Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Информатика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


>>
Информатика - Новожилов О.П.

Издание ориентировано на изучение принципов, алгоритмов и технологий обработки информации, а также их аппаратно-программной реализации. Рассмотрен широкий круг вопросов, относящихся к разным уровням обработки: первичной – с помощью элементарных цифровых устройств, процессорной – с использованием микрокоманд и команд, программной обработки на уровне компьютерных устройств, обработки при передаче данных по компьютерным сетям с использованием коммуникационных протоколов. Приведены основные понятия информатики и компьютерной техники, а также сведения о пакете программ Micro-Logic II и материал по вопросам схемотехнического моделирования устройств битовой и процессорной обработки информации, который предназначен для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков работы со средствами компьютерного моделирования цифровых устройств. Рассмотрены вопросы информационной безопасности.




СОДЕРЖАНИЕ


Глава 1. Введение в информатику1.1. Что такое информатикаО происхождении термина "информатика"О понятии "информатика"Появление и развитие информатикиИнформатика как фундаментальная и прикладная наукаИнформатика как отрасль производстваИнформатика как общеобразовательная дисциплина1.2. Что такое информацияИнформация, сообщение, сигналы, данныеИнформация и человекЧеловек и знанияАдекватность информацииВосприятие информацииХранение информацииПередача информацииОбработка информацииИспользование информацииИнформация и неопределенностьПоказатели качества информации1.3. Меры информацииСимвольный методКомбинаторный подходВероятностные методыОценка количества информации для равновозможных событийОценка количества информации для неравновозможных событийИзбыточность информацииСемантическая мера информацииПрагматическая мера информации1.4. Информационные системы и технологииКлассификация информационных системПризнак структурированности решаемых задачФункциональный признакДругие признакиИнформационная технология обработки данныхИнформационная технология управленияИнформационная технология поддержки принятия решенийИнформационная технология экспертных систем1.5. Компьютер как универсальное средство обработки информацииОбщие сведенияИсторический экскурсОсновные функциональные блоки компьютераЦентральный процессорБлок основной памятиБлок периферийных устройствБлок интерфейсаАрхитектура IBM-совместимых компьютеровОрганизация цифровой информации и ее храненияИнформационные элементыФайлыКраткий обзор средств хранения информацииГлава 2. Представление и алгоритмы обработки чисел2.1. Системы счисленияОсновные понятияНепозиционные системы счисленияПозиционные системы счисленияПеревод чисел из одной позиционной системы в другую2.2. Представление чиселО двух формах представления чиселПредставление двоичных чисел с учетом знакаПредставление десятичных чисел2.3. Сложение чиселСложение чисел с плавающей точкой2.4. Умножение чиселАлгоритмы умножения двоичных чиселУмножение двоично-десятичных чисел2.5. Деление чиселАлгоритмы деления двоичных чиселОсобенности аппаратной реализации операции деления двоичных чиселДеление двоично-десятичных чиселДеление чисел с плавающей точкойГлава 3. Элементарные цифровые устройства3.1. Общие сведения о цифровых устройствахПринцип функционирования цифровых устройствОсновные типы цифровых устройствСпособы представления и обработки кодовых слов3.2. Начальные сведения о комбинационных устройствахСпособы представления и описания комбинационных устройствГрафический способАналитический способТабличный способОпределение максимального числа выходовО функциональных возможностях комбинационных устройствОсновные логические операции и их реализацияЛогическое отрицаниеЛогическое сложениеЛогическое умножение3.3. Структурные формулыО формах представления структурных формулСовершенная дизъюнктивная нормальная формаСовершенная конъюнктивная нормальная форма3.4. Минимизация логических функцийО необходимости минимизацииГрафический метод минимизацииСтруктура карт КарноПредставление логических функций с помощью карт КарноПринцип графической минимизацииМинимизация не полностью определенных логических функцийМинимизация совокупности логических функцийМинимальная конъюнктивная нормальная форма (МКНФ) логических функцийПрименение метода графической минимизации логических функций3.5. Логические и элементные базисыПонятие базисаЗапись логических функций в реализуемых базисах3.6. Структурный синтез комбинационных устройствПостановка задачиПорядок проведения синтеза3.7. ТриггерыНазначение триггеровКлассификация триггеровБистабильная ячейкаАсинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕТаблицы состоянийАсинхронный RS-триггер на элементах И-НЕСинхронные RS-триггерыD-триггерыT-триггерыJK-триггерыОсобенности интегральных триггеров3.8. РегистрыНазначение регистровКлассификация регистровПоследовательные регистрыПараллельные регистрыПоследовательно-параллельные регистрыПараллельно-последовательные регистры3.9. СчетчикиНазначение счетчиковКлассификация счетчиковСуммирующие двоичные счетчики с последовательным переносомТип используемых триггеровЛогические схемы счетчиковО вычитающих двоичных счетчикахОб использовании инверсных выходов триггеров для фиксации состояния счетчикаОсобенности счетчиков с параллельным переносомСчетчики с произвольным коэффициентом пересчетаГлава 4. Устройства обработки цифровой информации4.1. Сумматоры двоичных чиселОбщие сведения о сумматорахОдноразрядные сумматорыМногоразрядные двоичные сумматорыСумматоры с последовательным переносомСумматоры с параллельным переносом4.2. Десятичные сумматорыСумматоры с преобразователем кодовДесятичные сумматоры-вычитатели4.3. Матричные умножители двоичных чисел4.4. Процессорные устройства умножения двоичных чиселСтруктура процессораОперационный автомат для умножения двоичных чиселЛогическая схема операционного автоматаПринцип работы операционного автоматаУправляющий автомат со схемной логикойПостроение граф-схемы алгоритма операции умноженияРазметка граф-схемы алгоритмаКодирование состояний управляющего автоматаПостроение графа переходовСоставление таблицы функционирования комбинационной схемыЗапись логических выражений для комбинационной схемыУправляющий автомат с программируемой логикойПринцип построения управляющего автоматаВыбор формата и числа разрядов микрокомандыРазметка граф-схемы алгоритмаСхемная реализация управляющей памятиСхемная реализация БМУ4.5. Процессорные устройства деления двоичных чиселОперационный автомат. Алгоритм и аппаратный состав ОА4.6. Арифметико-логические устройства (АЛУ)Функции АЛУПринципы формирования переносовПринципы построения АЛУГлава 5. Микропроцессорная обработка информации5.1. Общие сведения о микропроцессорахОсновные понятияРегистры микропроцессораКлассификация архитектурО путях развития микропроцессорной техникиОсновные классы микропроцессоровМикропроцессоры общего назначенияМикроконтроллерыЦифровые сигнальные процессоры5.2. Универсальный 8-разрядный микропроцессорАЛУ и связанные непосредственно с ним узлыРегистрыБлок управления5.3. Способы адресацииОбщие сведенияПрямая адресацияКосвенная адресацияНепосредственная адресацияСтековая адресация5.4. Система командКоманда и ее форматОбщие сведения о системе командСостав и назначение командКоманды пересылки данныхКоманды арифметических операцийКоманды логических операцийКоманды передачи управленияКоманды управления микропроцессором5.5. Организация циклов выполнения командКомандные и машинные циклыПринципы организации машинных цикловРабота в машинных циклах5.6. Запоминающие устройстваОбщие сведения5.7. Организация обращения к памяти и устройствам ввода-выводаОрганизация пространств памяти и ввода-выводаРеализация обращения к памяти и устройствам ввода-вывода5.8. Основные способы обмена даннымиПрограммно-управляемый обмен даннымиПрямой ввод-вывод данных в параллельном кодеОбмен с прерыванием программыОбмен данными с помощью прямого доступа к памяти5.9. Особенности обработки информации современными процессорамиПринцип конвейеризацииПринцип суперскалярностиОбработка командВыборка-декодированиеПланированиеПредсказание ветвленийУпреждающее исполнениеОбработка данныхВычисление адресов и выборка операндовОперации над даннымиСохранение результатов обработки данных5.10. Аппаратные средства современных процессоровКэш-памятьИнтерфейсные средстваСредства обработки командСредства обработки данныхСредства исполнения командСостояние и тенденции развития современных процессоровГлава 6. Устройства хранения6.1. Принципы построения и действия магнитных ЗУПринципы хранения информацииСостав и принципы построения магнитного ЗУПринцип работы магнитных ЗУРежим записиРежим храненияРежим считыванияОбработка результатов считыванияСпособы магнитной записи6.2. Накопители на жестких магнитных дискахОбщие сведенияОсобенности конструкции винчестеровОсновные характеристики винчестеровЛогическая структура дисков винчестераПодготовка винчестера к работе6.3. Оптические запоминающие устройстваОсобенности оптических ЗУКонструкция компакт-дисковУстройство и принцип работы накопителяОсновные типы компакт-дисковДорожки и секторы.Организация хранения данных на компакт-диске CD-ROMОрганизация записиОбщие принципы записи/считыванияОдна дорожка за один прием (Track-at-Once – ТАО)Весь диск за один прием (Disc-at-Once – DAO)Пакетная запись (Packet Writing – PW)Основные показатели накопителей CD-ROMСкорость передачи данных (Data Transfer Rate – DTR)Качество считыванияСреднее время доступа (Access Time – АТ)Объем буферной памяти (Buffer Memory – ВМ)Средняя наработка на отказ (Mean Time Between Failure – MTBF)Параметры аудиотрактаДостоинства оптических ЗУНедостатки оптических ЗУОбласти примененияГлава 7. Устройства ввода и манипуляторы7.1. КлавиатурыНазначение и основные типы клавиатурНазначение клавиш клавиатурыОсновная клавиатураФункциональные и некоторые специальные клавишиКлавиши управления курсоромЦифровая клавиатураОбщее представление о работе клавиатурыОсновные типы клавишКлавиши с механическими переключателямиКлавиши с замыкающими накладкамиКлавиши с резиновыми колпачкамиКлавиши с мембранным переключателемКлавиши с емкостными датчикамиМеждународные раскладки клавиатуры и языкиРазъемы для подключения клавиатуры7.2. Манипуляторы-указатели типа "мышь"История создания и назначение манипуляторовКонструкция мышиОбщие правила работы с мышьюОсновные классификационные признакиПринцип работы оптико-механической мышиОсобенности оптической мышиБеспроводные мышиДрайверы мыши7.3. СканерыНазначение и области применения сканеровКлассификация сканеровСпособ формирования изображенияТип светочувствительных датчиковКинематический механизмТон и цвет изображенияОсновные характеристики сканеровОсновные классы сканеровИнтерфейсы сканеровПланшетный сканерГлава 8. Устройства вывода информации8.1. ВидеомониторыСпособы формирования изображенияМониторы на электронно-лучевых трубкахПлоскопанельные мониторы на жидких кристаллахЖидкие кристаллы (ЖК)Жидкокристаллические экраны мониторовКонтроллер ЖК-экранаПоказатели экранаРазмеры экранаОриентация экранаПоле обзораПоказатели качества изображенияРазрешающая способностьЯркостьКонтрастностьПоказатели развертокРежимы разверткиЧастота развертки по вертикалиЧастота развертки по горизонталиДругие показателиИнерционностьПалитраПроблемные пикселыМассогабаритные характеристики и энергопотреблениеАнтибликовое покрытиеИзлучение и защитные экраныУправление энергопотреблением8.2. ВидеоадаптерыНазначение и принцип работы видеоадаптераКраткий исторический экскурсВидеорежимыГрафический режимТекстовый режимУстройство и функционирование видеоадаптера VGAВидеопамятьVideo BIOSТактовые генераторыСинхронизаторИнтерфейс с шиной ввода/выводаОсновные графические функции видеоадаптераПрорисовка графических примитивовПеренос блоков изображенияАппаратная поддержка оконАппаратное перемещение курсораМасштабирование растровых изображенийПанорамированиеПреобразование цветового пространстваДекомпрессия сжатых видеоданных8.3. ПринтерыОбщие сведения о печатающих устройствахКлассификация принтеровСпособы регистрации данныхМатричные принтерыУстройство и принцип действия принтера24-игольчатые принтерыСтрочные принтерыСтруйные принтерыПьезоэлектрический способСпособ газовых пузырейОсобенности струйных принтеровЛазерные принтерыУстройство и принцип действия лазерного принтераОсобенности лазерных принтеровЦветной лазерный принтерСетевой принтерОсновные характеристики принтеровСкорость печатиОбъем памятиШумовые характеристикиКачество печатиЦветная печатьШрифтыИнтерфейсРабота с бумагойРасходные материалыСрок службы и надежность работыГлава 9. Компьютерные сети9.1. Общие сведенияТелекоммуникационная сеть и ее составные частиСтруктура телекоммуникационной сетиОсновные понятияПроблема совместимости и стандартизацияСтандартизация и открытые системы9.2. Семиуровневая сетевая модельКонцепция семиуровневой моделиПрикладной уровень (Application Layer)Уровень представления (Presentation Layer)Сеансовый уровень (Session Layer)Транспортный уровень (Transport Layer)Сетевой уровень (Network Layer)Канальный уровень (Data Link Layer – уровень звена данных)Физический уровень (Physical Layer)9.3. Стеки протоколовСтек TCP/IPСостав стекаЕдиницы данныхОсобенности стека TCP/IP9.4. Некоторые типы сетейТопология сетейСети операторов связиКорпоративные сети (Corporative Network)Виртуальные частные сети (Virtual Private Network – VPN)Гибридные сетиСети с тонкими клиентами9.5. Характеристики сетей и качество услугВиды услуг и требований к сетямПроизводительность сетиНадежность сетейБезопасность сетей (Security)Показатели для поставщика услугО качестве обслуживания9.6. Сетевые устройстваОконечные сетевые устройстваСетевые адаптерыМодемыКоммуникационные устройстваСреды передачи данных9.7. Методы доступа к сети9.8. Методы коммутации и передачи данныхОбщие сведенияКоммутация каналовКоммутация пакетов9.9. Адресация узлов сетиОбщие сведенияМАС-адресацияIP-адресацияКлассовая IP-адресацияСимвольная адресацияПринцип организации именПреобразование имен в IP-адреса9.10. Принципы и алгоритмы маршрутизацииПринципы маршрутизацииМеханизм доставки пакетовРеализация механизма доставкиАлгоритмы маршрутизацииСведения о протоколах маршрутизации9.11. Введение в глобальные сетиСтруктура и состав глобальной сетиСтандартные интерфейсы DTE-DCEОсновные типы глобальных сетейВыделенные каналы (Leased Channel)Глобальные сети с коммутацией каналовПервичные сетиГлобальные сети с коммутацией пакетовМагистральные сети и сети доступаОсновные отличия локальных сетей от глобальныхГлава 10. Программное обеспечение10.1. Общие сведенияПрограммное обеспечение как вид компьютерной продукцииРазработка алгоритма и программЭксплуатация и сопровождениеВиды программного обеспеченияБазовая система ввода-вывода (Basic Input-Output System – BIOS)Драйверы устройствСистемная BIOSИндивидуальные BIOS10.2. Функции операционных системНеобходимость операционной системы компьютераПодсистемы управления ресурсами компьютераПодсистема управления процессамиПодсистема управления памятьюПодсистема управления файламиПодсистема управления внешними устройствамиПодсистема защиты данных и администрированияИнтерфейс прикладного программированияПользовательский интерфейсСетевые операционные системыРаспределенная ОССетевая ОСФункциональные компоненты сетевой ОССетевые службы и сетевые сервисыОС с глубоко встроенными сетевыми службамиОС-оболочкиСетевые службы в виде отдельного продуктаОдноранговые ОССерверные ОС10.3. Операционная система MS DOSСтруктурно-функциональная организация MS DOSМодуль BIOSМодуль расширения BIOSМодуль обработки прерыванийКомандный процессорОсобенности работы в MS DOS10.4. Операционная система WINDOWSГрафическая операционная среда Windows 3.1Общие сведения об ОС WindowsОбъекты Windows XXФайлПапкаЯрлыкОкно приложенияОкно документаДиалоговое окноСостав пользовательского интерфейсаТехнология работы в WindowsТехнология работы с прикладными программами10.5. Сервисное программное обеспечениеСервисные программы Norton UtilitiesПрограммы-архиваторыПрограммы обслуживания магнитных дисковПричины, нарушающие нормальную работу дисковВосстановление удаленных файлов и каталоговФизические дефектыЛогические дефектыОбнаружение и устранение дефектов дисковПроблема фрагментации дисковУскорение работы дисков путем их дефрагментации10.6. Прикладные программыКраткий обзор прикладных программКраткий обзор систем проектирования и моделирования электронных устройствГлава 11. Введение в программирование11.1. Программирование и программотехникаПроцесс создания программСредства для создания приложенийСредства для создания информационных системСреды быстрого проектирования11.2. Способы программированияАлгоритмическое программированиеСтруктурное программированиеОбъектно-ориентированное программирование11.3. Средства программирования и отладкиЯзыки программированияИспользование языков программирования в микроконтроллерахСредства выполнения программыОсновные этапы программированияИнструментарий программированияПроектирование процессорных системРазработка архитектуры системыРазработка и автономная отладка аппаратных средствРазработка и автономная отладка программного обеспеченияКомплексная отладка системыИспытание системыГлава 12. Введение в информационную безопасность12.1. Общие сведенияОсновные понятияУгрозы безопасностиСистемный подход к обеспечению безопасностиПолитика безопасностиМодели безопасности и принципы их построения12.2. Модели и технологии безопасностиМатричная модельМодель Белла – ЛаПадулаИдентификация субъектов и объектов доступаПроцедура рукопожатийО технологиях защищенного канала12.3. Криптографические методы защиты информацииОсновные понятияО методах шифрованияТребования к методамКлассификация методовСимметричные алгоритмы шифрованияОдносторонние функции шифрования12.4. Защита достоверности, сохранности и конфиденциальности информацииМеры по защите достоверности информацииОбеспечение сохранности информацииЗащита конфиденциальности12.5. Средства защиты информацииСистемы разграничения доступаСредства охраны объекта12.6. Компьютерные вирусы и антивирусные программыОбщие сведения о вирусахКлассификация вирусовМеры по защите от вирусовАнтивирусные программыПрограммы-детекторыПрограммы доктора (фаги, или программы-вакцины)Программы-ревизорыПрограммы-фильтры, или "сторожа"Вакцины, или иммунизаторыГлава 13. Компьютерное моделирование устройств цифровой обработки информации13.1. Сведения о пакете программ Micro-Logic IIОсновные операцииЗагрузка файла заданияПеремещение по экранамСоздание схемы цифрового устройстваВывод результатов моделированияВыход из программы13.2. Моделирование устройств битовой обработкиУстройство с четырьмя входами и одним выходомУстройство с четырьмя входами и тремя выходамиНеполный одноразрядный сумматорПолный одноразрядный сумматорТриггерыАсинхронные RS-триггеры на логических элементах ИЛИ-HE и И-НЕСинхронный RS-триггер на элементах И-НЕДвухступенчатый синхронный RS-триггерD-триггерыТ-триггерJK-триггерРегистрыПараллельный регистрПоследовательный регистрПараллельно-последовательный регистрПоследовательно-параллельный регистрРеверсивный регистрИнтегральный регистр К155ИР1СчетчикиДвоичные счетчикиДесятичный счетчик13.3. Моделирование процессорного устройства для умножения двоичных чиселОперационный автомат для умножения двоичных чиселСхемные особенности операционного автоматаПринцип работы операционного автоматаУправляющий автомат со схемной логикой (УАСЛ)Назначение и состав УАСЛПринцип работы УАСЛУправляющий автомат с программируемой логикой (УАПЛ)Назначение и состав УАПЛУзел памятиПроверка функционирования УАПЛ
 
>>