Информатика I

Введение ............................................................................................................. 8

1 Основные понятия информатики .................................................................... 11

1.1 Что такое информатика? .............................................................................. 11

1.2 Информация ................................................................................................ 13

1.3 Свойства информации ................................................................................. 15

1.4 Данные и методы их воспроизведения и обработки ................................... 19

2 Кодирование информации ............................................................................. 25

2.1 Системы счисления ...................................................................................... 26

2.1.1 Перевод чисел из системы счисления с основанием q в десятичную

систему счисления............................................................................................... 31

2.2.2 Перевод целых чисел из десятичной системы счисления в любую другую

систему счисления с основанием q ..................................................................... 32

2.2.3 Перевод дробных чисел из десятичной системы счисления в любую

другую систему счисления с основанием q ......................................................... 35

2.2.4 Перевод чисел из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную

систему счисления .............................................................................................. 38

2.2.5 Перевод чисел из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную

систему счисления .............................................................................................. 39

2.2 Кодирование целых чисел ............................................................................ 39

2.2.1 Положительные числа и нуль ..................................................................... 40

2.2.2 Целые числа со знаком .............................................................................. 41

2.2.3 Перевод десятичных чисел со знаком в двоичную систему счисления ...... 42

2.2.4 Перевод двоичных чисел со знаком в десятичную систему счисления ...... 43

2.2.5 Максимальные и минимальные значения .................................................. 44

2.2.6 Сложение двоичных целых чисел .............................................................. 45

2.3 Кодирование вещественных чисел ............................................................... 46

2.3.1 Преобразование десятичного числа в двоичное число с плавающей

точкой ................................................................................................................ 48

2.3.2 Преобразование числа формата IEEE 754 в десятичное число............... ... 49

2.4 Единицы измерения данных ........................................................................ 50

2.5 Кодирование текстовой информации ........................................................... 51

2.5.1 Запись Unicode в формате UTF-8 ............................................................... 53

2.6 Кодирование графической информации ...................................................... 55

2.7 Кодирование звуковой информации ............................................................ 58

3 Вычислительная техника ................................................................................. 61

3.1 История развития вычислительной техники ................................................. 62

3.1.1 Первое поколение (1945–1955 гг.): электронные лампы ........................... 66

3.1.2 Второе поколение (1955–1965 гг.): транзисторы ........................................ 66

3.1.3 Третье поколение (1965–1974 гг.): интегральные схемы ............................ 67

3.1.4 Четвертое поколение (с 1975 г.): большие и сверхбольшие интегральные

схемы ................................................................................................................. 68

3.2 Архитектура ЭВМ .......................................................................................... 69

3.3 Классификация компьютеров ....................................................................... 72

3.4 Устройство персонального компьютера ........................................................ 78

3.4.1 Материнская плата .....................................................................................79

3.4.2 Центральный процессор ............................................................................ 80

3.4.3 Устройства памяти ..................................................................................... 83

3.4.4 Корпус системного блока .......................................................................... 90

3.4.5 Видеокарта ................................................................................................ 92

3.5 Устройства вывода информации .................................................................. 95

3.5.1 Мониторы................................................................................................... 95

3.5.2 Принтеры ................................................................................................. 101

3.6 Устройства ввода информации ................................................................... 107

3.6.1 Клавиатура .............................................................................................. 107

3.6.2 Манипулятор «мышь» .............................................................................. 111

3.6.3 Сканеры .................................................................................................. 113

4 Программное обеспечение компьютера .......................................................116

4.1 Классификация программного обеспечения ..............................................116

4.2 Базовое программное обеспечение ...........................................................120

4.3 Операционные системы ............................................................................. 121

4.3.1 Представление данных в виде файлов и каталогов ................................ 123

4.3.2 Базовые понятия операционных систем ................................................. .126

4.3.3 Виды операционных систем ................................................................... .128

4.3.4 Операционная система Windows ............................................................ .131

4.3.5 Операционная система macOS ............................................................... .134

4.3.6 Операционная система Linux .................................................................. 136

4.3.7 Операционные системы для мобильных устройств ................... ..............137

4.4 Служебные программы .............................................................................. 139

4.4.1 Стандартные утилиты Windows ............................................................... 139

4.4.2 Архиваторы ............................................................................................. 142

4.5 Прикладное программное обеспечение .................................................... 144

4.5.1 Офисные программы .............................................................................. 144

4.5.2 Текстовые редакторы и процессоры ........................................................ 146

4.5.3 Графические редакторы .......................................................................... 148

5 Компьютерные сети ...................................................................................... 151

5.1 Что такое компьютерная сеть? ....................................................................151

5.2 Основные термины .................................................................................... 152

5.3 Назначение и применение компьютерных сетей ....................................... 154

5.4 Классификация сетей ................................................................................. 156

5.4.1 По технологии передачи ......................................................................... 156

5.4.2 По территориальной распространённости .............................................. 157

5.4.3 По способу управления ........................................................................... 160

5.4.4 По топологии (способу организации связей) ........................................... 162

5.4.5 По типу среды передачи .......................................................................... 166

5.4.6 По скорости передачи .............................................................................. 171

5.5 Глобальная сеть Интернет ........................................................................... 171

5.5.1 Историческая справка .............................................................................. 171

5.5.2 Способы доступа в Интернет .................................................................... 174

5.5.3 Сетевые протоколы ...................................................................................181

5.5.4 IP-адрес ................................................................................................... .185

5.5.5 Доменные имена ..................................................................................... 189

5.5.6 Сервисы сети Интернет ............................................................................ 192

6 Безопасность компьютерных систем ............................................................. 201

6.1 Понятие безопасности ................................................................................ 201

6.2 Виды угроз................................................................................................... 201

6.3 Злоумышленники ........................................................................................ 202

6.4 Основы криптографии ................................................................................ 203

6.4.1 Шифрование с закрытым (симметричным) ключом .................................. 203

6.4.2 Шифрование с открытым (несимметричным) ключом .............................. 204

6.4.3 Цифровые подписи .................................................................................. 204

6.5 Аутентификация пользователей .................................................................. 205

6.5.1 С использованием пароля......................................................................... 205

6.5.2 С использованием физического объекта .................................................. 207

6.5.3 С использованием биометрических данных ............................................ 208

6.6 Атаки системы изнутри ............................................................................... 208

6.6.1 Троянские кони ........................................................................................ 208

6.6.2 Фальшивые программы регистрации ....................................................... 209

6.6.3 Логические бомбы.................................................................................... 210

6.6.4 Потайные двери ....................................................................................... 210

6.7 Атаки системы извне ................................................................................... 210

6.7.1 Как вирус причиняет ущерб ...................................................................... 211

6.7.2 Как работает вирус ................................................................................... 211

6.7.3 Разновидности вирусов ............................................................................ 212

6.7.4 Как распространяются вирусы .................................................................. 213

6.8 Антивирусы ................................................................................................. 214

6.8.1 Сканеры ................................................................................................... 214

6.8.2 Проверка целостности .............................................................................. 215

6.8.3 Проверка поведения ................................................................................ 215

6.9 Защита от вирусов ....................................................................................... 216

6.10 Восстановление после вирусной атаки ...................................................... 217

6.11 Резюме ...................................................................................................... 217

7 Языки программирования .............................................................................. 220

7.1 Исторический обзор .................................................................................... 220

7.2 Классификация языков программирования ................................................ 234

7.3 Системы программирования ....................................................................... 236

7.4 Какой язык программирования лучше? ....................................................... 238

Заключение ...................................................................................................... 241

Литература ........................................................................................................ 242

Глоссарий .......................................................................................................... 247