Информатика

ИНФОРМАТИКА

В.Н. ЯШИН
А.Е. КОЛОДЕНКОВА

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебника для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по основным образовательным 

программам высшего образования по направлениям подготовки бакалавриата 

(протокол № 10 от 12.10.2020)

Москва
ИНФРА-М

2021

УЧЕБНИК

УДК 004(075.8)
ББК 32.973я73
 
Я96

Р е ц е н з е н т ы:
П.К. Ланге, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Информационно-измерительная техника» Самарского государственного технического университета;
С.М. Ковалев, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» Ростовского государственного университета путей сообщения

ISBN 978-5-16-015924-9 (print) 
ISBN 978-5-16-109440-2 (online)
© Яшин В.Н., Колоденкова А.Е., 
2021

Яшин В.Н.
Я96  
Информатика : учебник / В.Н. Яшин, А.Е. Колоденкова. — Москва: 
ИНФРА-М, 2021. — 522 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — 
DOI 10.12737/1069776.
ISBN 978-5-16-015924-9 (print)
ISBN 978-5-16-109440-2 (online)
В учебнике рассмотрены основные разделы современной информатики: раздел теоретической информатики, связанный с анализом различных 
информационных моделей; раздел компьютерной техники, посвященный 
разработке общих принципов построения компьютерных систем; раздел 
программирования, посвященный рассмотрению принципов алгоритмизации и компьютерным программным средствам.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших учебных заведений, изучающих информационные технологии в рамках дисциплины «Информатика», аспирантов, преподавателей вузов и всех, кто интересуется вопросами современных информационных технологий.

УДК 004(075.8)
ББК 32.973я73

Предисловие

Учебник создан на основе курса лекций и практических занятий 
по информатике и информационным технологиям, прочитанных 
авторами на протяжении нескольких лет в Самарском государственном техническом университете.
Основной целью учебника является доведение до студентов 
теоретических и практических сведений в области современной 
информатики, изложенных в систематизированной и доступной 
для понимания форме. Теоретические и практические разделы 
учебника основаны на положениях современной теории информации. При этом одной из основных задач, стоявших перед авторами при написании учебника, являлось доведение до учащихся 
названных положений в доступной форме, а также формирование 
у учащихся научного мировоззрения, позволяющего реализовывать 
информационный подход к процессам, происходящим в мире.
Актуальность и достаточно высокая практическая значимость 
представляемого учебника обусловлены тем, что при решении 
примеров и задач, содержащихся в книге, обучающиеся должны 
использовать различные компьютерные программы. Для каждой 
из применяемых программ приведено описание и показаны способ 
и метод реализации. Такой подход позволит сформировать у будущих специалистов убеждение в необходимости выбора оптимального соотношения между программными и аппаратными 
средствами персо нального компьютера при решении конкретной 
задачи, а также поможет приобрести навыки работы с этими программными средствами.
Учебник «Информатика» предназначен прежде всего для подготовки бакалавров по различным направлениям, но может быть 
полезен специалистам и магистрантам. Материал ориентирован 
на компетентностный подход при обучении.
В результате изучения дисциплины студент будет:
знать
 
• методики поиска, сбора и обработки информации;
 
• метод системного анализа;
уметь
 
• применять методики поиска, сбора, обработки информации;
 
• применять системный подход для решения поставленных задач;
 
• осуществлять критический анализ и синтез информации, полученной из актуальных российских и зарубежных источников;

владеть
 
• методами поиска, сбора и обработки, критического анализа 
и синтеза информации;
 
• методикой системного подхода для решения поставленных 
задач.
Учебник состоит из 12 глав.
Первая глава посвящена рассмотрению таких понятий, как информация, информационный процесс и информационная система 
с современных позиций информатики. Рассмотрены современные 
подходы к определению количества информации и единиц измерения количества информации.
Вторая глава освещает вопросы, касающиеся кодирования информации с помощью систем счисления. Рассмотрены системы 
счис ления, применяемые при компьютерной обработке информации, арифметические операции над числами в различных системах счисления и показано, как представляются числа в компьютере.
Третья глава посвящена кодированию текстовой и графической 
информации. Показаны способы кодирования и их аппаратная реализация.
В четвертой главе рассмотрены логические основы компьютерной техники: логические переменные и логические операции; 
основные законы алгебры логики и правила преобразования логических выражений; логические функции и таблицы истинности; 
логические схемы и их синтез.
Пятая глава посвящена структурной организации и аппаратным 
средствам персо нального компьютера. Рассмотрены вопросы классификации компьютеров, структуры персо нального компьютера 
и его аппаратных средств, определения состава и характеристик 
оборудования персо нального компьютера.
В шестом разделе проанализированы вопросы компьютерной 
организации данных и их обработки. Даны основные понятия информации и данных, приведены типы и структуры данных, показана организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом, рассмотрены файлы данных, файловые структуры и системы. Описаны технические средства, используемые 
в качестве накопителей информации.
Седьмая глава посвящена классификации программных средств. 
Основное внимание уделяется системному подходу при проведении классификации программных средств. Даются определения 
таких понятий, как программные средства, программное обеспечение и программный продукт. Подробно рассмотрены системное 

и прикладное программное обеспечение, а также инструментальные 
системы с современных позиций информатики.
Восьмая глава посвящена операционной системе Windows. 
В этой главе рассмотрены вопросы, связанные с общей характеристикой семейства операционных систем Windows, возможностями 
пользовательского интерфейса операционной системы Windows, 
применением стандартных и служебных программ операционной 
системы Windows, технологией обмена данными в операционной 
системе Windows и т.д.
В девятой главе рассмотрены технология создания и обработки 
текстовой информации, а также вопросы, связанные с определением 
и классификацией программ для создания и редактирования текстовой информации, форматированием текстовых файлов, вопросы 
создания и редактирования докумен тов с помощью текстового процессора Microsoft Word.
В 10-й главе рассматриваются технологии создания и обработки 
графической информации. Даны основные определения и виды 
компьютерной графики, приведена классификация компьютерных 
программ для создания и редактирования графической информации и форматы графических файлов, а также технология создания и обработки графической информации с помощью редактора Microsoft Paint.
В 11-й главе показаны компьютерные средства сжатия и защиты информации. Приводятся теоретические сведения о методах 
и средствах сжатия информации, а также соответствующие программные средства.
12-я глава посвящена основам алгоритмизации и программирования. В ней приведены основные термины и определения, основные этапы решения задач с помощью автоматизированных информационных систем обработки информации, а также основные 
способы описания алгоритмов и алгоритмические структуры. Рассмотрены вопросы, связанные с программированием на языке высокого уровня Visual Basic.NET в интегрированной среде Microsoft 
Visual Studio.
В конце каждой главы размещены контрольные вопросы, а к отдельным темам даны упражнения для самостоятельного выполнения, которые также могут быть использованы при проведении 
практических и лабораторных занятий по курсу информатики.

Глава 1. 
ИНФОРМАЦИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
ПРОЦЕССЫ И СИСТЕМЫ

1.1. ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ

Термин «информатика» (нем. Informatik) введен немецким 
ученым в области кибернетики, профессором университета 
в г. Карлсруэ К. Штейнбухом в 1957 г. Позднее, в 1962 г., французский инженер-физик и программист, профессор Гарвардского 
университета (США) Ф. Дрейфус ввел понятие «информатика» 
(фр. informatique). Термин «информатика» является акронимом, 
поскольку образован был путем слияния слов — начала «информация» (information) и конца «автоматика» (automatique) 
и означал дословно на русском языке «информационная автоматика» (автоматизация). В англоязычных странах французскому 
слову informatique соответствует синоним computer science (наука 
о компьютерной технике). В СССР термин «информатика» введен 
в 1968 г. советскими учеными А.И. Михайловым, А.И. Черным 
и Р.С. Гиляровским. В России это понятие утвердилось с момента 
принятия соответствующего решения в 1983 г. на сессии годичного 
собрания Академии наук СССР об организации нового отделения 
информатики, вычислительной техники и автоматизации.
Информатикой стала называться комплексная наука, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, 
функционирования основанных на электронных вычислительных 
машинах (ЭВМ) систем переработки информации, их применения 
и воздействия на различные области социальной практики, а также 
учебная дисциплина, которая стала преподаваться в школах СССР 
с 1 сентября 1985 г., а затем и в вузах. Преподавание дисциплины 
«Информатика» в школах совпало с выходом учебника академика 
А.П. Ершова «Основы информатики и вычислительной техники». 
Здесь также можно заметить, что 4 декабря в нашей стране отмечается День российской информатики, поскольку в этот день в 1948 г. 
Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению 
передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал изобретение № 10475, принадлежащее И.С. Бруку и Б.И. Рамееву, под названием «цифровая электронная вычислительная машина».

Между наукой «Информатика» и учебной дисциплиной «Информатика» существуют сходство и различие, которые лежат 
в плоскости решаемых ими задач. Для информатики как науки 
основными задачами являются разработка теоретических положений на основе принятой аксиоматики, т.е. системы начальных положений и аксиом, и экспериментальная проверка этих положений. 
Для информатики, являющейся учебной дисциплиной, основная 
задача состоит в разработке методик доведения до учащихся этих 
положений в доступной форме и формирования у учащихся научного мировоззрения, позволяющего реализовать информационный 
подход к исследованию мира.
В процессе развития информатики как науки изменялись и ее 
определения, что связано с большой трудностью ее однозначного 
определения, и в конечном счете это привело к тому, что определения стали заменяться соответствующими понятиями.
Приведем несколько определений понятия «информатика», отражающих определенные этапы ее развития:
 
• техническая наука о системах и средствах обработки информации при помощи ЭВМ;
 
• фундаментальная естественная наука, изучающая процессы передачи и обработки информации (академик А.П. Ершов (1986));
 
• общенаучная дисциплина, изучающая законы, процессы, методы 
и средства преобразования и распространения информации 
в природе и обществе, в том числе при помощи технических 
систем (профессор К.К. Колин (1990));
 
• фундаментальная наука и общеобразовательная дисциплина 
(Конгресс ЮНЕСКО (1996));
 
• фундаментальная наука об информационных процессах в природе и обществе, комплексное междисциплинарное направление 
(Институт проблем информатики РАН (2006)).
Каждое из представленных понятий имеет право на существование, поскольку все они являются следствием общей проблемы 
терминологий, которая была и остается одной из самых актуальных 
в любой науке, в том числе и в информатике. Это объясняется 
во многом тем, что в настоящее время эволюция информатики 
как науки связана в значительной мере с развитием понятийного 
аппарата, в частности с попытками уточнения основных понятий 
информации и информатики и с разработкой методов и средств 
для количественной оценки информации. Как отмечено в работе 
О.А. Акулова и Н.В. Медведева, весьма перспективным может оказаться, в частности, понимание информатики как смежной науки 

об информации и информационном взаимодействии в различных 
предметных областях1.
В этом отношении информатика связана с рядом наук: электроникой, радиотехникой, семиотикой, кибернетикой и т.д. Однако 
наиболее близко информатика связана с кибернетикой в плане 
формирования основных понятий. Это, во-первых, объясняется 
тем, что информатика развивалась в значительной мере в недрах 
кибернетики, более ранней науки, фактически на единой технической базе — вычислительной технике, средствах связи и передачи 
данных. Во-вторых, кибернетика, являясь наукой об общих законах 
и закономерностях управления и связи, объективно была вынуждена заниматься вопросами использования информации в интересах управления2. Исходя из этого дадим определение основных 
понятий информатики с учетом понятий в области кибернетики, 
которые сведем в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Основные 
понятия
Кибернетика
Информатика

Определения
Наука об общих законах 
и закономерностях управления и связи в сложных 
системах различной природы

Наука об информации 
и реализации информационных процессов с помощью 
соответствующих технических средств

Объекты исследования
Управление, процессы 
управления
Информация, информационные процессы

Предметы 
исследования

Системы и технологии 
управления
Информационные системы 
и технологии

Понятия
Управление, процессы 
управления, система управления, обратная связь, 
модель, информация, технологии управления

Информация, информационные процессы, системы, 
технологии, модель

Основные 
задачи
Анализы и синтез технологий и систем управления
Создание информационных 
технологий и информационных систем

1 
Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика: базовый курс: учеб. пособие. М.: 
Омега-Л, 2005.
2 
Савицкий Н.И. Экономическая информатика: учеб. пособие. М.: Экономистъ, 2004.

Таким образом, информатика является наукой, у которой нет 
единого определения, по это му его заменяют понятиями. Эти понятия формулируют ученые исходя из собственных взглядов 
на информатику.
Основными составляющими современной информатики являются:
 
• теоретическая информатика посвящена разработке теоретических положений, связанных с созданием и анализом различных информационных моделей, описывающих состояние 
информационного поля с использованием различных инструментов познания, в основном математических;
 
• компьютерная техника занимается разработкой общих принципов построения компьютерных систем — архитектуры, 
принципов функционирования и взаимодействия технических 
устройств;
 
• программирование — часть информатики, в которой разрабатываются принципы алгоритмизации и компьютерные программные средства.
Объектами приложений информатики являются самые различные области практической деятельности человека, где она является теоретической основной для разнообразных информационных 
технологий, применяемых обществом в экономике, медицине, телевидении, образовании и т.д. При этом под информационными технологиями будем понимать совокупность методов, средств и производственных процессов, используемых обществом для реализации 
информационных процессов. Основная задача, решаемая с помощью информационных технологий — повышение производительности труда в любой сфере человеческой деятельности.
Информационные технологии, применяемые в различных областях практической деятельности человека, имеют сходства 
и различия. Общим для них является то, что все они базируются 
на науке информатике, а различия между ними определяются предметной областью, где они используются.

1.2. ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ, ИНФОРМАЦИОННОГО ПОЛЯ, 
ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОЦЕССА 
И ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Понятия «информация», «информационный процесс» и «информационная система» являются основополагающими в курсе 
информатики, по это му формирование этих понятий было и остается сложной проблемой, связанной в первую очередь с различ

ными мировоззренческими подходами (религиозными, научными 
и т.д.) к решению этой проблемы как отдельных авторов, так 
и представителей различных научных направлений и школ. Информация как научная категория является предметом изучения 
многих научных дисциплин: философии, информатики, кибернетики, физики, биологии и т.д. Информация, материя, энергия 
являются базовыми научными категориями, для которых не существует строгих научных определений, по это му их заменяют 
соответствующими понятиями и попытки выразить одно базовое 
понятие через другое нельзя считать успешными. Информация 
(informatio — сведение, ознакомление, разъяснение) — это то, 
что присуще человеческому сознанию и общению и не отражает 
того многообразия свойств информации, которое проявляется 
не только на уровне общения между людьми, но и на уровне 
живой и неживой природы, включая и технические устройства, 
созданные человеком.
Существует достаточно много различных определений понятия 
информации, но ни одно из них не может быть принято в качестве 
основного, поскольку все они отражают только отдельные свойства 
информации, к которым можно отнести:
 
• дуализм, свойство информации, которое характеризует ее двойственность, с одной стороны она объективна, так как не зависит 
от воспринимаемого ее объекта, с другой — субъективна, так как 
может трактоваться субъектами по-разному;
 
• достоверность, свойство информации, которое характеризует 
степень соответствия информации реальному объекту с заданной точностью;
 
• адекватность, свойство информации, которое устанавливает соответствие создаваемого с помощью информации образа реальному объекту, процессу или явлению, и т.д.
Этот ряд свойств может быть продолжен. Однако здесь наиболее важным представляется отметить следующее: совокупность 
свойств информации, характеризующих степень ее соответствия 
потребностям пользователей, называется качеством информации1.
Поэтому целесообразным представляется при определении понятия информации использовать подход, нашедший применение 
в теории информации и основанный на введении соответствующих 
ограничений на количество свойств информации, проявляющихся 
при взаимодействии объектов, организованных в систему.

1 
Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика: базовый курс: учеб. пособие. М.: 
Омега-Л, 2005.