Информатика, Базовый курс, Акулов О.А., Медведев Н.В., 2005

Информатика, Базовый курс, Акулов О.А., Медведев Н.В., 2005.
 
  В учебнике изложены основы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины, включающей изучение структуры и общих свойств информации и информационных процессов, общих принципов построения вычислительных устройств, а также систем обработки, хранения и передачи информации. Рассмотрены актуальные вопросы контроля и защиты информации в автоматизированных системах. Представлены определения ключевых понятий и конкретные вопросы по темам курса.
Для студентов высших учебных заведений, бакалавров, магистров, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника", а также для студентов, изучающих естественные науки.

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.
Система счисления — совокупность приемов и правил наименования и обозначения чисел, позволяющих установить взаимно однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде конечного числа символов.
В любой системе счисления выбирается алфавит, представляющий собой совокупность некоторых символов (слов или знаков), с помощью которого в результате каких-либо операций можно представить любое количество. Изображение любого количества называется числом, а символы алфавита — цифрами (от лат. cifra). Символы алфавита должны быть разными и значение каждого из них должно быть известно.
В современном мире наиболее распространенной является десятичная система счисления, происхождение которой связано с пальцевым счетом. Она возникла в Индии и в XIII веке была перенесена в Европу арабами. Поэтому десятичную систему счисления стали называть арабской, а используемые для записи чисел цифры, которыми мы теперь пользуемся, — 0, 1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9 — арабскими.
С давних времен для подсчетов и вычислений применялись различные системы счисления. Например, на Древнем Востоке довольно широко была распространена двенадцатеричная система. Многие предметы (ножи, вилки, тарелки и т. д.) и сейчас считают дюжинами. Число месяцев в году — двенадцать. Эта система счисления сохранилась в английской системе мер (например, 1 фут = 12 дюймов) и в денежной системе (1 шиллинг = 12 пенсов).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Информация и информатика 4
1.1. Понятие информации 4
1.2. Информационные процессы и системы 8
1.3. Информационные ресурсы и технологии 14
1.4. Информатика и ее предыстория 18
1.5. Структура информатики и ее связь с другими науками 24
Контрольные вопросы 27
Глава 2. Количество и качество информации 29
2.1. Уровни проблем передачи информации 29
2.2. Меры информации 31
2.2.1. Меры информации синтаксического уровня 31
2.2.2. Меры информации семантического уровня 38
2.2.3. Меры информации прагматического уровня 40
2.3. Качество информации 42
2.4. Виды и формы представления информации в информационных системах 48
Контрольные вопросы 53
Глава 3. Представление информации в цифровых автоматах 54
3.1. Системы счисления 54
3.1.1. Позиционные системы счисления 56
3.1.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую 63
3.1.3. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления 70
3.1.4. Двоично-десятичная система счисления 79
3.2. Представление числовой информации в цифровых автоматах 81
3.2.1. Выполнение арифметических операций над целыми числами. Прямой, обратный и дополнительный коды 84
3.2.2. Смещенный код и код Грея 94
3.2.3. Представление вещественных чисел и выполнение арифметических операций над ними в ЭВМ 98
3.2.4. Погрешности представления числовой информации в ЭВМ 102
3.3. Представление символьной информации в ЭВМ 104
3.4. Представление графической информации 110
Контрольные вопросы 114
Глава 4. Логические основы построения цифровых автоматов 116
4.1. Основные законы и постулаты алгебры логики 118
4.2. Представление функций алгебры логики 120
4.3. Логический синтез переключательных и вычислительных схем 125
4.3.1. Синтез переключательных схем 125
4.3.2. Синтез вычислительных схем 129
4.4. Основы элементной базы цифровых автоматов 136
4.4.1. Логические элементы 136
4.4.2. Схемотехника логических элементов 142
4.4.3. Элементы интегральных схем 166
Контрольные вопросы 175
Глава 5. Понятие алгоритма и алгоритмические системы 177
5.1. Понятие алгоритма и его свойства 179
5.2. Рекурсивные функции 186
5.3. Машины Тьюринга 189
5.4. Нормальные алгоритмы Маркова 198
5.5. Операторные системы алгоритмизации 202
5.5.1. Операторные алгоритмы Ван Хао 204
5.5.2. Операторные алгоритмы Ляпунова 206
5.5.3. Блок-схемный метод алгоритмизации 208
5.6. Методы оценки алгоритмов и алгоритмически неразрешимые проблемы 212
Контрольные вопросы 217
Глава 6. Обработка информации 219
6.1. Компьютерная обработка информации 219
6.1.1. Поколения электронных вычислительных машин 225
6.1.2. Классификация средств обработки информации 232
6.1.3. Классификация программного обеспечения 236
6.2. Преобразование аналоговой информации в цифровую форму 261
6.3. Функциональная и структурная организация процессорных устройств обработки информации 268
6.3.1. Общая структура процессорных устройств обработки информации и принципы фон Неймана 268
6.3.2. Исполнение команд программы процессором 281
6.4. Общая структура ЭВМ 289
6.4.1. Структурная схема ПЭВМ 289
6.4.2. Устройства ввода-вывода информации 294
6.4.3. Системная магистраль и шины ЭВМ 304
6.4.4. Организация ввода-вывода информации в ЭВМ 313
6.5. Системы параллельной обработки данных 320
6.6. Процессоры и процессорные элементы вычислительных систем 324
6.6.1. Микропроцессоры с расширенной и сокращенной системой команд 324
6.6.2. Основные характеристики микропроцессоров, используемых в ПЭВМ 328
6.6.3. Основные типы микропроцессоров, используемых в высокопроизводительных вычислительных системах 332
6.7. Сетевые технологии распределенной обработки данных 337
Контрольные вопросы 343
Глава 7. Хранение информации 346
7.1. Классификация запоминающих устройств 347
7.2. Основная память 351
7.2.1. Характеристики запоминающих устройств 351
7.2.2. Конфигурация запоминающих устройств с прямым доступом 353
7.2.3. Запоминающие элементы полупроводниковых ЗУ 356
7.2.4. Основные типы памяти современных ПК 362
7.3. Контроль правильности работы запоминающих устройств 366
7.4. Внешние запоминающие устройства 371
7.4.1. Накопители на гибких магнитных дисках 371
7.4.2. Накопители на жестких магнитных дисках 374
7.4.3. Структура данных на магнитном диске 376
7.4.4. Накопители на оптических и магнитооптических дисках 379
Контрольные вопросы 383
Глава 8. Передача информации 385
8.1. Общая схема системы передачи информации 385
8.2. Виды и модели сигналов 389
8.2.1. Общие сведения о сообщениях и сигналах 389
8.2.2. Сигнал как случайный процесс 396
8.2.3. Математические модели сигналов и помех 400
8.3. Каналы передачи данных и их характеристики 402
8.3.1. Кабельные линии связи 408
8.3.2. Беспроводные линии связи 413
8.3.3. Аппаратура линий связи 418
8.4. Информационные сети 421
8.4.1. Классификация вычислительных сетей 422
8.4.2. Методы передачи данных по каналам связи 424
8.4.3. Способы коммутации данных..» 434
8.4.4. Эталонная модель взаимодействия открытых систем и протоколы обмена 444
8.4.5. Методы доступа к среде передачи данных 456
8.5. Контроль передачи информации 461
8.5.1. Методы повышения верности передачи информации 461
8.5.2. Принципы помехоустойчивого кодирования 464
8.5.3. Циклические коды 470
8.6. Сжатие информации 476
Контрольные вопросы 484
Глава 9. Контроль и защита информации в автоматизированных системах 485
9.1. Угрозы безопасности информации в автоматизированных системах 485
9.1.1. Непреднамеренные угрозы 486
9.1.2. Преднамеренные угрозы 489
9.2. Обеспечение достоверности информации в автоматизированных системах 502
9.3. Обеспечение сохранности информации в автоматизированных системах 512
9.4. Обеспечение конфиденциальности информации в автоматизированных системах 519
9.4.1. Защита информации от утечки по техническим каналам 521
9.4.2. Криптографическая защита информации 524
9.4.3. Система охраны объекта 530
9.4.4. Разграничение доступа в автоматизированных системах 536
Контрольные вопросы 543
ЛИТЕРАТУРА 545.