних изданий. Браузеры (средства просмотра Web-документов). Программные средства предназначены для просмотра электронных документов, созданных в формате HTML. Восроизводят, кроме текста и графики, музыку, че14

ловеческий язык, радиопередачи, видеоконференции и разрешают работать с электронной почтой. Системы автоматизированного перевода. Различают электронные словари и программы перевода языка. Электронные словари — это средства для перевода отдельных слов в документе. Используются профессиональными переводчиками, которые самостоятельно переводят текст. Интегрированные системы делопроизводства. Средства для автоматизации рабочего места руководителя. В частности, это функции создания, редактирования и форматирования документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация работы подразделов, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка оперативной и справочной информации. Бухгалтерские системы. Имеют функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета. Финансовые аналитические системы. Используют в банковских и биржевых структурах. Разрешают контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты. Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи результатов, при запросе пользователя. Такие системы используются, когда для принятия решения нужны широкие специальные знания. Используются в медицине, фармакологии, химии, юриспруденции. С использованием экспертных систем связана область науки, которая носит название инженерии знаний. Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическим или аэрографическим методами. Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, монтажа, создания видеоэффектов, исправления дефектов, добавления звука, титров и субтитров. Отдельные категории представляют учебные, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью являются повышенные требования к мультимедийной составляющей. Инструментальные языки и системы программирования. Эти средства служат для разработки новых программ. Компьютер «понимает» и может выполнять программы в машинном коде. Каждая команда при этом имеет вид последовательности нулей и единиц. Писать программы на машинном языке 15

крайне неудобно. Поэтому программы разрабатываются на языке, понятном человеку (инструментальный язык или алгоритмический язык программирования), после чего, специальной программой, которая называется транслятором, текст программы переводится (транслируется) на машинный код. Трансляторы бывают двух типов: · интерпретаторы, · компиляторы. Интерпретатор читает один оператор программы, анализирует его и сразу выполняет, после чего переходит к обработке следующего оператора. Компилятор сначала читает, анализирует и переводит на машинный код всю программу и только после завершения всей трансляции эта программа выполняется. Инструментальные языки делятся на языки низкого уровня (близкие к машинному языку) и языки высокого уровня (близкие к человеческим языкам). К языкам низкого уровня принадлежат ассемблеры, а высокого — Pascal, Basic, C/C++, языки баз данных и т. д. В систему программирования, кроме транслятора, входит текстовый редактор, компоновщик, библиотека стандартных программ, отладчик, визуальные средства автоматизации программирования. Примерами таких систем являются Delphi, Visual Basic, Visual C++, Visual FoxPro и др. Тема 4

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Информация хранится на внешних запоминающих устройствах. Это могут быть жесткие диски, CD, DVD, гибкие диски, флеш-накопители и др. Прежде чем записывать информацию на носитель его необходимо подготовить для записи — создать на нем структуру. Можно выделить два понятия: физический диск — непосредственно само устройство и логический диск — это либо весь диск, либо его часть, предназначенная для хранения определенного объема информации. В ОС Windows обозначается заглавными латинским буквами. Для того, чтобы на диске можно было хранить информацию он должен быть отформатирован, т. е. на нем должна быть создана физическая и логическая структура диска. Форматирование состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые в свою очередь делятся на сектора. Для этого ставятся пометки в определенных частях диска. При записи информации на диск будет занято всегда целое количество секторов. Для жестких дисков минимальный адресный элемент — кластер, который может включать несколько секторов. Информация записывается в произвольном порядке. Если информация попадает на поврежденные сектора, то она не считывается. 16

Существует два типа форматирования: · полное, · быстрое. Полное форматирование включает в себя как физическое форматирование, т. е. проверку качества магнитного покрытия и разметку на дорожки и секторы, так и логическое — создание разметки для сохранения информации. После форматирования информация, хранящаяся на диске уничтожается. Фрагменты файла могут храниться в разных, удаленных друг от друга кластерах из-за этого может замедляться скорость обмена данными. Фрагментация данных возрастает с течением времени. Это приводит к износу жесткого диска. Поэтому рекомендуют проводить дефрагментацию. Дефрагментация — процесс, при котором файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом. Существует довольно много разных файловых систем, которые отличаются друг от друга внутренним устройством, однако везде имеется структура из вложенных каталогов и файлов. Файловые системы различаются: · скоростью доступа, · надежностью хранения данных, · степенью устойчивости при сбоях, · некоторыми дополнительными возможностями. Современные операционные системы поддерживают несколько типов файловых систем. Помимо файловых систем, используемых для хранения данных на жестком диске, есть также файловые системы CD и DVD и пр. Важное свойство файловых систем — поддержка ж у р н а л и р о в а н и я. Такая файловая система ведет постоянный учет всех операций записи на диск. Благодаря этому после сбоя электропитания файловая система всегда автоматически возвращается в рабочее состояние. Существует несколько файловых систем: · для WINDOWS —FAT12, FAT16, FAT32, NTFS; · для Linux — Ext2, Ext3. Для упорядочения информации служат каталоги (директории) — часть логического диска, предназначенная для хранения определенного объема информации. Активный каталог — каталог с которым в данный момент идет работа. Файл — определенное количество информации, имеющее имя и хранящееся во внешней памяти (проименованная последовательность байтов). Основное назначение файла — хранение информации. Файл имеет следующие параметры: · имя, · расширение (тип), · дату создания, 17

· дату модификации, · атрибуты. Формат файла — способ которым данные организованы в байты. Атрибуты определяют возможность изменения файла различными пользователями. Выделяют три группы: пользователь, группа, все. Для каждой группы определяют следующие разрешения: читать, править, все. Расширения : · Программа exe, com · Текст txt, doc, pdf, rtf · Графика bmp, jif, jpg, tif · Звук wav, mid, Mp3 · Видео avi · Интернет html · Электронные таблицы xls · Архивы zip, rar, arj Числовые данные хранятся в компьютере в двоичном формате с фиксированной запятой, если они целые, и в двоичном формате с плавающей запятой, если числа вещественные. Текстовые файлы — наиболее распространенный тип. Для хранения каждого символа чаще всего отводится один байт, а кодирование текстовых файлов выполняют с помощью специальных таблиц, в которых каждому символу соответствует определенное число от 0 до 255–56 символов. Числа от 0 до 32 используются для кодирования операций (перевод строки, ввод пробела и т. д.). Числа от 33 до 127 — для кодировки латинского алфавита, цифр, знаков арифметических операций, знаков препинания. Коды с 128 по 255 являются национальными, т. е. в национальных кодировках одному и тому же коду отвечают различные символы. Файл, для кодировки которого используется только 128 первых чисел, называется ASCII-файлом (сокращение от American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информацией), но в таком файле не могут быть представлены буквы, отличные от латиницы (в том числе и русские). Большинство национальных алфавитов можно закодировать с помощью восьмибитной таблицы. Для русского языка наиболее популярны на данный момент три кодировки: Koi8-R, Windows-1251. Такие языки, как китайский, содержат значительно больше 256 символов, поэтому для кодирования каждого из них используют несколько байтов. Для экономии места зачастую применяется следующий прием: некоторые символы кодируются с помощью одного байта, в то время как для других используются два или более байтов. Одной из попыток обобщения такого подхода является стандарт Unicode, в котором для кодирования символов используется диапазон чисел от нуля до 65 536. Такой широкий диапазон позволяет представлять в численном виде символы любого языка. 18

Хранение изображения В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части — растровую и векторную графику. Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информацию о его цвете и положении. Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится — не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 — белый, 0 — черный. Для кодирования цветных изображений используют 8-битные, 16 и 32-битные. Существует несколько цветовых схем, основанных на различных способах восприятия цвета. В целом их все можно поделить на два типа: схемы представления цвета от излучаемого и отраженного света. Система RGB. «Красный, зеленый, синий» — RGB — red / green / blue. Черный цвет в схеме отсутствует, так как его заменяет цвет черного экрана. Эта система цветов называется аддитивной (additive), что в грубом переводе означает «складывающая / дополняющая». Иными словами, мы берем черный цвет (отсутствие цвета) и добавляем к нему первичные цвета, складывая их друг с другом до белого цвета. RGB не используется для печати на бумаге, вместо нее существует CMYK—цветовое пространство. Система CMYK. «Голубой—пурпурный—желтый» (CMY) — cyan / magenta / yellow и K (blacK) — обозначающая черный цвет. Белый цвет в схеме отсутствует, так как его мы и так имеем — это цвет бумаги. В тех местах, где нужен белый цвет, краска просто не наносится. Значит отсутствие цвета в схеме CMYK соответствует белому цвету. Эта система цветов называется субтрактивной (subtractive), что в грубом переводе означает «вычитающая / исключающая». Удаление всех цветов — черный. Значения цветов в RGB и CMYK сильно различаются. Форматы растровых графических файлов 1. Сжатие без потерь: a) PNG (Portable Network Graphics); b) GIF (Graphics Interchange Format); c) BMP. 2. Сжатие с потерями: a) JPEG; b) TIFF. Ве́кторная гра́фика — это использование геометрических примитивов таких, как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображения как матрицу пикселей (точек). Изображение хранится как формула. 19

Преимущества этого способа описания графики над растровой графикой. · Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта). · Можно бесконечно увеличить объект. · При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной. · Параметры объектов хранятся и могут быть изменены. У векторной графики есть два фундаментальных недостатка. · Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности. · Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка. Кодирование звука Звук — это колебания воздуха. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой — аналоговый — сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел. Для этого используется дискретезация — измеряется напряжение через равные промежутки времени и записываются полученные значения в память. Устройство выполняющее данное преобразование называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить обратное преобразование (для него служит цифро-аналоговый преобразователь — ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал. Чем выше частота дискретизации (т. е. количество отсчетов за секунду) и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук. Но при этом увеличивается и размер звукового файла. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения. Тема 5

ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

Защита информации: 1. От несанкционированного доступа. 2. От потерь: · от вирусов, · случайного удаления, · сбоев в работе устройств. Дадим краткую характеристику этим вопросам. 20

Несанкционированный доступ. Под мероприятиями по защите от несанкционированного доступа имеются в виду те, что связаны с секретностью информации. К их числу относятся самые разнообразные способы защиты, начиная от простейших, но очень эффективных защит паролем до использования сложнейших технических систем. В частности, одним из способов защиты информации является ее шифрование. Этому посвящена наука криптография. От потерь. Наиболее простым и универсальным способом защиты информации является ее резервное дублирование. Компьютерный вирус — небольшая программа, которая может «размножаться» и скрыто внедряться в файлы программы, загрузочные секторы дисков. Иногда вирус приписывает себя не к файлам, а к загрузочному сектору — сектору, имеющемуся на каждом диске, в котором содержится информация о структуре файлов и каталогов на нем, что может привести к порче этих данных. Различают следующие типы вирусов: · неопасные — в основном ограничивают и уменьшают объем памяти; · опасные — приводят к зависанию компьютера; · очень опасные — их активизация приводит к удалению программ и данных. Основные источники вирусов: · дискета, на которой находятся зараженные вирусом файлы; · компьютерная сеть, в том числе система электронной почты и Internet; · жесткий диск, на который попал вирус в результате работы с зараженными программами; · вирус, оставшийся в оперативной памяти после предшествующего пользователя. Основные ранние признаки заражения компьютера вирусом: · уменьшение объема свободной оперативной памяти; · замедление загрузки и работы компьютера; · непонятные (без причин) изменения в файлах, а также изменения размеров и даты последней модификации файлов; · ошибки при загрузке операционной системы; · невозможность сохранять файлы в нужных каталогах; · непонятные системные сообщения, музыкальные и визуальные эффекты и т. д. Признаки активной фазы вируса: · исчезновение файлов; · форматирование жесткого диска; · невозможность загрузки файлов или операционной системы. 21

Мероприятия по защите от вирусов: 1) недопущение посторонних к компьютеру; 2) использование антивирусных программ для периодических проверок жесткого диска, а также постоянное обновление антивирусной базы; 3) использование надежного программного обеспечения; 4) размещение ценной информации на защищенных от записи дисках. Классы вирусов Вирусы можно разделить на классы по следующим основным признакам: · среда обитания; · особенности алгоритма работы; · деструктивная возможность. По среде обитания вирусы делятся на следующие: · файловые; · вирусы, заражающие программы; · заражающие файлы с данными; · вирусы-спутники — используют имена других файлов; · вирусы семейства DIR — искажают информацию о файловых структурах; · загрузочные; · макро — заражают текстовые документы и табличные редакторы. Пишутся на специальных языках программирования, например VisualBasic. Для существования вируса в редакторе необходимо наличие встроенного макро-языка с возможностями: привязки программы к конкретному файлу. · сетевые — используют для своего распространения компьютерную сеть. Основным принципом работы является возможность самостоятельно передать свой код на другой компьютер по сети. Не каждый вирус распространяющийся по сети является сетевым. Прочие вредные программы: · Троянские программы, наносящие какие-либо разрушительные действия. При этом они, как правило, маскируются под полезные программы. · Вирусы «дропперы» — антивирусные программы их не определяют. · Сетевые черви — рассылаются по электронной почте и очень быстро распространяются. Крайне трудно обнаружить. · Файловые черви — при размножении копируют свой код в каталог дисков. Среди особенностей алгоритмов работы выделяют: · Резидентность. · Использование стелс-алгоритмов. · Самошифрование и полиморфизм. · Использование нестандартных приемов. 22

Антивирусные программы. К программным средствам защиты относят разные антивирусные программы (антивирусы). Антивирус — это программа, выявляющая и обезвреживающая компьютерные вирусы. Различают такие типы антивирусных программ: 1. Программы-детекторы — предназначены для нахождения зараженных файлов одним из известных вирусов. Некоторые программыдетекторы могут также лечить файлы от вирусов или уничтожать зараженные файлы. Существуют специализированные, то есть предназначенные для борьбы с одним вирусом детекторы и полифаги, которые могут бороться со многими вирусами. 2. Программы-лекари — предназначены для лечения зараженных дисков и программ. Лечение программы состоит в изъятии из зараженной программы тела вируса. Также могут быть как полифагами, так и специализированными; 3. Программы-ревизоры — предназначены для выявления заражения вирусом файлов, а также нахождение поврежденных файлов. Эти программы запоминают данные о состоянии программы и системных областей дисков в нормальном состоянии (до заражения) и сравнивают эти данные в процессе работы компьютера. В случае несоответствия данных выводится сообщение о возможности заражения. 4. Лекари-ревизоры — предназначены для выявления изменений в файлах и системных областях дисков и, в случае изменений, возвращают их в начальное состояние. 5. Программы-фильтры — предназначены для перехвата обращений к операционной системе, которые используются вирусами для размножения и сообщают об этом пользователю. Пользователь может разрешить или запретить выполнение соответствующей операции. Такие программы являются резидентными, то есть они находятся в оперативной памяти компьютера. 6. Программы-вакцины — используются для обработки файлов и boot-секторов с целью предупреждения заражения известными вирусами (в последнее время этот метод используется все чаще). Случайное удаление Случайное удаление файла — ошибка, свойственная далеко не только начинающим пользователям, способным совершить ее по незнанию. Бывает, опытные пользователи, которые довели свои действия при работе с компьютером до автоматизма могут удалить файл, например, случайно задев другую клавишу, и не заметить этого. Мероприятия по защите: 1. Аккуратность и внимательность при работе. 2. Размещение наиболее ценной информации на защищенных от записи дисках. Понятно, что с защищенных дисков даже специально удалить информацию невозможно. 23

3. Своевременное удаление ненужных файлов и каталогов. 4. Быстрое восстановление ошибочно удаленных файлов при помощи специальных программ. Сбой в работе устройств Мероприятия по защите: 1. Периодическая проверка исправности при помощи специальных программ. 2. Дефрагментация диска. 3. Наличие системной дискеты или диска для запуска системы в случае сбоя. Тема 6

СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ

Сжатие сокращает объем пространства, требуемого для хранения файлов в ЭВМ, и количество времени, необходимого для передачи информации. Когда сжатие данных применяется к уже имеющимся файлам, то вместо «сжатия» применяется термин «архивация данных». Сжатый вариант данных называют архивом, а програмные средства, которые реализуют методы сжатия называют архиваторами. Различают: · сжатие файлов; · сжатие папок; · сжатие (уплотнение) дисков — используется для более эффективного использования дискового пространства. Архив-файл, содержащий один или более файлов в сжатом состоянии, также содержит описывающую эти файлы информацию. Сжатие — процесс и метод кодирования архивируемой информации для перевода в состояние, требующего меньшего пространства для хранения. Существует много алгоритмов сжатия данных, но все они базируются на трех теоретических способах уменьшения избыточности данных. · Первый способ состоит в изменении содержимого данных. · Второй — в изменении структуры данных. · Третий — в одновременном изменении структуры и содержимого. Основными техническими характеристиками процессов сжатия являются: · степень сжатия (compress rating) или отношение (ratio) объемов исходного и результирующего потоков; · скорость сжатия — время, затрачиваемое на сжатие некоторого объема информации входного потока, до получения из него эквивалентного выходного потока; · качество сжатия — величина, показывающая на сколько сильно упакован выходной поток, при помощи применения к нему повторного сжатия по этому же или иному алгоритму. 24

Выделяют два типа сжатия данных: · Необратимое — т. е. при восстановлении данных не происходит полного восстановления информации. Его часто называют методом с регулированными потерями данных. Используется для файлов, когда потеря части информации не приводит к существенному ее искажению. Этот метод обеспечивает бóльшую степень сжатия данных, но его нельзя применять к текстовым данным. Пример файлов, для которых применим этот метод, — jpeg, Mpg, Mp3. · Обратимое — при сжатии данных происходит только изменение структуры данных. В этом случае информация восстанавливается полностью. Этот метод применим к любым типам данных, но он дает мéньшую степень сжатия. Пример файлов — jif, tiff, avi, doc и т. д. Тема 7

ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Компьютерная сеть (англ. net) — совокупность ЭВМ и других устройств, соединенных линиями связи между собой в соответствии с определенными правилами — протоколами. Под протоколам понимают как сами правила, так и программы, посредством которых идет передача информации. Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи. Нужно еще добиться того, чтобы они «понимали» друг друга. Протоколы: TCP или UDР — протоколы транспортировки — протоколы, которые используются для пересылки данных: TSP: HTTP — web-страницы; FTP — загрузка файлов; SMTP, POP — протоколы электронной почты. UDP: SNMP — управление по работе с сетью; TFTP — ПО сетевых устройств. Для объединения компьютеров в сеть необходимо: · сетевая карта (сетевой адаптер) Ethernet, Token Ring; · сетевые кабели (коаксильный, витая пара, оптоволоконный); · ОС поддерживающая работу в сети; · модем или подключение к линии (серверу) через концентратор (hub, switch) — устройства для связи с другими компьтерами. Hub, swich — устройства которые выполняют роль концентраторов, т. е. объединяют вместе несколько компьютеров и могут иметь соединение с глобальной сетью. Модем — устройство, для подключения компьютера через телефонную линию. 25

Маршрутизатор направляет данные из одной локальной сети к другому маршрутизатору, тот — к следующему, и этот процесс повторяется до тех пор, пока информация не достигнет места назначения. Маршрутизаторы разрешают пересылку данных только авторизованным машинам, чтобы гарантировать конфиденциальность личной информации. Каждая отдельная машина сети имеет свой уникальный 32 битный ipадрес (четыре числа от 0 до 255, разделенных точками). Наряду с адресом компьютера в сети задается еще адрес подсети. Для определения, какие биты относятся к адресу подсети, используется маска подсети. Первые биты определяют класс сети. Сети разделяют на три класса: · адреса класса А — от 0 до 127; · адреса класса B — от 128 до 191; · адреса класса С — от 192 до 255. Для удобства работы была введена доменная система имен (DNS) — соотвтсвие ip-адресов и уникальных доменных имен. Адрес ресурса. (URL-адрес, англ. Uniform Resource Locator), содержащий имя протокола по которому нужно обращаться к требуемой информации, адрес сервера и имя файла на этом сервере, например:

Ресурсами сети называют информацию, программы и аппаратные средства, к которым получают доступ ее пользователи. Классификация сетей Классифицируют по протяженности линий связи, топологии и способу управления. 1) по протяженности: · локальные (до нескольких километров). Это сети в пределах офиса, учебного класса, универсального магазина, конструкторского бюро, небольшого предприятия или его отдела. В локальные сети может быть объединено до нескольких десятков машин; · региональные. Это сети, охватывающие город, область, район, страну. Как правило, это ведомственные сети, например, военные или полицейские; · глобальные. Это сети, охватывающие несколько стран, континентов или весь мир; 2) по топологии: · шина, · кольцо, · дерево, 26

· звезда, · полносвязная, · смешанная; 3) по способу управления: · централизованные, в которых для управления и доступа пользователей к ресурсам выделяют специальные компьютеры — серверы. Сервер — это обыкновенный, но достаточно мощный компьютер, на котором устанавливается специальное программное обеспечение. Остальные машины в таких сетях называют рабочими станциями; · децентрализованные, в которых все компьютеры участвуют в сети на равных правах. Иными словами, в такой сети все машины одного ранга и работают под управлением одинаковых (или по крайней мере совместимых) программ, обеспечивающих в том числе и передачу данных по сети. Такие сети еще называют одноранговыми. Интернет — глобальная компьютерная сеть. Интернет был создан довольно давно и развивался как ведомственная сеть, принадлежащая министерству обороны США. Однако он достаточно быстро стал доступным рядовым пользователям, а начиная с 1990 года, когда стало резко расти число его пользователей, и, особенно, с 1993 года, когда была изобретена система WWW (англ. World Wide Web, всемирная паутина), Интернет превратился в явление совершенно иного рода. Интернет — это огромный объем информации, доступный с любого компьютера, подключенного к сети. www — это часть интернета, написанная на специальном языке html. В основе Интернет лежит специальная система — клиент-сервер. Информация в сети расположена на специальных компьютерах — серверах. Для обращения к ним и просмотра информации используются специальные программы клиенты — браузеры. Например: Internet Explorer, Opera, Mozilla. Сайт — набор гипертекстовых файлов на одном сервере, связанных между собой гипертекстовыми ссылками. Электронная почта — это система пересылки сообщений между пользователями вычислительных систем, в которой компьютер берет на себя все функции по хранению и пересылке сообщений. Тема 8

ОСНОВЫ БАЗ ДАННЫХ

Базы данных — это именованная совокупность данных, содержащая информацию об указанной конкретной области. Эта информация описывает текущее состояние и связи объектов предметной области (области человеческой деятельности). Реляционная модель баз данных представляет предметную область в виде совокупности взаимосвязанных таблиц. Каждая строка таблицы включает данные об одном объекте (например, клиенте, автомобиле, доку27

менте), а столбцы таблицы содержат различные характеристики этих объектов — атрибуты (например, наименования и адреса клиентов, марки и цены автомобилей). Строки таблицы называются записями; все записи имеют одинаковую структуру — они состоят из полей, в которых хранятся атрибуты объекта. Каждое поле записи содержит одну характеристику объекта и имеет строго определенный тип данных (например, текстовая строка, число, дата). Все записи имеют одни и те же поля, только в них содержатся разные значения атрибутов. Терминология, используемая в базах данных Реляционный термин

Соответствующий «табличный» термин

База данных

Набор таблиц

Схема базы данных

Набор заголовков таблиц

Отношение

Таблица

Заголовок отношения

Заголовок таблицы

Тело отношения

Тело таблицы

Атрибут отношения

Наименование столбца таблицы

Кортеж отношения

Строка таблицы

Степень (-арность) отношения

Количество столбцов таблицы

Мощность отношения

Количество строк таблицы

Домены и типы данных

Типы данные в ячейках таблицы

Типы данных: логический, строковый, целый, вещественный, дата, время, денежный, перечислимый, интервальный, массивы, записи и т. д. Для работы с данными используются системы управления базами данных (СУБД). Основные функции СУБД — это определение данных (описание структуры баз данных), обработка данных и управление данными. Выделяют две категории СУБД: локальные (Microsoft Access, DBase, Paradox) и клиент-серверные (Oracle, InterBase, Microsoft SQLServer). Прежде чем заносить данные в таблицы, нужно определить структуру этих таблиц. Под этим понимается не только описание наименований и типов полей, но и ряд других характеристик (например, формат, критерии проверки вводимых данных). Кроме описания структуры таблиц, обычно задаются связи между таблицами. Реляционные связи определяются по совпадению значений полей в разных таблицах. Выделяют следующие связи: «Один-ко-многим», пример — отношение продавец-клиент, т. к. одной записи в таблице, содержащей сведения о клиентах, может соответствовать несколько записей в таблице заказов этих клиентов. 28

«Многие-ко-многим», отношение между преподавателями и курсами лекций, которые они читают, т. к. один преподаватель может читать несколько курсов, но и один курс может читаться несколькими преподавателями. «Один-к-одному». Такой тип отношений встречается гораздо реже. Как правило, это бывает в двух случаях: запись имеет большое количество полей, и тогда данные об одном типе объектов разносятся по двум связанным таблицам, или нужно определить дополнительные атрибуты для некоторого количества записей в таблице, тогда создается отдельная таблица для этих дополнительных атрибутов, которая связывается отношением «один-к-одному» с основной таблицей. Любая СУБД позволяет выполнять четыре простейшие операции с данными: 1) добавлять в таблицу одну или несколько записей; 2) удалять из таблицы одну или несколько записей; 3) обновлять значения некоторых полей в одной или нескольких записях; 4) находить одну или несколько записей, удовлетворяющих заданному условию. Для выполнения этих операций используется механизм запросов. Результатом выполнения запросов является либо отобранное по определенным критериям множество записей, либо изменения в таблицах. Запросы к базе формируются на специально созданном для этого языке, который так и называется — язык структурированных запросов (SQL — Structured Query Language). Свойства отношений: 1. В отношении нет одинаковых кортежей. 2. Порядок и кортежей и атрибутов не существенен. 3. Каждый атрибут должен иметь уникальное имя.

29

ЛИТЕРАТУРА 1. Безручко В.Т. Информатика : курс лекций : учеб. пособие по дисциплине «Информатика» для студ. вузов, обуч. по гуманитар. и экон. направлениям и специальностям / В.Т. Безручко. — М. : ИНФРА-М ; ФОРУМ, 2006. — 431 с. 2. Информатика : базовый курс : учеб. пособие для студ. вузов / С.В. Симонович [и др.]. — 2-е изд. — СПб. [и др.] : Питер, 2004. — 639 с. 3. Информатика : базовый курс : учеб. пособие для студ. втузов / под ред. С.В. Симоновича. — СПб. [и др.] : Питер, 2000. — 638 с. 4. Степанов А.Н. Информатика : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по гуманитарным и социально-экономическим направлениям и специальностям / А. Н. Степанов. — 4-е изд. — СПб. : Питер, 2005.— 683 с. 5. Степанов А.Н. Информатика для студентов гуманитарных специальностей : учебное пособие для вузов / А. Н. Степанов. — 3-е изд. — СПб. [и др.] : Питер , 2003. — 604 с. 6. Турецкий В.Я. Математика и информатика : учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по гуманитар. направлениям и специальностям / В.Я. Турецкий ; Урал. гос. ун-т. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : ИНФРА-М, 2006. — 557 с.

30

Учебное издание

Беседина Светлана Владимировна

ИНФОРМАТИКА Учебно-методическое пособие Редактор Л.М. Носилова

Подписано в печать 05.05.09. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 1,9. Тираж 40 экз. Заказ 777. Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета. 394000, г. Воронеж, пл. им. Ленина, 10. Тел. 208-298, 598-026 (факс) http://www.ppc.vsu.ru; e-mail: [email protected] Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета. 394000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3. Тел. 204-133