Информационные технологии. Специальные информационные технологии

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
__________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
А.В. ГРИДЧИН 
 
 
 
ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
ТЕХНОЛОГИИ 
 
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ 
ТЕХНОЛОГИИ 
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2020 

УДК 621.382-181.48 (075.8) 
Г 836 
 
Рецензенты: 
канд. физ.-мат. наук, доцент Б.К. Богомолов 
канд. техн. наук, доцент Д.Н. Цветков 
 
Работа подготовлена на кафедре ППиМЭ  
и утверждена Редакционно-издательским советом университета  
в качестве учебно-методического пособия для студентов,  
обучающихся по программам подготовки бакалавров  
специальностей 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника»  
и 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника» 
 
 
Гридчин А.В. 
Г 836  
Информационные технологии. Специальные информационные технологии: учебно-методическое пособие / А.В. Гридчин. – 
Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. – 56 с. 

ISBN 978-5-7782-4173-2 

Настоящее учебно-методическое пособие является продолжением 
учебно-методического пособия «Информационные технологии. Базовые информационные технологии». Его целью является знакомство 
студентов с графическими компьютерными пакетами, мультимедийными технологиями, а также средой моделирования электрических 
схем. 
Рассматривается методическое обеспечение для выполнения второго цикла лабораторного практикума, а также применение специальных технологий для подготовки научного доклада по заданной теме. 
В учебно-методическом пособии даются пошаговые инструкции к 
выполнению всех работ с опорой на специализированные учебные пособия. Оно будет полезно начинающим преподавателям информатики 
в качестве пособия, позволяющего организовать их работу.  
 
 
УДК 621.382-181.48 (075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-4173-2 
© Гридчин А.В., 2020 
 
© Новосибирский государственный 
 
технический университет, 2020 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
1. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ .......................... 4 
1.1. Общие сведения ........................................................................................... 4 
1.2. Общая цель и содержание практикума ...................................................... 7 
1.3. Порядок выполнения практикума .............................................................. 9 
1.4. Содержание отчета .................................................................................... 12 
1.5. Вопросы и практические задания на защиту ........................................... 12 
1.5.1. Работа с растровой графикой.......................................................... 12 
1.5.2. Работа с векторной графикой ......................................................... 14 
1.5.3. Работа с базами данных .................................................................. 15 
1.5.4. Создание электронных презентаций .............................................. 17 
1.5.5. Знакомство с командным режимом ОС ......................................... 18 
1.5.6. Знакомство со средой схемотехнического моделирования ......... 20 
1.5.7. Моделирование электрических схем ............................................. 22 
1.6. Некоторые общие сведения по схемотехнике ......................................... 23 
1.6.1. Элементы электрических цепей ..................................................... 24 
1.6.2. Методы анализа электрических цепей ........................................... 30 
2. ВВЕДЕНИЕ В МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. .............................. 33 
2.1. Общие сведения ......................................................................................... 33 
2.1.1. Подготовка устного доклада ........................................................... 34 
2.1.2. Подготовка стендового доклада ..................................................... 36 
2.2. Общие требования к содержанию работы ............................................... 37 
2.3. Порядок выполнения работы .................................................................... 40 
2.4. Общие требования к оформлению работы .............................................. 41 
2.5. Рекомендуемый регламент выполнения работы ..................................... 47 
2.6. Порядок сдачи отчета и защиты курсовой работы ................................. 47 
2.7. Часто задаваемые вопросы (FAQ) ............................................................ 48 
2.8. Типовые задания для выполнения курсовой работы .............................. 51 
Материалы для курсовой работы .................................................................... 55 
Библиографический список ................................................................................. 56 
 

1. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ  
ТЕХНОЛОГИИ 

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

Современное общество, становясь информационным, все более задействует в своем обиходе компьютерные технологии, постепенно заменяя ими традиционные. Компьютер из инструмента для вычислений 
постепенно превратился в инструмент для создания виртуальной реальности. Виртуальная реальность – это компьютерный «мир», в котором практически те же, что и в реальности, краски, звуки, ощущения и 
который можно в отличие от реального создавать по своему усмотрению, было бы на то желание и воля того, кто будет его создавать. 
Моделирование виртуальной реальности – это процесс, упирающийся в конечном итоге в технические средства создания и обработки 
изображений, а также в технические средства обработки звука. Исторически эти средства были на весьма примитивном уровне. Первый 
советский ПК «Электроника-60» (1984 г.), который можно было собрать самому, представлял собой, по сути, приставку, аналогичную 
современным игровым приставкам. В качестве жесткого диска выступал обычный кассетный магнитофон, программы хранились на кассетах, записывались при помощи магнитной головки, а в качестве дисплея выступал обычный черно-белый телевизор типа «Юность» с диагональю 14 дюймов. Процессор такого ПК представлял собой вычислительный блок небольшого размера, который вместе с блоком питания и сенсорной клавиатурой (впервые в широкой практике!) представлял собой единое устройство. На этом ПК можно было создавать 
несложные программы на алгоритмических языках, в том числе игровые программы. Однако поскольку возможности такого ПК были 
крайне ограничены, игровые программы тоже были несложными.  
В частности, именно тогда в Советском Союзе была разработана  

и реализована впоследствии широко известная и популярная во всем 
мире игровая программа «Тетрис», написанная на алгоритмическом 
языке Паскаль (разработчики Алексей Пажитнов и Вадим Герасимов, 
СССР). Американские специалисты того времени признали эту программу одной из лучших в мире. Следует также заметить, что алгоритмический язык Паскаль и термин «виртуальная реальность» тесно 
связаны между собой, так как оба они имеют отношение к шведскому 
программисту Никлаусу Вирту, разработавшему этот язык.  
Возможности процессоров росли, и спектр различных игр, предлагаемых пользователю, существенно расширился. Советские компьютерные сети распределенных вычислений, созданные по стандарту 
КАМАК (англ. CAMAC), разработанному Европейским комитетом по 
стандартам в ядерной электронике (ESONE), позволяли производить 
вычисления с достаточно высокой скоростью. Эта скорость превышала 
на практике скорость обработки информации, реализованную в ПК 
производства компании IBM, содержащих процессоры Intel 286 и Intel 
386. Лишь процессоры Intel 486 сравнялись по мощности с советскими 
вычислительными сетями КАМАК, а процессоры Intel Pentium превзошли их. Однако уже в 1988 г. на компьютерах сети КАМАК пользователю были доступны различные игровые программы с поддержкой 
компьютерной графики, в частности шахматы. Другим примером таких программ стал прототип современной сетевой игры World of 
Tanks, называвшийся в 1989 г. в СССР «Ирано-иракская война» и реализованный для сетей КАМАК. 
Возможности процессоров, обрабатывающих компьютерную графику и звук, продолжали расти, и в 1990-х годах в СССР и далее в России появились такие компьютерные игры, как «Prince of Persia» (разработчик Джордан Мекнер, США) и «Super Mario» (разработчик 
Сигэру Миямото, Япония). Однако функция озвучивания компьютерных игр была доступна уже на ПК компании IBM с процессорами Intel 
386 (игра «F-117», моделирующая полет на американском истребителе 
«Фантом», некоторое время запрещенная в СССР по политическим 
соображениям). Ближе к концу 1990-х годов компьютерная графика 
стала трехмерной (3D), что позволило увеличить реальность создаваемых изображений. 
Первоначально компьютерная графика обрабатывалась центральным процессором (ЦП) ПК, поскольку его возможностей хватало для 
этого. С этой целью в состав ПК IBM PC («персональный компьютер 
IBM») исторически входила видеокарта. Первая видеокарта имела 

название CGA (Color Graphics Adapter, цветной графический адаптер), 
она была выпущена компанией IBM в 1981 г. и имела 16 килобайт видеопамяти, 16 цветов и максимальную глубину изображения 4 бита  
(24 = 16). Эта видеокарта поддерживала два графических режима: с 
низким разрешением (320×200 пикселов) и с высоким разрешением 
(640×200 пикселов). 
Заметим, что пикселом (или пикселем, англ. Pixel, сокращение от 
picture cell, элемент изображения) называют минимальный по размеру 
элемент изображения на экране ПК, окрашенный в один цвет. Физически пиксел представляет собой элемент прямоугольной формы, размер 
которого зависит от разрешения видеокарты и размера экрана ПК. 
Прникая еще глубже в физику работы дисплея ПК, нужно сказать, что 
современные дисплеи ПК имеют несколько основных цветов, а 
остальные получаются смешиванием основных. В частности, палитра 
RGB (red + green + blue, «красный, зеленый, синий») имеет три основных цвета и три световых луча, сводимых при помощи электронной 
оптики в одну точку на экране. Из физики известно, что длина волны 
упомянутых лучей различна (наибольшей длиной волны обладает 
красный свет). Поэтому и размеры цветных прямоугольников, сводимых при помощи электронной оптики в одну точку, тоже будут различны, однако при правильной синхронизации изображения это различие неразличимо для глаза. 
Следующим стандартом видеокарты стал стандарт EGA (Enhanced 
Graphics Adapter, усовершенствованный графический адаптер). Эта 
видеокарта также была 16-цветной, но поддерживала расширенные 
графические режимы (640350, 640400 и 640480 пикселов). Последний стандарт разрешения стал на долгое время основным. В 1987 г. 
видеокарта EGA была замещена видеокартой VGA (Video Graphics Array, матрица для видеографики). Этот стандарт видеокарты характерен 
заменой цифрового видеосигнала на аналоговый. Это было сделано в 
целях сокращения числа проводов в шинах. В стандарте VGA существенно расширена видеопамять (256 кБ), она разделена на четыре 
цветовых слоя по 64 кБ каждый. Разъем VGA отличается от разъема 
EGA количеством выводов (9 в EGA и 15 в VGA), который не менялся 
15 лет (до появления разъемов DVI и HDMI). Важным моментом является то, что в стандарте VGA увеличено количество цветов до  
643 = 262 114, улучшившее качество графики и открывшее новые возможности. 

Следующим шагом в развитии компьютерной графики – важнейшим 
для создания виртуальной реальности – стал переход к видеоадаптерам 
SVGA (Super Video Graphics Array). В этих видеоадаптерах резко увеличено количество используемых цветов до 2563 = 16 777 216, означающее, что в данном стандарте видеоадаптера используется палитра цветов RGB, причем каждый цвет кодируется одним байтом (8 бит). Палитра, состоящая из 256 оттенков каждого из трех основных цветов, 
получила название True Color (истинный цвет), поскольку столь значительное количество оттенков находится на уровне разрешающей способности глаз обычного человека. 
Работа с таким большим количеством оттенков потребовала также 
и развития мощности самого видеоадаптера. Мощности самого ЦП 
уже не хватало, поэтому уже в конце 2000-х годов видеокарты стали 
оснащаться отдельным видеопроцессором, задачей которого была 
только работа с видео- и компьютерной графикой. В свою очередь, это 
потребовало отдельной системы охлаждения видеопроцессора, поэтому с конца 2000-х годов видеокарта, по сути, превратилась в отдельный компьютер в составе ПК. Таким образом, работа с видео- и компьютерной графикой вышла в настоящее время на самое острие технического прогресса в области компьютерной техники. Создаваемая ПК 
виртуальная реальность оказалась столь близкой по уровню восприятия к естественной реальности, что это привело к возникновению психологической зависимости человека от мира компьютерных игр. Кроме того, современные художники и композиторы, а также ученые, дизайнеры, конструкторы в значительной мере перешли на компьютерные технологии рисования, черчения, конструирования, создания музыки. Изучение основ специальных компьютерных технологий, изложенное ранее, позволит вам не только прикоснуться к увлекательному 
и познавательному виртуальному миру, но в будущем, возможно, самому приложить усилия к его созданию. 

1.2. ОБЩАЯ ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИКУМА 

Общей целью цикла лабораторного практикума, представленного в 
данном разделе, является знакомство с информационными технологиями, направленными на решение специальных задач в различных областях знаний, при помощи различных специализированных программных продуктов. 

Поскольку список задач, решаемых при помощи специализированных программных продуктов очень обширен и разнообразен, в данном 
цикле лабораторных работ представлены лишь некоторые из таких 
продуктов.  
Состав второго цикла лабораторного практикума следующий. 
1. Работа с растровой графикой. 
2. Работа с векторной графикой. 
3. Работа с базами данных. 
4. Создание электронных презентаций. 
5. Знакомство с командным режимом ОС. 
6. Знакомство со средой схемотехнического моделирования. 
7. Моделирование электрических схем. 
Работа с растровой графикой предполагает освоение первичных 
навыков работы в среде Adobe Photoshop CS5 или более поздней, в том 
числе: освоение приемов цветовой коррекции, ретуши, выделения 
изображений, работы со слоями и фильтрами.  
Работа с векторной графикой предполагает знакомство со средой 
Corel Draw X5 или более поздней и включает в себя: создание и коррекцию кривых различного профиля, а также построение технического 
чертежа. Последнее включает в себя: создание линий различного вида, 
создание областей, объединение их друг с другом, наложение штриховки и другие приемы для создания чертежей. 
Работа с базами данных подразумевает знакомство с приложением 
Microsoft Access, предназначенным для создания и редактирования баз 
данных. В работе отрабатываются навыки ввода информации в базу 
данных в режиме конструктора, создания связей между таблицами, 
поиска в созданной базе данных информации по запросу, создание запросов с параметром и итоговых запросов. 
Работа по созданию электронных презентаций направлена на отработку умений и навыков по рациональному использованию ресурса 
презентации, рациональному подбору информации и расположению ее 
на слайдах, отработке приемов навигации по презентации. Реализуется 
эта работа в приложении Microsoft PowerPoint либо может быть реализована в среде Libre Office. 
Работа с командной строкой операционной системы Windows 
направлена в основном на выработку у пользователя умения работать с 
Windows «вслепую», без привычных программ навигации типа «Проводник», а также более ранних типа Norton Commander или аналогичных ей. Кроме этого в работе отрабатываются навыки системного ад

министрирования компьютерных сетей, в частности при помощи команд ping и tracert. Эти команды позволяют получать отклик от серверов ГКС «Интернет» и определять, таким образом, наличие или отсутствие связи на тех или иных участках сети. 
Наконец, практикум в среде схемотехнического моделирования  
MicroCap 8 или более поздней позволяет научиться рисовать и анализировать различные электронные схемы, состоящие из стандартных 
элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей, диодов, транзисторов, источников питания и т.д.). Эти работы также позволяют 
научиться получать вольт-амперные, амплитудно-частотные и фазовочастотные характеристики (ВАХ, АЧХ и ФЧХ), проводить анализ переходных процессов, вычислять значения токов и напряжений в цепях 
и многое другое. Навыки работы с программой MicroCap совершенно 
необходимы для специалистов, обучающихся по специальностям, связанным с разработкой и реализацией электронных приборов, в том 
числе приборов микро- и наноэлектроники. 

1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИКУМА 

Выполнение практикума может быть организовано в двух вариантах в зависимости от возможностей терминального класса (ТК). 
Если в ТК имеется весь необходимый для проведения работ софт, 
соответствующий требованиям Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС), то практикум организуется и проводится в таком же порядке, как описано в разделе 2 работы «Информационные технологии. Базовые информационные технологии» 
(автор А.В. Гридчин). Если же в ТК возможности поточной работы с 
современным софтом обеспечить не удается либо обучение проводится дистанционно, выполнение практикума организуется с привлечением индивидуальных ПК самих студентов. 
В этом случае перед началом выполнения заданий практикума студенты должны быть оповещены о необходимости получения и установки на своих личных ПК всего софта, необходимого для выполнения 
этих заданий, а именно: 
1) Adobe Photoshop, версия CS5 или более поздняя; 
2) Corel Draw, версия X5 или более поздняя; 
3) Microsoft Office (программы Power Point и Access); 
4) ОС Windows 10; 
5) Micro-Cap, версия 8 или более поздняя. 

Установленный студентом софт перед его использованием для выполнения заданий должен быть в обязательном порядке протестирован 
самим студентом. Студент обязан убедиться в том, что софт установлен правильно и работает в штатном режиме. Если софт установлен не 
корректно либо с его работой возникают какие-либо проблемы, студенту следует уведомить об этом преподавателя и совместно с ним 
найти способ решения проблемы.  
Если софт установлен студентом некорректно либо не работает в 
штатном режиме, студент до выполнения лабораторных работ на 
личном ПК не допускается и обязан выполнять работы в терминальном классе. Если же факт некорректно установленного или не работающего в штатном режиме софта оказался скрыт студентом от преподавателя, работа считается не сданной, а полученный за нее балл 
аннулируется. 
Студент имеет право выполнить практикум от начала и до конца в 
домашних условиях и в свободное от учебы время. После выполнения 
работы студент упаковывает результаты своей работы в электронный 
архив и направляет преподавателю для проверки на указанный преподавателем электронный адрес. Архив, направляемый преподавателю на 
проверку, в обязательном порядке должен содержать: 
1) отчет, оформленный по тем же правилам, что представлены в 
разделе 2 (подраздел 2.4); 
2) файл(-ы), созданный из изучаемого приложения, содержащий(-е) 
непосредственно работу студента (за исключением практикума № 5, 
где требуется присылать только отчет). 
Такой подход экономит учебное время студента, дает возможность 
выполнять задания в более комфортных условиях, но накладывает дополнительную ответственность по организации своего личного времени. Отчет по практикуму должен быть сдан не позже даты проведения 
следующего практикума, чтобы у преподавателя было время для проверки. В противном случае оценка за практикум снижается. 
Защита практикума производится только в присутствии преподавателя в учебное время. Защита состоит в устных или письменных ответах студента на имеющиеся в конце работы контрольные вопросы, а 
также в выполнении практического задания. Преподаватель имеет право не допустить студента до выполнения практического задания, если 
студент не отвечает на заданные ему контрольные вопросы либо уровень его ответов слишком низкий.  

Практическое задание подразумевает выполнение студентом самостоятельной работы по заданной преподавателем теме. Фактически успешным выполнением практического задания студент подтверждает преподавателю свой уровень умения пользоваться изучаемым приложением в практических целях. Преподаватель должен 
убедиться в этом, прежде чем за выполнение практикума будет поставлена оценка. По этой причине выполнение студентом практического задания в домашних условиях, без наблюдения преподавателя, 
лишено смысла и превращается, по сути, еще в одно дополнительное задание самого практикума, которое все равно требуется защитить. 
Для защиты практикума студенту рекомендуется иметь при себе 
тот ПК, на котором он ее выполнял, так как из-за разницы в версиях 
используемого софта могут возникнуть существенные сложности, зачастую сильно тормозящие процесс обучения и приводящие к непроизводительным потерям учебного времени. Несвоевременно защищенный отчет способен также испортить настроение как студенту, так и 
преподавателю, что в условиях современной жизни имеет большое 
значение. 
Таким образом, основное время аудиторного занятия при описанном выше способе его организации тратится не на выполнение собственно практикума как такового, а на его защиту. Как вариант, хорошо успевающий студент с разрешения преподавателя может выполнить весь цикл лабораторного практикума в ускоренном темпе, заранее 
подготовиться к ответам на контрольные вопросы, а на защите только 
выполнить практическое задание, получить оценку за работу и посвятить освободившееся время другим делам. В частности, при ответственной организации этого процесса, студент имеет возможность 
полностью завершить весь цикл лабораторного практикума в течение 
нескольких недель и высвободить дополнительное время для подготовки и сдачи курсового проекта. 
Несвоевременная сдача или защита отчетов по практикуму может 
существенным образом снизить получаемую за них оценку, поэтому 
затягивание со сдачей или защитой отчетов нерационально с точки 
зрения качественной подготовки студента как специалиста.