Информатика I

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ 
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) 
 

ФАКУЛЬТЕТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ (ФДО) 
 

 

 

И. Л. Артёмов, А. В. Гураков, 

О. И. Мещерякова, П. С. Мещеряков, Д. С. Шульц 

 

 

 

 
 

ИНФОРМАТИКА I 
 

 

 

 

 

 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

Томск 

2015 

УДК
004(075.8) 
ББК 
32.97я73 
 
И 741 
 

Рецензенты: 
Миньков Л. Л., д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры 
математической физики Национального исследовательского 
Томского государственного университета; 
Кручинин В. В., д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой 
прикладной математики и информатики ТУСУР. 
 
И 741 
Информатика I : учебное пособие / И. Л. Артёмов, А. В. Гураков, 
О. И. Мещерякова, П. С. Мещеряков, Д. С. Шульц. – Томск : ФДО, 
ТУСУР, 2015. – 234 с. 
 

Информатика – это наука об организации процессов получения, хранения, 

обработки и передачи информации в системах различной природы. Информатика также изучает возможность автоматизации информационных процессов 
компьютерными средствами. В данном курсе представлены основы информатики, раскрыты технологии и инструменты сбора, обработки, хранения, поиска 
и передачи информации с использованием современного технического аппарата, общие вопросы информационной безопасности. 
 
 
 
 
 
 
© Артёмов И. Л., 
Гураков А. В., 
Мещерякова О. И., 
Мещеряков П. С., 
Шульц Д. С., 2015 
© Оформление. 
ФДО, ТУСУР, 2015 

Оглавление 
Введение ............................................................................................................ 7 
1 Основные понятия информатики ........................................................... 10 
1.1 Что такое информатика? ..................................................................................... 10 
1.2 Информация ............................................................................................................. 12 
1.3 Свойства информации.......................................................................................... 14 
1.4 Данные и методы их воспроизведения и обработки ................................. 18 
2 Кодирование информации ........................................................................ 24 
2.1 Системы счисления ............................................................................................... 25 
2.2 Кодирование целых чисел .................................................................................. 35 
2.3 Кодирование вещественных чисел .................................................................. 41 
2.4 Единицы измерения данных .............................................................................. 45 
2.5 Кодирование текстовой информации ............................................................. 46 
2.6 Кодирование графической информации ....................................................... 50 
2.7 Кодирование звуковой информации ............................................................... 53 
3 Вычислительная техника ......................................................................... 56 
3.1 История развития вычислительной техники ............................................... 56 
3.1.1 Первое поколение (1945–1955 гг.): электронные лампы ................ 60 
3.1.2 Второе поколение (1955–1965 гг.): транзисторы ............................... 61 
3.1.3 Третье поколение (1965–1974 гг.): интегральные схемы ............... 62 
3.1.4 Четвертое поколение (с 1975г.): большие и сверхбольшие 
интегральные схемы .................................................................................... 63 
3.2 Классификация компьютеров ........................................................................... 64 
3.3 Архитектура ЭВМ ................................................................................................. 70 
3.4 Устройство персонального компьютера ....................................................... 72 
3.4.1 Центральный процессор .............................................................................. 73 
3.4.2 Материнская плата ........................................................................................ 75 
3.4.3 Устройства памяти ........................................................................................ 76 
3.4.4 Корпус системного блока ........................................................................... 83 
3.4.5 Видеокарта ....................................................................................................... 85 
3.5 Устройства вывода информации ...................................................................... 88 
3.5.1 Мониторы ......................................................................................................... 88 
3.5.2 Принтеры .......................................................................................................... 94 
3.6 Устройства ввода информации ......................................................................... 99 
3.6.1 Клавиатура ....................................................................................................... 99 

3.6.2 Манипулятор «мышь» ............................................................................... 103 
3.6.3 Сканеры ........................................................................................................... 105 
4 Программное обеспечение компьютера .............................................. 108 
4.1 Классификация программного обеспечения.............................................. 108 
4.2 Базовое программное обеспечение ............................................................... 112 
4.3 Операционные системы ..................................................................................... 113 
4.3.1 Представление данных в виде файлов и каталогов ........................ 115 
4.3.2 Базовые понятия операционных ............................................................ 118 
4.3.3 Виды операционных систем .................................................................... 121 
4.3.4 Операционная система Windows ........................................................... 123 
4.3.5 Операционная система Linux .................................................................. 127 
4.3.6 Операционная система MAC OS ........................................................... 128 
4.3.7 Операционные системы для мобильных устройств........................ 129 
4.4 Служебные программы ...................................................................................... 131 
4.4.1 Стандартные утилиты Windows ............................................................. 132 
4.4.2 Архиваторы .................................................................................................... 134 
4.5 Прикладное программное обеспечение ....................................................... 135 
4.5.1 Офисные программы .................................................................................. 136 
4.5.2 Текстовые редакторы и процессоры ..................................................... 138 
4.5.3 Графические редакторы ............................................................................ 139 
5 Сети ЭВМ ................................................................................................... 142 
5.1 Общие сведения ................................................................................................... 142 
5.2 Назначение и применение компьютерных сетей ..................................... 145 
5.3 Классификация сетей ......................................................................................... 147 
5.3.1 По технологии передачи ........................................................................... 147 
5.3.2 По территориальной распространённости ......................................... 148 
5.3.3 По способу управления ............................................................................. 150 
5.3.4 По топологии (способу организации связей) .................................... 152 
5.3.5 По типу среды передачи ........................................................................... 156 
5.3.6 По скорости передачи ................................................................................ 160 
5.4 Глобальная сеть Интернет ................................................................................ 161 
5.4.1 Историческая справка ................................................................................ 161 
5.4.2 Способы доступа в Интернет .................................................................. 163 
5.4.3 Сетевые протоколы ..................................................................................... 170 
5.4.4 IP-адрес ............................................................................................................ 174 

5.4.5 Доменные имена .......................................................................................... 178 
5.4.6 Сервисы сети Интернет ............................................................................. 180 
6 Безопасность компьютерных систем ................................................... 189 
6.1 Понятие безопасности ........................................................................................ 189 
6.2 Виды угроз ............................................................................................................. 189 
6.3 Злоумышленники ................................................................................................. 190 
6.4 Основы криптографии ....................................................................................... 191 
6.4.1 Шифрование с закрытым (симметричным) ключом ...................... 191 
6.4.2 Шифрование с открытым (несимметричным) ключом ................. 192 
6.4.3 Цифровые подписи ..................................................................................... 192 
6.5 Аутентификация пользователей ..................................................................... 193 
6.5.1 С использованием пароля ......................................................................... 193 
6.5.2 Совершенствование безопасности паролей ....................................... 194 
6.5.3 С использованием физического объекта............................................. 195 
6.5.4 С использованием биометрических данных ...................................... 195 
6.6 Атаки системы изнутри ..................................................................................... 196 
6.6.1 Троянские кони ............................................................................................ 196 
6.6.2 Фальшивые программы регистрации ................................................... 197 
6.6.3 Логические бомбы ....................................................................................... 197 
6.6.4 Потайные двери ............................................................................................ 198 
6.7 Атаки системы извне .......................................................................................... 198 
6.7.1 Как вирус причиняет ущерб .................................................................... 199 
6.7.2 Как работает вирус ...................................................................................... 199 
6.7.3 Разновидности вирусов ............................................................................. 200 
6.7.4 Как распространяются вирусы ............................................................... 201 
6.8 Антивирусы ........................................................................................................... 202 
6.8.1 Сканеры ........................................................................................................... 202 
6.8.2 Проверка целостности ............................................................................... 203 
6.8.3 Проверка поведения ................................................................................... 203 
6.9 Защита от вирусов ............................................................................................... 204 
6.10 Восстановление после вирусной атаки ..................................................... 205 
6.11 Резюме ................................................................................................................... 206 
7 Языки программирования ..................................................................... 208 
7.1 Исторический обзор ............................................................................................ 208 
7.2 Классификация языков программирования ............................................... 215 

7.3 Системы программирования ........................................................................... 216 
7.4 Какой язык программирования лучше?....................................................... 218 
Заключение ................................................................................................... 222 
Литература.................................................................................................... 223 
Глоссарий ...................................................................................................... 225 

Введение 

 
Если из-за бедности моего ума что-нибудь написано неверно или неточно – а иногда мой ум посещают 
лукавые мысли, – Вы, которых Господь благословил 
умом, чтобы понять это писание, когда читаете, благословляйте, а не проклинайте, и с Вашей помощью мои 
ошибки будут исправлены, и, может быть, Господь избавит меня от геенны в тот день, который наступит, и 
скажет: «Да воздастся Вам по делам Вашим». 
Неизвестный автор. («Приписка в октоихе1», XIV век.) 

 
В наше время от любого человека, независимо от его профессии и жизненных интересов, требуется больше самостоятельности, инициативы, профессионализма. Любой компетентный специалист должен не столько обладать 
большими знаниями, сколько уметь находить их и использовать, в том числе с 
помощью информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Познакомить с ИКТ и научить использовать их для решения различных проблем, и есть 
задача дисциплины «Информатика». 
История появления и развития информатики берет свое начало в 50-х годах XX столетия. Именно в этот период родилась наука кибернетика. Новая 
дисциплина развивалась. Охватывала все больше направлений в науке и технике. Но со временем, совокупность научных направлений, которые она в себя 
включала, стали называть другим словом – «информатика» [1]. 
В 60-х годах XX столетия появились два научных направления, которые 
назывались одним и тем же термином – «информатика». Одно из них пришло 
на смену дисциплине, которая занималась теорией научной информации. Появление второго направления связано с развитием вычислительной техники. 
Таким образом, длительное время просуществовали две разные научные 
дисциплины, для обозначения которых использовался один и тот же термин. 
Однако обе науки имели большие и быстро увеличивающиеся области пересечения, что, конечно же, не могло не привести к их объединению. 

                                           
1 Книга церковных песнопений. 

В наше время информатика развивается в трех направлениях: техническая, социальная и биоинформатика. Без данного предмета не может обойтись 
ни среднее образование, ни высшее. При этом основной упор делается на техническую (прикладную) информатику, которая изучает принципы и методы 
функционирования технических средств: вычислительной техники, средств телекоммуникаций, организационной техники. 
Первая часть курса «Информатика» разбита на семь частей. 
В первой и второй главах определяется понятие информации и её свойства. Рассказывается о способах кодирования различной информации. 
В третьей главе вы познакомитесь с историй развития вычислительной 
техники, устройством персонального компьютера, видами и назначением периферийных устройств. 
Четвертая глава посвящена описанию программного обеспечения, которое необходимо для работы компьютера. 
Глава пятая посвящена компьютерным сетям – их назначению, классификации. Здесь также рассмотрены основные принципы работы глобальной сети 
Интернет, рассказано про зарождение и становление данной сети, а также о её 
сервисах. 
Шестая глава посвящена вопросам защиты информации. 
В седьмой главе описана история появления языков программирования и 
приведена их классификация. 
Дисциплина «Информатика» является базовой. Для ее изучения достаточно знаний, опирающихся на материал школьных курсов информатики и математики. 
 
Соглашения, принятые в учебном пособии 
Для улучшения восприятия материала в данном пособии используются 
следующие пиктограммы и специальное выделение важной информации. 
 ·····························································  
Эта пиктограмма означает определение или новое понятие. 
 ·····························································  
 ·····························································  
Эта пиктограмма означает «Внимание». Здесь выделена важная информация, требующая акцента на ней. Автор здесь может по

делиться с читателем опытом, чтобы помочь избежать некоторых 
ошибок. 
 ·····························································  
 ·····························································  
Эта пиктограмма означает цитату. 
 ·····························································  

 ························  
 Пример  ··························  

Эта пиктограмма означает пример. Автор может привести практический 
пример для пояснения и разбора основных моментов, отраженных в теоретическом материале. 
 ·······································································  

 ·························  
 Выводы  ························  

Эта пиктограмма означает выводы. Здесь автор подводит итоги, обобщает 
изложенный материал или проводит анализ. 
 ·······································································  
 ·····························································  
Контрольные вопросы по главе 

 ·····························································  

1 Основные понятия информатики 

 
1.1 Что такое информатика? 
Информатика1 – это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, 
передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности [3–7]. 
Термин «информатика» широко распространен в ряде стран Восточной 
Европы. В то же время, в большинстве стран Западной Европы и США распространен другой термин – «Computer science», что означает буквально «компьютерная наука». 
Информатика – дисциплина развивающаяся. Это является очень существенным фактом. Если математикой, физикой или биологией человечество занимается несколько веков, то об информатике заговорили только в середине 
XX века, когда на смену механическим средствам обработки информации пришли электронные. Они позволяли во много раз сократить время сбора, обработки и передачи информации. Это явилось началом новой технологии – компьютерной. Можно считать, что с этого времени появилась наука информатика.  
Сам термин «информатика» появился в начале 60-х гг. (точнее в 1962 г.) 
практически одновременно во Франции (Ф. Дрейфус) и в нашей стране 
(А. А. Харкевич). В 1963 г. в журнале «Известия вузов. Электромеханика», 
№ 11 была опубликована статья Ф. Е. Темникова «Информатика» [1, 8]. В ней 
была сделана попытка определить состав интегральной науки об информации 
как совокупности трех составных частей – теории информационных элементов, 
теории информационных процессов и теории информационных систем. Однако, 
впоследствии закрепился французский (более узкий) вариант трактовки термина «информатика» (от французского informatique) как науки об ЭВМ и их применении. 
Все же первоначально под информатикой у нас понимали науку, связанную, прежде всего, с научной или научно-технической информацией и определяли как «научную дисциплину, изучающую структуру и общие свойства науч
                                           
1 Informatique (франц.) происходит от двух французских слов information 
(информация) и automatique (автоматика).