В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003
| Вид материала | Документы |
- Высшее образование новые педагогические и информационные технологии в системе образования, 4841.75kb.
- Перевод с норвежского М. П. Дьяконовой Под редакцией М. А. Дьяконова Предисловие проф., 5465.89kb.
- Литература: Калугина Т. А. Новые информационные технологии в сфере образования: методологические, 14.35kb.
- Юрия Михайловича Лахтина, прочитанной на 3-х Лахтинских чтениях 21 сентября 2003 года, 1244.48kb.
- Под общей редакцией проф. Малого В. П., проф. Кратенко И. С. Харьков 2008, 8344.22kb.
- Информационные технологии и управление в технических системах всех форм обучения Под, 793.84kb.
- Леонид Владимирович Дьяконов указатель, 8647.04kb.
- Международный общественный благотворительный, 2426.77kb.
- 2. технические основы информационных технологий в экономике, 988.43kb.
- Учебник под редакцией, 9200.03kb.
Министерство образования Российской Федерации
Смоленский государственный педагогический университет
В. П. Дьяконов, А.Н. Черничин
Новые информационные технологии
Часть 1. Основы и аппаратное обеспечение
Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова
Смоленск
2003
УДК 004 : 681.3 (075.8)
Новые информационные технологии: Учебное пособие. Часть 1. Основы и аппаратное обеспечение.- Смоленск: СГПУ, 2003.- 228 с. рис.
В первой части учебного пособия, состоящего из трех частей, описаны основы новых информационных технологий, их аппаратное обеспечение и элементная база. Даются основы архитектуры и устройства современных персональных компьютеров различного класса - настольных, мобильных (ноутбуков) и карманных персональных компьютеров (КПК). Рассмотрена аппаратурная реализация современных технических средств обучения. Для студентов всех специальностей педагогических вузов, в том числе гуманитарного профиля.
При поддержке Института «Открытое общество» (Фонд Сороса).
Авторы: В. П. Дьяконов, доктор технических наук, профессор,
соросовский профессор; А. Н. Черничин, кандидат технических наук, доцент.
Рецензенты:
В. В. Круглов, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой информатики и управления СФМЭИ,
Е. П. Емельченков, кандидат физико-математических наук, доцент, соросовский доцент, зав. кафедрой информатики СГПУ.
ISBN 5-88018-335-1
Смоленский государственный
п
едагогический университет, 2003
ВВЕДЕНИЕ
Эта книга – первая часть трехтомного учебного пособия подготовленного при грантовой поддержке Института «Открытое общество» (фонд Сороса). В ней рассматриваются основные понятия информатики и новых информационных технологий и их аппаратное обеспечение. Книга ориентирована на студентов и преподавателей гуманитарных дисциплин и представляет собой расширенный курс по информатике и новым информационным технологиям. Может использоваться при чтении курсов «Информатика», «Математика и информатика», «Новые информационные технологии» и «Технические средства обучения» в педагогических и иных университетах и вузах.
В этой книге излагаются основополагающие понятия информатики и информационных технологий, история их развития и современное состояние аппаратного обеспечения. Описаны сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), устройства нанотехнологии, микропроцессоры новых поколений, настольные, мобильные и карманные персональные компьютеры, локальные проводные и беспроводные сети, Интернет, мобильные средства связи и технические средства обучения. В книгу включены многие материалы, представленные российским отделением корпорации Intel. Эта корпорация - признанный мировой лидер в разработке средств новых информационных технологий.
Особое внимание уделено средствам мультимедиа, обеспечивающим полноценную работу со звуковой и видеоинформацией, а также применению компьютеров в гуманитарной сфере. Это работа с текстами, компьютерный перевод, работа с графикой и музыкой, разработка и просто чтение электронных книг, применение баз данных, использование систем компьютерной математики для облегчения всевозможных расчетов и др.
Эта книга рассчитана не только на студентов, но и на преподавателей, ведущих занятия по гуманитарным дисциплинам и желающим плодотворно использовать достижения новых информационных технологий и современных технических средств обучения. Поэтому некоторые разделы книги выходят за рамки программ для студентов гуманитарных и педагогических специальностей и дают расширенное представление о тех или иных аспектах новых информационных технологий. Такие разделы помечены в конце названия знаком . По всем разделам курса даны контрольные вопросы.
Глава 1. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
1.1. Информация и данные
1.1.1. Информация и ее роль в человеческом обществе
Информация относится к классу первичных понятий, по которым нельзя дать точного определения. Под ней обычно подразумевают некоторую совокупность сведений, позволяющих расширить наши представления о тех или иных объектах и явлениях окружающего нас мира, их взаимодействии и состоянии.
Люди издавна научились ценить и передавать информацию. Присущий нам от природы мозг не только способен хранить огромные объемы информации, но и перерабатывать ее и делать из этого определенные выводы. Однако мозг не может долго хранить информацию, она забывается и со смертью человека вообще теряется.
Человек имеет целый ряд органов для приема и передачи информации. Это органы зрения (глаза) и слуха (уши), а также голосовые связки и средства мимики. Благодаря этому человек способен принимать звуковую и зрительную информацию и передавать ее. Восприятие температуры кожей и запаха носом тоже способствует информационному обмену человека с окружающей средой и с особями своего (и не только) рода. Таким образом, человек изначально имел средства приема и передачи информации.
Уже первобытные люди обладали зачатками мышления и сознания. Многие миллионы лет тому назад они уже умели общаться жестами и криками, могли использовать простейшие орудия труда, такие, как камни и палки. Стремление освободить руки для их свободного применения привело к тому, что человек стал прямоходящим существом. В свою очередь, это освободило рот от удерживания предметов, таких, как кости, палки, не съеденные остатки пищи.
Это, как и увеличение информационного обмена между людьми привело к возникновению речи – этой уникальной возможности людей, которой, в столь развитой форме, не обладают другие объекты живой природы. Считается, что речь возникла примерно миллион лет тому назад.
Мозг человека способен ограниченное время хранить информацию, т.е. в информационной системе природа-человек он служит как бы оперативным запоминающим устройством. Первые попытки людей сохранить информацию дошли до наших дней в виде наскальных рисунков, а затем и надписей (рис. 1.1). Это случилось по крайней мере тридцать тысяч лет тому назад. Тем самым появились первые рукотворные средства долговременного х
ранения информации. Рис. 1.1. Каменная плитка показывает, что древним людям были известны матрицы – прямоугольные таблицы с числами
Позже люди научились представлять и передавать информацию на большие расстояния с помощью костров на сопках, специальных сигналов (пример – сигнальщики на кораблях), с помощью звуков барабанов и бамбуковых труб, световых маяков и т.д. Таким образом, они стали использовать внешние средства для информационного обмена. Основы кодирования информации были давно заложены азбукой Морзе, кодами сигнальщиков и тайнописью.
Затем уже появилась письменность и средства механической передачи записанной информации - почта. Намного позже, уже в наши дни, на смену гонцам и обычной почте пришли современные средства телекоммуникаций - от мобильного телефона и факса до спутниковой связи и всемирной компьютерной сети Интернета.
1.1.2. Информация и живая природа
Информация, как материя и энергия, является краеугольным камнем мира и окружающей природы, прежде всего живой. Характерным признаком живых организмов стала возможность восприятия ими информации об окружающей их среде, переработки этой информации и способности делать из нее выводы, важные для дальнейшего их поведения.
Открытие генов – единиц наследственной информации - произвело подлинную сенсацию и выдвинуло информационные процессы на роль первичных в развитии жизни. Открыто множество генов, которые как бы программируют рост, вес и окраску живых существ, предрасположенность их к тем или иным заболеваниям и т.д. Создание генной инженерии сделало возможным клонирование, т.е. размножение идентичных особей животных и даже людей.
1.1.3. Информационные революции
Обычно информация накапливается довольно медленно. Однако в некоторые периоды истории, часто связанные с крупными открытиями и техническими достижениями, объем информации начинает лавинообразно нарастать. При этом информация оказывает на жизнь людей столь большое значение, что происходит информационная революция – коренное изменение в значимости и технологии использования информации, оказывающих большое влияние на жизнь общества и экономику мира. Считается, что человеческое общество пережило четыре информационные революции:
- Появление письменности как средства представления и долговременного хранения информации.
- Появление книгоиздания в середине XIV века, позволившего в массовых масштабах тиражировать информацию и знания.
- Применение электричества и радиоволн в конце XIX века для передачи информации на дальние расстояния, что привело к появлению средств телекоммуникаций, таких, как телеграф, телефон, радио и телевидение.
- Создание микропроцессоров и разработка персональных компьютеров, открывших возможности эффективной работы с информацией, представленной в цифровой форме, в том числе в Интернете.
Были революции и масштабом поменьше, например, связанные с изобретением фотографии и кинематографа. Но они повлияли на нашу жизнь все же не столь кардинальным образом, как указанные выше информационные революции.
1.1.4. Виды информации
Информацию часто классифицируют по ее наиболее характерным признакам:
- числовая информация, представленная цифрами и отражающая результаты некоторых вычислений;
- текстовая информация, представленная текстами в виде слов, составленных из символов того или иного языка;
- кодовая информация, представленная кодами (например, машинными или кодами для более компактного или зашифрованного представления информации, кодами азбуки Морзе или азбуки для глухонемых);
- графическая информация, представляющая графические объекты с учетом их геометрических и оптических свойств;
- акустическая информация, представленная звуковыми сигналами, как непосредственно в виде звуков, так и в виде электрических звуковых сигналов;
- телевизионная информация, представляющая изображения, видимые на телевизионном экране в телевизионном формате;
- видеоинформация, представляющая видеофильмы и кинофильмы в специальном формате.
Позже мы не раз коснемся характеристик и особенностей информации различного вида.
1.1.5. Понятие о данных и базах данных
В теоретической и практической информатике, помимо информации, широко используются данные - невостребованная или необработанная информация, представленная в той или иной форме, например в виде множества чисел, слов или документов.
Попробуем разобраться в отличиях данных от информации. Например, следующий массив просто чисел представляет данные:
123456 654321 112233 445566 это данные
Эти числа могут быть номерами телефонов, кодами замков или кодами программ, табельными номерами работников предприятий и т.д. Но если оговорить, что это не просто цифры, а номера телефонов конкретных людей, то приведенные ниже данные становятся важной информацией
Телефон: 123456 654321 112233 445566 это уже
Фамилия: Иванов Петров Сидоров Козлов информация
Данные могут храниться в базах данных – специальных устройствах для хранения информации на том или ином материальном носителе. Базами данных часто называют и документы, которые готовятся специальными программами, например системой управления базами данных Microsoft Access. Это одна из программ пакета для офисной работы Microsoft Office. Она обеспечивает быстрый поиск и обработку данных.
1.1.6. Размножение и накопление информации
Другим важным свойством информации является возможность ее размножения и накопления. Книгоиздание – один из самых известных примеров реализации этих возможностей. С появлением книг и печатного станка (его изобрел Иоганн Гутенберг еще в середине XV века) человек приобрел возможности тиражирования информации и ее накопления. В наши дни широкое распространение получили светокопировальные устройства, позволяющие в секунды получить копию листа с текстом и с рисунками.
В то же время надо учитывать, что информация постепенно утрачивается. Это связано как с прямой ее потерей, так и старением информации. В ходе старения информация теряет свою актуальность, а нередко просто забывается и теряется.
1.1.7. Знания
По мере накопления информации о каких-то объектах или явлениях формируются знания о них. Знания - это закономерности, принципы и связи, позволяющие специалистам ставить и решать задачи в своей предметной области. Вся система образования в сущности решает задачу предоставления ценных знаний множеству людей, учит их извлекать нужную информацию из массы получаемой и грамотно использовать ее в своей работе с целью создания новых знаний и новых ценностей – как гуманитарных, так и научно-технических.
Издавна знания передавались от человека к человеку, от мастера к ученикам, от профессора к студентам. Нередко эта цепочка прерывалась стихийными событиями, войнами и просто смертью учителя. Знания при этом терялись. Новые информационные технологии позволяют накапливать знания, надежно их хранить и предоставлять любому желающему их получить. Более того, появилась возможность обучения людей на расстоянии - дистанционное образование.