2. Основи інформаційних технологій
та програмування.
Основні поняття інформатики
Принципи побудови ЕОМ
Інформаційні революції
Еволюція ЕОМ
Технологічні та економічні аспекти розвитку ЕОМ
Програмне забезпечення
Операційна система
Основи теорії алгоритмів
3. Основи ІТП. Основи інформатики
• це галузь науково-технічної діяльності
людини, яка вивчає
Інформатика
структуру і загальні властивості інформації
закономірності та методи її створення, зберігання,
пошуку, оброблення, представлення і використання
в різних сферах людської діяльності
4. Основи ІТП. Основи інформатики
• сукупність технічних засобів (ЕОМ,
пристроїв, приладів), призначених для
Обчислювальна техніка
автоматизації процесів обробки інформації,
математичних обчислень
розв'язку задач, що потребують великого обсягу
обчислень
обробки даних експериментів тощо
5. Основи ІТП. Основи інформатики
• це відомості про об'єкти і явища
навколишнього середовища, їх параметри,
властивості та стан
Інформація
• це суспільство, до всіх сфер діяльності
членів якого входять комп'ютери та інші
засоби збереження, обробки і передачі
інформації
Інформаційне суспільство
6. Основи ІТП. Основи інформатики
• процес, що використовує сукупність
засобів і методів збору, обробки й передачі
даних для одержання інформації нової
якості про стан об'єкта, процесу чи явища
Інформаційна технологія
Обробка
(функція, процес)
Керування
Вихідна
інформація
Вхідна
інформація
Механізм
7. Основи ІТП. Основи інформатики
Місце інформаційного та програмного продукту в системі інформаційного кругообігу
Інформаційний
продукт
Програмний
продукт
Документація
Вхідна
інформація, ідея створення
плагіат
копіювання
модифікація
знищення
програмна
реалізація
піратсво
хакерство
модифікація
нанесення шкоди
Зовнішнє середовище
Загрози
Захист
8. Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
1945 р.
Д. фон Нейман,
Г. Голдстайн А.
Беркс
9. 1 Принцип
Використання двійкової системи
числення в обчислювальних машинах.
Перевага перед десятковою системою
• простота пристроїв
• простота виконання арифметичних і логічних
операцій
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
10. 2 Принцип
Програмне управління ЕОМ
Програма складається з набору команд.
Послідовність виконання команд.
Вибірка за допомогою лічильника команд:
• послідовно;
• умовні або безумовні переходи.
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
11. 3 Принцип
Пам'ять комп'ютера використовується не
лише для зберігання даних, але і програм.
Кодування в двійковій системі
числення
Виконання над командами тих же дій,
що і над даними
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
12. Програма в процесі свого виконання також може
піддаватися переробці .
Команди однієї програми можуть бути отримані як
результати виконання іншої програми.
Методи трансляції — перекладу тексту програми з
мови програмування високого рівня на мову
конкретної машини.
Наслідки
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
13. 4 Принцип
Принцип адресності: елементи пам'яті ЕОМ
мають адреси, які послідовно пронумеровані.
можливість використання змінних в
програмуванні
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
14. 5 Принцип
Можливість умовного переходу в процесі
виконання програми.
ПЗ не є постійною частиною машини.
Програму стало можливо легко змінити
АЗ залишається незмінною, простою
частиною машини
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
15. Склад машини фон Неймана :
пристрій пам'яті, що запам'ятовує, - ЗП
арифметико-логічний пристрій – АЛП
пристрій управління – ПУ
пристрої введення і виведення
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
16. Схема роботи машини фон Неймана
Запам’ятовуючий
пристрій
Прилад
введення
Арифметико-
логічний
пристрій
Прилад
управління
Прилад
виводу
Дані,
команди
Дані
Дані
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
17. опис на деякому загальному рівні, що включає опис
призначених для користувача можливостей
програмування, системи команд, системи адресації,
організації пам'яті і так далі
Архітектура комп'ютера
принципи дії
інформаційні зв'язки
взаємне з'єднання вузлів
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
18. це сукупність його функціональних елементів і зв'язків
між ними
Структура комп'ютера
логічні вузли комп'ютера
схеми
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
19. Шини: управляюча, адресна та шина даних
Арифметико-
логічний
пристрій
Регістри
Кеш-пам'ять
Схеми
внутрішнього
управління
Схеми
управління
шиною
Мікропроцесор
Додаткові
порти
розширення
Відео-
адапте
р
Монітор
Контролер
накопичувача на
жорстких дисках
Накопичувач
на жорстких
дисках
Внутрішня
пам'ять
RO
M
RA
M
Контролер
гнучких
дисків
Накопичувач
на
гнучких
дисках
Стриме
р
Мережеви
й
адаптер
До інших
обчислювальних
систем
Порти
введення-
виводу
Додаткові
пристрої
Динамік
Клавіатура
Послідовні
комунікаційні
порти
Миша,
трекбол
Модем
Плотер
Принтер
Паралельні
комунікаційні
порти
Сканер
Джойстик
Ігрові
порти
Загальна структура персонального комп’ютера
Основи ІТП. Принципи побудови ЕОМ
20. І етап
• Винахід писемності
• Можливість передачі знань між поколіннями
ІІ етап
• Винахід друкарства
• Радикальна зміна індустріального суспільства,
культури, організації діяльності
ІІІ етап
• Винахід електрики
• Оперативна передача і накопичення інформації в
будь-якому обсязі
ІV етап
• Винахід мікропроцесорної технології
• Поява персонального комп’ютера
Основи ІТП. Інформаційні революції
21. перехід від механічних та електричних засобів
перетворення інформації до електронних;
мініатюризація всіх вузлів, пристроїв, приладів,
машин
створення програмно-керованих пристроїв і
процесів
Фундаментальні
інновації
IV
періоду
Основи ІТП. Інформаційні революції
22. ..
І покоління ЕОМ
• 1946 - початок 50-х рр
Елементна база - електронні лампи.
Характеристика:
• великі габарити,
• велике споживанням енергії,
• мала швидкодія,
• низька надійність,
• програмуванням в кодах
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
Colossus I – Британія 1943 р.,
розкодування німецьких військових
шифрів
23. ..
ІІ покоління ЕОМ
• кінець 50-х - початок 60-х рр..
Елементна база - напівпровідникові елементи.
Характеристика:
• зменшені габарити,
• знижене споживанням енергії,
• підвищена швидкодія,
• підвищена надійність,
• алгоритмічні мови програмування.
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
RAMAC 1957 р.
24. ..
ІІІ покоління ЕОМ
• кінець 60-х - кінець 70-х.
Елементна база - інтегральні схеми,
багатошаровий друкований монтаж.
Характеристика:
• різке зниження габаритів ЕОМ,
• підвищення їх надійності,
• збільшення продуктивності,
• доступ з віддалених терміналів
1959 р. Джек Сент Клер Кілбі і Роберт Н. Нойс
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
Комп'ютер третього покоління
IBM/360
25. ..
ІV покоління ЕОМ
• середина 70-х - кінець 80-х
Елементна база - мікропроцесори, великі інтегральні
схеми.
Характеристика:
• покращення всіх технічних характеристик,
• масовий випуск.
Напрямки розвитку
• потужні багатопроцесорні ОС з високою продуктивністю,
• створення дешевих мікроЕОМ
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
Apple II - 1968
26. ..
V покоління ЕОМ
• з середини 80-х рр..
Елементна база - Інтелекутальні комп'ютери.
Характеристика:
• впровадження в усі сфери комп'ютерних мереж та їх
об'єднання,
• використання розподіленої обробки даних,
• повсюдне застосування комп'ютерних
інформаційних технологій.
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
27. VI етап - нейротехнології
Основи ІТП. Еволюція ЕОМ
28. Основи ІТП. Технологічні та економічні
аспекти розвитку ЕОМ
• комплекс технічних засобів, призначених для
автоматичної обробки інформації в процесі
вирішення обчислювальних і інформаційних
завдань
Електронна обчислювальна машина
Дискретна
вхідна
інформація
Програмний
код
Вихідна
інформація
29. Технологічні і економічні аспекти
Гордон Мур
роки
Кількість
транзисторів
Основи ІТП. Технологічні та економічні
аспекти розвитку ЕОМ
30. Основи ІТП. Технологічні та економічні
аспекти розвитку ЕОМ
І закон ПЗ - Натан Мірвольд (Microsoft)
«Програмне забезпечення - це газ. Він поширюється і
повністю заповнює резервуар, в якому знаходиться»
Швидкодія
мікропроцесорів
Обсяги
пам'яті
Продуктивність
пристроїв вводу
- виводу
31. Основи ІТП. Програмне забезпечення
Програмне
забезпечення
Системне
вибір апаратно-програмного
рішення або платформи
Користувальницьке
вирішення завдань
задоволення потреб
користувача у
комп'ютерному середовищі
32. Основи ІТП. Програмне забезпечення
Користувальницьке
ПЗ
Текстові
редактори
Microsoft
Word,
WordPad,
PageMaker,
Графічні
редактори
Paint,
PhotoShop,
CorelDRAW
Табличні
процесори
Microsoft
Excel,
MathLab,
MatCad
САПР
AutoCAD ,
SolidWorks
СУБД
MS Access,
dBase,
FoxPro,
Paradox,
Інтегровані
пакети
програм
Microsoft
Office
33. Основи ІТП. Файл
• це частина простору на носії інформації, яка
містить деякі дані або програми і має ім'я,
сформоване за спеціальними правилами, та
розмір, адресу, атрибути доступу
Файл
За
змістом
текстові бінарні
34. Основи ІТП. Каталог
• це спеціальне місце на магнітному дискові, в
якому зберігаються імена файлів, відомості про
розмір файлів, час їх створення або останньої
модифікації, атрибути (властивості) файлів і т.ін
Каталог
35. Основи ІТП. Операційна система
• це програма, яка завантажується в
оперативну пам'ять відразу після вмикання
комп'ютера
Операційна система
здійснює діалог із користувачем
управління комп'ютером та його
ресурсами
запускає прикладні програми на
виконання
забезпечує інтерфейс з
пристроями комп'ютера
36. Основи ІТП. Операційна система
Операційні
системи
однозадачні
MS
DOS
DR
DOS
багатозадачні
Windows
OS/2
MacOS
Unix
37. Основи ІТП. Операційна система Windows
• надбудова до операційної системи
MS DOS з метою забезпечення
додаткових можливостей та зручностей
для користувачів і програмістів
Призначення
38. Основи ІТП. Операційна система Windows
єдиний інтерфейс
багатозадачність
сумісність з DOS-додатками
засоби обміну даними між Windows-додатками
підтримка шрифтів, що масштабуються
підтримка принципу WYSWYG
зручність підтримки пристроїв
підтримка мультимедія
39. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
• це точний, з однозначним трактуванням
опис послідовності дій, які треба виконати
над початковими величинами, щоб
отримати шуканий результат
Алгоритм
40. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Властивості алгоритмів
Детермінованість
Дискретність
Масовість
Результативність
Введення
початкових
величин
Обробка
Виведення
результату
41. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Операція
1
Операція
2
…
Операція
k
Обробка даних
42. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Форми запису алгоритмів
Текстова
«по
пунктах»
Алгоритміч
на мова
Синтаксичні
конструкції
Графічна
Блок-
схема
43. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
• графічне подання усіх його кроків за
допомогою відповідних геометричним об'єктів
Схематичне зображення
алгоритму
Блоки
початку/кінця
Блоки
вводу/виведення
Операторні
блоки
Блоки
умов
44. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Початок
Введення y,x
z = y + x2
y ≥ 0
z = y - x2
Виведення z
Кінець
так ні
45. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Базові алгоритмічні конструкції
Лінійна Розгалужена
Проста
Складна
46. Основи ІТП. Основи теорії алгоритмів
Циклічні алгоритмічні конструкції
Цикл з
передумовою
Цикл з
постумовою
Цикл з
параметром
Тіло циклу
Умова
так
ні
Тіло циклу
Умова
так
ні
Тіло циклу
Параметр
Editor's Notes
Схематично процес перетворення інформації в інформаційний, а пізніше і в програмний продукт, можна проілюструвати наступним чином (рис. 3.2). Під загрозами будемо розуміти сукупність факторів, які створюють небезпеку для цінної інформації, а саме: можливість несанкціонованого доступу і/або розповсюдження.
Робота ЕОМ контролюється програмою, що складається з набору команд. Команди виконуються послідовно одна за одною. Створенням машини з програмою, що зберігається в пам'яті, дало початок тому, що ми сьогодні називаємо програмуванням.
Вибірка програми з пам'яті здійснюється за допомогою лічильника команд - регістр процесора, який послідовно збільшує адресу чергової команди, що зберігається в нім, на довжину команди. А оскільки команди програми розташовані в пам'яті одна за одною, то тим самим організовується вибірка ланцюжка команд з послідовно розташованих елементів пам'яті.
Якщо ж потрібно після виконання команди перейти не до наступної, а до якоїсь іншої, використовуються команди умовного або безумовного переходів, які заносять в лічильник команд номер елементу пам'яті, що містить наступну команду. Вибірка команд з пам'яті припиняється після досягнення і виконання команди “стоп”. Таким чином, процесор виконує програму автоматично, без втручання людини.
При цьому і команди програми і дані кодуються в двійковій системі числення, тобто їх спосіб запису однаковий. Тому в певних ситуаціях над командами можна виконувати ті ж дії, що і над даними.
Це відкриває цілий ряд можливостей. Наприклад, програма в процесі свого виконання також може піддаватися переробці, що дозволяє задавати в самій програмі правила здобуття деяких її частин (так в програмі організовується виконання циклів і підпрограм). Більш того, команди однієї програми можуть бути отримані як результати виконання іншої програми.
На цьому принципі засновані методи трансляції — перекладу тексту програми з мови програмування високого рівня на мову конкретної машини.
В будь-який момент можна звернутися до будь-якого елементу пам'яті за її адресою
Не дивлячись на те, що команди виконуються послідовно, в програмах можна реалізувати можливість переходу до будь-якої ділянки коду.
Комп'ютери, побудовані на цих принципах, відносяться до типа фон-нейманівськи. Але існують комп'ютери, що принципово відрізняються від останніх. Для них, наприклад, може не виконуватися принцип програмного управління, тобто вони можуть працювати без “лічильника команд”, який вказує поточну виконувану команду програми. Для звернення до якої-небудь змінної, що зберігається в пам'яті, цим комп'ютерам не обов'язково давати їй ім'я. Такі комп'ютери називаються не-фон-нейманівськими.
Найголовнішим наслідком цих принципів можна назвати те, що тепер програма вже не була постійною частиною машини (як наприклад, в калькуляторі). Програму стало можливо легко змінити. А ось апаратура, звичайно ж, залишається незмінною, і дуже простою
Програми і дані вводяться в пам'ять з пристрою введення через АЛП.
АЛП виконує вказані командами операції над вказаними даними.
З АЛП результати виводяться в пам'ять або пристрій виводу.
Принципова відмінність:
ЗП - дані зберігаються у вигляді, зручному для обробки комп'ютером
Пристрої виводу - дані поступають так, як зручно людині.
ПУ
«Лічильник команд»: містить дані про адрес першої команди програми.
ПУ прочитує з пам'яті вміст елементу пам'яті, адреса якої знаходиться в лічильнику команд, і поміщає його в спеціальний пристрій – «Регістр команд».
ПУ визначає операцію команди, «відзначає» в пам'яті дані, адреси яких вказані в команді, і контролює виконання команди. Операцію виконує АЛП або апаратні засоби комп'ютера.
Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв'язки і взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера: процесора, оперативного ЗП, зовнішніх ЗП і периферійних пристроїв. Спільність архітектури різних комп'ютерів забезпечує їх сумісність з точки зору користувача
Структура комп'ютера графічно представляється у вигляді структурних схем, за допомогою яких можна дати опис комп'ютера на будь-якому рівні деталізації.
Перша революція пов'язана з винаходом писемності, що привело до гігантського якісного і кількісного стрибка. З'явилася можливість передачі знань від покоління до поколінь.
Друга (середина XVI ст.) викликана винаходом друкарства, яке радикально змінило індустріальне суспільство, культуру, організацію діяльності
Третя (кінець XIX ст.) Зумовлена відкриттям електрики, завдяки якому з'явилися телеграф, телефон, радіо, що дозволяють оперативно передавати і накопичувати інформацію в будь-якому обсязі.
Четверта (70-і рр.. XX ст.) Пов'язана з винаходом мікропроцесорної технології і появою персонального комп'ютера. На мікропроцесорах та інтегральних схемах створюються комп'ютери, комп'ютерні мережі, системи передачі даних (інформаційні комунікації).
Комп'ютер представляє собою електронний обчислювальний пристрій, який сприймає дискретну вхідну інформація, оброблює її відповідно переліку збережених в середині нього команд і генерує вихідну інформацію.
Комп'ютер - електронна цифрова машина, яка є універсальним засобом управління, автоматизації, обробки даних, якими можуть бути не лише числа, але і тексти, сигнали, зображення, представлені в цифровій формі
Згаданий вище перелік команд називається комп’ютерною програмою, а місце її збереження – пам’ятью комп’ютера
По суті, закон Мура ‒ це емпіричне спостереження за тим, з якою швидкістю фізики і інженери-технологи розвивають комп'ютерні технології, і передбачення про те, що з такою швидкістю вони працюватимуть і в майбутньому. Багато фахівців вважають, що закон Мура діятиме ще років десять, а можливо, і довше. Закон Мура пов'язаний з тим, що деякі економісти називають ефективним циклом
Програмне забезпечення продовжує розвиватися і породжує постійний попит на процесори, що працюють з вищою швидкістю, на пам'ять більшого об'єму, на пристрої введення-виведення вищої продуктивності
Програмне забезпечення: системне (вибір апаратно-програмного рішення або платформи) і користувацьке (вирішення завдань задоволення потреб користувача у комп'ютерному середовищі).
Текстові файли призначені для читання людиною. Вони містять тексти програм, документів і т. ін. Файли, що не є текстовими, називаються двійковими
Текстові файли призначені для читання людиною. Вони містять тексти програм, документів і т. ін. Файли, що не є текстовими, називаються двійковими
Текстові файли призначені для читання людиною. Вони містять тексти програм, документів і т. ін. Файли, що не є текстовими, називаються двійковими
Операційне середовище Windows було створене фірмою Microsoft як надбудова до операційної системи MS DOS з метою забезпечення додаткових можливостей та зручностей для користувачів і програмістів. Використовуючи Windows та Windows-програми, користувач отримує:
єдиний інтерфейс, що не потребує для кожної нової програми вивчення принципів організації взаємодії з нею;
багатозадачність - можливість одночасного виконання кількох програм, перемикання із однієї задачі на іншу, управління пріоритетами програм, що виконуються;
сумісність з DOS-додатками - працюючи у Windows, в будь-який час можна запустити DOS-програму;
засоби обміну даними між Windows-додатками допомагають користувачам розв'язувати складні задачі, що потребують використання більш ніж однієї програми;
підтримка шрифтів, що масштабуються, а також принципу WYSWYG - що бачимо на екрані, те й отримуємо;
зручність підтримки пристроїв - для підімкнення до комп'ютера нового пристрою досить встановити драйвер цього пристрою, призначений для Windows, після чого всі Windows-програми зможуть працювати з пристроєм;
підтримка мультимедіа - при підключенні відповідних пристроїв Windows може сприймати звуки від мікрофона, компакт-диску або зображення від цифрової відеокамери, виводити звуки та зображення, що рухаються.
Операційне середовище Windows було створене фірмою Microsoft як надбудова до операційної системи MS DOS з метою забезпечення додаткових можливостей та зручностей для користувачів і програмістів. Використовуючи Windows та Windows-програми, користувач отримує:
єдиний інтерфейс, що не потребує для кожної нової програми вивчення принципів організації взаємодії з нею;
багатозадачність - можливість одночасного виконання кількох програм, перемикання із однієї задачі на іншу, управління пріоритетами програм, що виконуються;
сумісність з DOS-додатками - працюючи у Windows, в будь-який час можна запустити DOS-програму;
засоби обміну даними між Windows-додатками допомагають користувачам розв'язувати складні задачі, що потребують використання більш ніж однієї програми;
підтримка шрифтів, що масштабуються, а також принципу WYSWYG - що бачимо на екрані, те й отримуємо;
зручність підтримки пристроїв - для підімкнення до комп'ютера нового пристрою досить встановити драйвер цього пристрою, призначений для Windows, після чого всі Windows-програми зможуть працювати з пристроєм;
підтримка мультимедіа - при підключенні відповідних пристроїв Windows може сприймати звуки від мікрофона, компакт-диску або зображення від цифрової відеокамери, виводити звуки та зображення, що рухаються.
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
У процесі діалогу користувача з комп'ютером при вирішенні певних практичних задач виникає необхідність розробити порядок дій, який би дозволяв розв'язувати усі однотипні задачі певної проблематики незалежно від вхідних величин. Цього можна досягти, користуючись поняттями алгоритму та основних алгоритмічних конструкцій
