Информатика

 

Е.Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, Р.И. Коробков, 

К.В. Коробкова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева 

ИНФОРМАТИКА 

Учебное пособие 

5-е издание, стереотипное

Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 

2021

УДК 004  

ББК З97 

         Г 96 

Р е ц е н з е н т: 

УДК 004 
ББК З97 

ISBN 978-5-9765-1194-1      
© Колл. авторов, 2016 
© Издательство «ФЛИНТА», 2016 

профессор, кандидат педагогических наук  
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный университет» 
Г.Н. Чусавитина

Гусева Е.Н.

 Г 96       Информатика [Электронный ресурс] : учеб. пособие / 
Е.Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, Р.И. Коробков, К.В. Коробкова, И.Н. 
Мовчан, Л.А. Савельева. – 5-е изд., стереотип. – М. : ФЛИНТА, 
2021. – 260 с. 

ISBN 978-5-9765-1194-1 

В 
пособии 
рассмотрены 
разделы 
информатики, 
определяющие 
базовый 
уровень 
подготовки современных 
специалистов: 
представление 
и кодирование 
информации, 
аппаратное 
и 
программное 
обеспечение 
компьютера, 
основы 
алгоритмизации и программирования, сведения о вычислительных 
сетях и информационной безопасности. 
Учебное пособие по информатике адресовано студентам и 
преподавателям высших учебных заведений. 

_____________________________________________________________________________

Учебное издание 

Е.Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, 
Р.И. Коробков, К.В. Коробкова, 
И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева 
ИНФОРМАТИКА

Учебное пособие 

Подписано к выпуску 04.06.2021. Формат 60×88/16.
Уч.-изд. л.
Электронное издание для распространения через Интернет.

ООО «ФЛИНТА», 117342, Москва, ул. Бутлерова, д. 17-Б, офис 324. 
Тел./факс: (495)334-82-65; тел. (495)336-03-11.
E-mail: flinta@mail.ru; WebSite: www.flinta.ru
_____________________________________________________________________

Оглавление 
§ 1. Основные понятия информатики......................................................6 
1.1. Информатика – наука об информации..................................................6 
1.2. Носители информации вещество и поле.............................................10 
1.3. Сообщения, данные, сигнал.................................................................11 
1.4. Свойства информации..........................................................................12 
1.5. Передача информации..........................................................................15 
1.6. Представление информации в памяти  компьютера..........................17 
1.7. Измерение информации .......................................................................21 
1.8. Системы счисления ..............................................................................27 
1.9. Перевод чисел из  позиционных систем счисления в десятичную 
систему .........................................................................................................32 
1.10. Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную, 
восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления......................33 
1.11. Перевод чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную и 
шестнадцатеричную системы.....................................................................34 
1.12. Перевод дробных чисел из десятичной системы счисления в 
двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную системы счисления.....37 
§ 2. Логические основы персонального компьютера..........................40 
2.1. Логические операции и функции ........................................................41 
2.2. Запись данных и команд в памяти компьютера.................................43 
2.3. Логический элемент компьютера........................................................44 
2.4. Таблица истинности .............................................................................45 
2.5. Логический синтез переключательных схем......................................46 
2.6. Основные законы алгебры логики ......................................................49 
§ 3. Аппаратное обеспечение компьютера ............................................51 
3.1. Поколения вычислительной техники..................................................51 
3.2. Архитектура ЭВМ ................................................................................53 
3.3. Принципы работы компьютера по Д. Нейману .................................54 
3.4. Основные элементы персонального компьютера..............................55 
3.5. Процессор..............................................................................................56 
3.6. Запоминающие устройства..................................................................59 
3.7. Внутренняя память ...............................................................................59 
3.8. Внешние запоминающие устройства..................................................62 
3.9. Периферийные устройства компьютера.............................................67 
3.10. Шинная архитектура компьютера.....................................................69 
§ 4. Программное обеспечение ЭВМ ......................................................75 
4.1. Системное программное обеспечение ................................................76 
4.2. Операционная система.........................................................................77 
4.3. Прикладное программное обеспечение..............................................81 
4.4. Инструментарий технологии программирования..............................82 
4.5. Файловая система. Операции с файлами............................................87 
4.6. Организация хранения файлов ............................................................88 

4.7. Путь к файлу .........................................................................................90 
§5. Моделирование ....................................................................................94 
5.1. Моделирование как метод познания...................................................97 
5.2. Виды моделирования..........................................................................100 
5.3. Этапы моделирования ........................................................................101 
5.4. Материальные модели........................................................................106 
5.5. Информационные модели..................................................................107 
5.6. Компьютерные модели.......................................................................109 
5.7. Классификация моделей по области использования.......................111 
§ 6. Алгоритмизация и программирование ........................................114 
6.1. Свойства алгоритма............................................................................115 
6.2. Способы записи алгоритмов..............................................................116 
6.3. Основные алгоритмические структуры............................................117 
6.4. Исполнитель алгоритма .....................................................................118 
6.5. Линейный алгоритм............................................................................120 
6.6. Ветвление ............................................................................................121 
6.7. Циклический алгоритм.......................................................................124 
§ 7. Основные парадигмы программирования..................................129 
7.1. Формализация .....................................................................................129 
7.2. Составляющие алгоритмического языка..........................................131 
7.3. Парадигмы программирования .........................................................133 
7.4. Функциональное программирование................................................135 
7.5. Логическое программирование .........................................................136 
7.6. Процедурное  программирование .....................................................138 
7.7. Объектно-ориентированное программирование..............................139 
§ 8. Интегрированные среды программирования.............................141 
8.1. Интегрированная среда программирования.....................................141 
8.2.Этапы разработки компьютерной программы..................................142 
§ 9. Языки программирования..............................................................146 
высокого уровня ......................................................................................146 
9.1. Алфавит, синтаксис и семантика  языка  программирования.........146 
9.2. Состав компьютерной программы....................................................147 
9.3. Структурные элементы языка программирования ..........................150 
9.4. Константы и переменные...................................................................150 
9.5. Арифметическое выражение .............................................................152 
9.6. Структура  программы на языке Паскаль.........................................156 
9.7. Структуры данных..............................................................................157 
9.8. Типы данных.......................................................................................157 
9.9. Классификация типов данных...........................................................159 
Все языки программирования имеют наборы типов данных, с которыми 
может работать программист. Ниже представлена классификация типов 
данных (рис. 26).........................................................................................159 
9.10. Составные типы данных ..................................................................160 
§ 10. Классификация языков программирования.............................162 

10.1. Структурное проектирование..........................................................165 
10.2. Объектно-ориентированное программирование............................166 
10.3. Функциональное программирование..............................................173 
10.4. Логическое программирование .......................................................173 
§ 11. Системы управления базами данных .........................................177 
11.1. Классификация баз данных..............................................................179 
11.2. Иерархическая модель данных........................................................182 
11.3. Сетевая модель данных....................................................................184 
11.4. Реляционная модель данных............................................................186 
11.5. Функциональные возможности СУБД............................................188 
11.6. Производительность СУБД .............................................................189 
§ 12. Компьютерные сети .......................................................................193 
12.1. Понятие и назначение компьютерных сетей..................................193 
12.2. Классификация сетей .......................................................................193 
12.3. Локальные сети.................................................................................195 
12.4. Топология локальных сетей.............................................................200 
12.5. Программное обеспечение локальных сетей .................................205 
12.6. Среда передачи данных....................................................................207 
§ 13. Сетевые сервисы и стандарты .....................................................214 
13.1. Программы для работы в сети интернет.........................................214 
13.2. Сетевые протоколы...........................................................................215 
13.3. Подключение к компьютерной сети ...............................................220 
13.4. Система адресации в Интернет .......................................................223 
13.5. Служба доменных имен ...................................................................226 
13.6. Сервисы сети Интернет....................................................................229 
13.7. Служба WWW...................................................................................234 
13.8. Поиск информации в сети Интернет...............................................235 
13.9. Электронная почта............................................................................237 
13.10. Форматы почтовых адресов...........................................................240 
§ 14. Защита информации в вычислительных сетях ........................242 
14.1. Защита информации .........................................................................243 
14.2. Методы зашиты информации..........................................................244 
14.3. Опасности при работе в сети ...........................................................246 
14.4. Контроль сетевого трафика..............................................................248 
14.5. Компьютерные вирусы.....................................................................249 
Список литературы.................................................................................260 
 

§ 1. Основные понятия информатики 

1.1. Информатика – наука об информации 
Слово "информатика" происходит от французского слова 
Informatique, 
которое 
образовано 
из 
двух 
слов: 
information – информация и automatique – автоматика и введено во Франции в середине 60-х годов XX в., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин 
"Computer Science" – "компьютерная наука" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Эти термины являются синонимами. 
В 1978 г. международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации – массового внедрения компьютерной техники во все 
области жизни людей.  
Появление информатики обусловлено возникновением и 
распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях. 
Информатика – это комплексная техническая наука, 
которая изучает и систематизирует приемы создания, хранения, представления, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.  

До 1970-х информатика как направление развивалась в 
составе математики, электроники и других технических наук, отдельной наукой информатика была признана позднее. 
Информатика появилась благодаря развитию компьютерной 
техники, базируется на ней и совершенно немыслима без 
нее. 
Объектом информатики выступают автоматизированные информационные системы, основанные на ЭВМ и телекоммуникационной технике. Информатика изучает все стороны их разработки, проектирования, создания, анализа и 
применения. 
Предметом информатики выступает информационный ресурс (симбиоз знания и информации) – его сущность законы функционирования, механизмы взаимодействия с другими ресурсами общества и воздействия на социальный прогресс. 
Задачи информатики состоят в следующем: 

 исследование информационных процессов любой 
природы; 

 разработка компьютерной техники и создание новых 
технологий обработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов; 

 решение научных и инженерных проблем создания, 
внедрения и обеспечения эффективного использования 
компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни. 
Информация является основополагающим понятием 
и основным ресурсом  информатики как науки. Слово информация произошло от латинского “informatio”, переводится как «сведения», «осведомление», «разъяснение», и 

такое определение устраивало человечество до сороковых 
годов двадцатого века.  
Этим термином пользовались для определения чисто 
практических понятий, таких как некоторая совокупность 
знаний, сведений о конкретном предмете, явлении, событии. Такая информация носит вполне конкретный характер 
и во многих случаях не несёт в себе количественной оценки.  
Тысячелетиями слово “информация” было рядовым, ничем не выделяющимся среди десятков тысяч других слов. 
Все это долгое время человек считал себя единственным 
созданием, способным к передаче, приему и творению информации. 
Положение стало меняться с появлением кибернетики – 
науки об управлении. "Кибернетика" Н. Винера увидела 
свет в 1948 г. Она открыла людям глаза на то, что сейчас 
известно каждому – информационные процессы происходят 
в любом живом организме, начиная с амебы и вируса. Созданные человеком машины также работают под управлением информации. Любое сообщество живых существ – муравьев, пчел, рыб, птиц и, конечно, людей не может существовать без потоков информации, циркулирующих в нем.  
Вскрытие единства процессов в живом и неживом, широкое внедрение ЭВМ, стремительное нарастание информационного потока в виде газет, журналов, книг, теле- и радиотрансляций придало совершенно другое, новое значение 
слову “информация”. На современном этапе развития науки 
признано, что понятие "информация" значительно более 
ёмкое и, что очень важно, существует и вне нашего восприятия. 
Существует множество определений информации. 

Философский подход определяет информацию как 
основное универсальное свойство  материи, как атрибут 
любой материи. 
Информация – это отражение реального мира в виде 
знаков и сигналов.  
Семантический подход основан на концепции разнообразия. Количество семантической  информации, содержащейся в некотором сообщении, можно оценить степенью изменения индивидуального тезауруса под воздействием этого сообщения. Под тезаурусом в данном случае понимается, например, список слов (названий объектов и их свойств), в котором указаны смысловые связи между этими словами. 
Функциональный подход –  предполагает неразрывную связь информации с управлением, с функционированием различных автоматизированных систем. В этом случае 
не признается существование информации в неживой природе как таковой, самой по себе.  
Информация – это свойство материи или ее функция, 
поскольку материя может хранить и передавать ее, в биологии клетка ДНК хранит информацию о всем организме в 
целом (внешний вид, внутренняя структура, болезни). Неживая материя тоже может хранить информацию, например, 
геологические породы содержат сведения о процессах, которые с ними происходили раньше. 
Информация – это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы 
их представления (Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»). 

Прежде чем использовать и перерабатывать информацию ее необходимо собрать и сохранить. Перед человечеством постоянно стояла задача поиска прогрессивных средств 
передачи и обработки нарастающего потока информации.  
В истории развития цивилизации из-за кардинальных 
изменений в сфере обработки информации произошло несколько информационных революций.  
Информационными 
революциями 
называются 
этапы появления новых средств и методов обработки информации, вызвавших кардинальные изменения в обществе.  
Первая информационных революций связана с изобретением письменности 5-6 тыс. лет назад в Месопотамии, 
затем – независимо, через несколько тысяч лет в Китае, 
изобретение рукописной книги в Китае около 1300 г. до н.э. 
Затем спустя 800 лет – в Греции.  
Вторая революция произошла в связи с изобретением Иоганном Гуттенбергом печатного пресса и техники гравировки около 1450–1455 гг. Новый способ хранения информации – книгопечатание.  
Третья информационная революция (конец XIX в.) 
связана с изобретением электричества, благодаря которому 
появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.  Появление средств информационной коммуникации.  
Четвертая революция произошла в конце ХХ в. и 
связана с распространением компьютеров и Интернета. 
 
1.2. Носители информации вещество и поле 
Носителями информации могут являться любые объекты 
и системы материального мира. Материя проявляет себя 

нам либо в виде вещества, которое характеризуется массой, 
либо в виде поля, которое характеризуется энергией. Масса 
и энергия, согласно теории относительности Альберта 
Эйнштейна, связаны между собой отношением: E=mc2.  
Самый “популярный” носитель информации – электромагнитные волны, воспринимаемые человеческими органами чувств как свет и тепло. Конечными источниками информации для наших органов зрения являются исключительно электромагнитные волны. 
Сигнал является материальным носителем информации, 
которая передается от источника к потребителю. Он может 
быть дискретным и непрерывным (аналоговым). 
Сигнал называется непрерывным, если его параметры 
могут принимать любые значения в пределах некоторого 
интервала: речь, музыка, изменение напряжения, температуры, давления, скорости. 
Сигнал называется дискретным, если его параметры  
принимают конечное число значений в пределах некоторого 
интервала. Все модели реальных процессов в наших рассуждениях о них – дискретны. Мы наносим цифровую шкалу 
на столбик термометра, цифры на циферблат часов и т.д. 
Поэтому дискретные сигналы называют также цифровыми 
сигналами. 
Непрерывный сигнал может принимать бесконечное 
множество значений, а количество значений дискретного 
сигнала ограничено. 
 
1.3. Сообщения, данные, сигнал 
Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные. 

Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например ЭВМ. 
Информация – это обработанные данные, представленные в виде, пригодном для принятия решений получателем.  
Сообщение  и информация. Соответствие между сообщением и информацией не является  взаимно однозначным. Для одной и той же информации могут существовать 
различные передающие ее сообщения,  например,  сообщения  на разных языках. Одно и то же сообщение может передавать совершенно различную информацию (сообщение о 
падении самолета для близких родственников  погибшего 
имеют совсем иной смысл,  нежели для авиакомпании). 
Разные читатели из одной и той же газеты черпают  разную 
информацию, соответствующую кругу их интересов. 
Сообщение – форма представления информации в виде 
речи, текста, изображения,  цифровых данных, таблиц и т.д. 
Носитель информации – это среда для записи, хранения и передачи информации. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на 
носителях различных видов (бумага, магнитные ленты, диски и т.д.). От свойств носителя информации нередко зависят 
свойства информации, например, полнота, доступность, 
достоверность. 

1.4. Свойства информации 
Атрибутивные свойства информации 

Атрибутивные свойства информации – это свойства, 
без которых информация не может существовать.  
Неотрывность информации от физического носителя и 
языковая природа информации Важнейшими атрибутивны

ми свойствами информации являются неотрывность информации от физического носителя и языковая природа информации. Чтобы передать информацию, нужен физический носитель и язык для записи этой информации. Например, лист бумаги, на котором написан русский текст. Ту же 
самую информацию можно записать на оптический диск в 
двоичном коде.   Необходимо отметить, что информация  не 
связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным 
носителем, то есть носители и языки для одной и той же 
информации могут быть разными. 
Дискретность. Содержащиеся в информации сведения – 
дискретны, то есть характеризуют отдельные фактические данные, закономерности и свойства изучаемых объектов, которые 
распространяются в виде различных сообщений, состоящих из 
линии, составного цвета, буквы, цифры, символа, знака. 
Непрерывность. Информация имеет свойство сливаться 
с уже накопленной ранее информацией, тем самым, способствуя поступательному развитию и накоплению. В этом находит свое подтверждение еще одно атрибутивное свойство 
информации – непрерывность. 
Свойства информации являются критериями  качества 
информации. Наиболее важными свойствами информации 
являются:  
 
полезность, 
 
объективность,  
 
полнота,  
 
достоверность,  
 
адекватность,  
 
доступность, 
 
актуальность информации.