т. 1. Лек. Аппаратное обеспечение компьютера

1. Основы информатики

Лектор – доцент кафедры АИС ОВД,
кандидат технических наук
Застрожнов Игорь Иванович

2. Учебные вопросы:

Лекция № 1. «Введение в
информатику. Аппаратное
обеспечение компьютера»
Учебные вопросы:
1. Понятие, предмет, структура и
основные задачи информатики.
2. Информация: её виды, свойства
и единицы измерения.
3. Структура аппаратного
обеспечения персонального
компьютера

3. Литература:

основная:
1. Згадзай О.Э. Информатика и математика /
О.Э. Згадзай, С.Я. Казанцев, А.В. Филиппов.
М.: ИМЦ ГУК МВД России, 2019.
2. Информатика для юристов и экономистов /
С.В. Симонович и др. СПб.: Питер, 2018.
3.
Информатика
и
информационные
технологии / Ю.Д. Романова [и др.]; под общ.
ред. Ю. Д. Романовой. М.: Эксмо, 2020.

4. Литература:

дополнительная:
1. Информационные технологии в деятельности
органов внутренних дел Российской Федерации:
учебн0-методическое пособие / Т.В. Мещерякова
[и
др.].
Воронеж:
Воронежский
институт
МВД России, 2021.
2. Дровникова И.Г. Информатика и информационные
технологии
в
профессиональной
деятельности.
Часть 1. Использование системного и прикладного
программного обеспечения в деятельности органов
внутренних дел: учебно-методическое пособие /
И.Г. Дровникова, М.В. Питолин, С.А. Мишин. –
Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2013.
3. Информатика. Ч. I. Технические и программные
средства реализации информационных процессов:
курс лекций /авт.-сост. С.А. Мишин, О.И. Каляпина. –
Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2008.

5.

1. Понятие, предмет,
структура и основные
задачи информатики

6. Понятие информатики

1.
(60-70 гг. XX в.) Информатика – это
научная дисциплина, изучающая
структуру и общие свойства научной
информации, а также закономерности
всех процессов научной коммуникации.
2.
(начало 80-х гг. XX в.) Информатика –
это отрасль науки, изучающая
структуру и общие свойства научной
информации, а также вопросы,
cвязанные с её сбором, хранением,
поиском, переработкой,
преобразованием, распространением и
использованием в различных сферах
человеческой деятельности.

7.

3.
(конец 80-х – начало 90-х гг. XXв.).
Чётко прослеживаются 2 элемента:
1) переход к безбумажным (машинным)
носителям информации;
2) переход к ЭВМ как средству
обработки, хранения и представления
информации.
Информатика – это техническая наука,
систематизирующая способы создания,
хранения, воспроизведения, обработки и
передачи данных средствами
вычислительной техники (ВТ), а также
принципы функционирования этих средств
и методы управления ими.

8.

Объект информатики – это информационные
процессы (т.е. последовательность действий,
выполняемых с информацией).
Предмет информатики – это
информационные технологии (ИТ) в их
взаимодействии со средой (т.е. комплекс
методов, способов и средств, обеспечивающих
хранение, обработку, передачу и отображение
информации).
Предмет информатики включает в себя:
аппаратное обеспечение (АО) средств ВТ;
программное обеспечение (ПО) средств ВТ;
средства взаимодействия АО и ПО;
средства взаимодействия человека с АО и с ПО.

9.

Цель информатики – приобретение
знаний об информационных системах (ИС),
определение общих принципов их построения
и работы.
Задачи информатики:
исследование информационных процессов
любой природы;
разработка информационной техники и
создание новых технологий переработки
информации на основе полученных
результатов исследования информационных
процессов;
решение научных и инженерных проблем
создания, внедрения и обеспечения
эффективного использования компьютерной
техники и технологий во всех сферах
общественной жизни.

10.

Информатика
Информационные процессы
Теоретический
уровень
Практический
уровень
Аппаратное
обеспечение
(hardware)
Теория
кодирования
Теория
информации
Статистика
Теория графов
Теория множеств
Математическая
логика и др.
Математическая
логика
Электроника
Автоматика
Кибернетика
и др.
Кодирование
данных
Форматы
представления
данных
Сжатие данных
Структуры данных
и др.
Синтез цифровых
устройств
Аппараты и приборы
вычислительных
систем,
компьютерных
сетей и др.
Рис. 1. Структура информатики
(в узком смысле)
Программное
обеспечение
(software)
Теория алгоритмов
Математическая
логика
Теория графов
Теория игр
Лингвистика и др.
Средства
взаимодействия АО и
ПО
Интерфейсы
ПО средств ВТ
(вспомогательные
программы, системы
программирования,
прикладные
программы)
и др.

11.

Информатика
Отрасль народного
хозяйства
Фундаментальная
наука
Прикладная
дисциплина
Производство
технических средств
Разработка методологии
создания
информационного
обеспечения
Изучение
закономерностей
в информационных
процессах
Разработка теории
информационных систем
и технологий
Создание
информационных
моделей
коммуникаций
Производство
программных
продуктов
Разработка
современных
технологий
переработки
информации
Рис. 2. Структура информатики
(в широком смысле)
Разработка
информационных
систем и технологий в
конкретных областях и
выработка
рекомендаций по
различным этапам
их применения

12. Рис. 3. Связь информатики с другими науками

Лингвистика
Философия и
психология
Физика и
химия
Информатика
Электроника
и
радиотехника
Математика
Кибернетика

13.

2. Информация: её виды,
свойства и единицы
измерения

14.

Информация – это сведения (сообщения,
данные) независимо от формы их представления
(«Об информации, информационных
технологиях и о защите информации», ФЗ № 149
от 27.07.2006 г.).
Данные – это факты, сведения,
представленные в формализованном виде
(закодированные), занесённые на те или иные
носители и допускающие обработку с помощью
специальных технических средств (в первую
очередь ЭВМ).

15.

Свойства информации
Информация имеет следующие свойства:
1) атрибутивные это те свойства, без
которых информация не существует;
2) прагматические свойства, которые
характеризуют степень полезности
информации для пользователя,
потребителя и практики;
3) динамические свойства, которые
характеризуют изменение информации
во времени.

16.

Атрибутивные свойства информации
Неотрывность информации от физического
носителя и языковая природа информации.
Дискретность.
Непрерывность.
Прагматические свойства информации
• Смысл и новизна.
• Полезность (полезной называется информация,
уменьшающей неопределённость сведений об объекте).
• Ценность (различна для разных потребителей).
• Кумулятивность (характеризует накопление и
хранение информации).
Динамические свойства информации
• Рост информации.
• Старение информации.

17.

Информация это сведения, устраняющие
или уменьшающие неопределённость.
Формула Р. Хартли (1928 г.):
I = log2(N),
где: N – множество равновероятных сообщений;
I – количество информации, содержащееся в выбранном
сообщении.
Пример 1. Требуется определить, какое количество информации содержится
в сообщении, что верно угадано лишь одно число из набора чисел от
единицы до ста.
I = log2100 6,644
Пример 2. Требуется определить, какое количество информации содержится
в сообщении, что наугад выбранная карта из 32 карт колоды будет бубновая
десятка.
I = log232=5

18.

Формула Клода Шеннона (1948 г.):
I = – ( p1 log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN ),
где pi вероятность того, что именно i-е сообщение
выделено в наборе из N сообщений.
Бит в теории информации количество информации,
необходимое для различения двух равновероятных
сообщений («орёл решка», «чёт нечёт» и т.п.).
В вычислительной технике битом называют наименьшую
«порцию» памяти, необходимую для хранения одного из
двух знаков «0» и «1», используемых для внутри машинного
представления данных и команд.

19. Единицы измерения информации:

1 байт = 8 бит
Широко используются более крупные
производные единицы информации, нежели бит
и байт:
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объёмов
обрабатываемой информации входят в
употребление такие производные единицы, как:
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
Для описания скорости передачи данных можно
использовать термин бод (равен биту в секунду).

20. 3. Структура аппаратного обеспечения персонального компьютера

21.

Определения
Совокупность устройств, предназначенных для
автоматизации или автоматизированной
обработки данных, называют вычислительной
техникой.
Конкретный набор взаимодействующих между
собой устройств и программ, предназначенный
для обслуживания одного рабочего места,
называют вычислительной системой.
Компьютер (от англ. computer вычислитель)
это универсальный электронный прибор,
предназначенный для автоматизации создания,
хранения, обработки, транспортировки и
воспроизведения данных.

22. Функции памяти: – приём данных из других устройств; – запоминание и выдача данных по запросу в другие устройства. Функции

Основные устройства ПК:
1) память (запоминающее устройство, ЗУ);
2) процессор, включающий в себя устройство
управления (УУ) и арифметико-логическое устройство
(АЛУ);
3) устройства ввода и вывода. Эти устройства
соединены каналами связи, по которым передаются
различного рода данные.
Функции памяти:
– приём данных из других устройств;
– запоминание и выдача данных по запросу в другие
устройства.
Функции процессора:
– обработка данных по заданной программе на
основе выполнения арифметических и логических операций
(выполняет АЛУ);
– программное управление работой устройств
(выполняет УУ).

23.

В основу построения большинства компьютеров
положены
следующие
общие
принципы,
сформулированные в 1945 г. американским учёным
Джоном фон Нейманом.
Принципы Дж. фон Неймана
организации и функционирования ЭВМ:
1. Принцип программного управления.
2. Принцип условного перехода.
3. Принцип однородности памяти.
4. Принцип размещения программы в
памяти.
5. Принцип адресности.
6. Принцип иерархии памяти.
7. Принцип двоичной системы счисления.

24.

1. Принцип программного управления. Из него
следует, что программа состоит из набора команд,
которые выполняются процессором автоматически друг за
другом в определённой последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с
помощью счётчика команд.
2. Принцип условного перехода. Если после
выполнения команды следует перейти не к следующей, а к
какой-то другой, используются команды условного или
безусловного переходов (ветвления), которые заносят в
счётчик команд номер ячейки памяти, содержащей
следующую команду. Выборка команд из памяти
прекращается после достижения и выполнения команды
«стоп».
Таким образом, процессор исполняет программу
автоматически, без вмешательства человека.

25.

3. Принцип однородности памяти.
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти.
Поэтому компьютер не различает, что хранится в
данной ячейке памяти число, текст или команда. Над
командами можно выполнять такие же действия, как и
над данными.
4. Принцип размещения программы в
памяти. Программа, требуемая для работы ЭВМ,
предварительно размещается в памяти компьютера, а не
вводится команда за командой.

26.

5.
Принцип
адресности.
Структурно
основная память состоит из номерованных ячеек.
Процессору в произвольный момент времени доступна
любая ячейка. Отсюда следует возможность давать
имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них
значениям можно было впоследствии обращаться или
менять их в процессе выполнения программ с
использованием присвоенных имён.
6. Принцип иерархии памяти. Память
ЭВМ неоднородна. Для часто используемых данных
выделяется память меньшего объёма, но большего
быстродействия; для редко используемых данных
выделяется память большего объёма, но меньшего
быстродействия.

27.

7.
Принцип
двоичной
системы
счисления. Для внутреннего представления данных и
программ в памяти ЭВМ применяется двоичная система
счисления, которую можно проще реализовать технически.
Компьютеры, построенные на этих принципах,
относятся к типу фон-неймановских.
Существуют
и
другие
классы
компьютеров,
принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Здесь,
например, может не выполняться принцип программного
управления, т.е. они могут работать без счётчика (регистра
адреса) команд, указывающего на выполняемую команду
программы. Для обращения к какой-либо переменной,
хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно
давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фоннеймановскими.

28.

Машина фон Неймана состояла из памяти,
представлявшей
собой
набор
регистров,
арифметико-логического
устройства
(АЛУ),
устройства ввода-вывода и устройства управления.

29. Структура персонального компьютера (логическая схема)

- направление
движения данных;
- направление
передачи
управляющих
сигналов
Обычно УУ и АЛУ выделяются условно, конструктивно
они не разделены.

30.

Основу современных компьютеров образует аппаратура
(Hardware) совокупность электронных и
электромеханических элементов и устройств.
Конструктивно современный персональный компьютер
состоит из четырёх основных компонентов, которые
образуют его базовую конфигурацию:
1) системный блок, в котором размещаются устройства
обработки и хранения информации (корпус системного
блока может иметь следующие варианты компоновки:
горизонтальная (DeskTop) и вертикальная (Tower));
2) дисплей устройство отображения информации;
3) клавиатура основное устройство ввода информации в
ПК;
4) манипулятора «мышь» для упрощения
взаимодействия пользователя с ПК.

31.

В системном блоке размещаются основные элементы
компьютера, необходимые для выполнения программ:
1) Микропроцессор (МП), или центральный процессор
(CPU, от англ. Central Processing Unit).
2) Память (внутренняя системная, включающая ПЗУ и
ОЗУ, и внешняя дисковая):
ПЗУ, постоянное запоминающее устройство, или
постоянная память (от англ. ROM, Read Only Memory
память только для чтения),
ОЗУ, оперативное запоминающее устройство, или
оперативная память (от англ. RAM, Random Access
Memory память с произвольным доступом);
Дисковая память (накопители на жёстких (НЖМД) и
гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители на
лазерных оптических дисках (НЛОД) и др.).
3) Контроллеры (адаптеры).
4) Системная (материнская) плата.
5) Схемы, управляющие различными внешними
устройствами компьютера.
6) Блок питания (сетевой и автономный (аккумулятор)).

32.

Информатика. Ч. I. Технические и
программные средства реализации
информационных
процессов:
курс
лекций
/авт.-сост.
С.А.
Мишин,
О.И.
Каляпина.
–
Воронеж:
Воронежский институт МВД России,
2008. – 292 c. С. 111-124.

33.

Благодарю за внимание!
© Воронежский институт МВД России, 2025