Учебник Информатика 7 класс Семакин

ФГОС ■Ш ^ tA mff ■ . ^ ^ А/ ?- 4- И. Г. Сема кин I.A. Залогова I. В. Русаков 1В. Шестакова ©ИЗДАТЕЛЬСТВО и. г. Семакин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова ИНФОРМАТИКА И ИКТ Учебник для 7 класса Рекомендовано Министерством образования и науки Российской средерации к использованию в образовательном процессе в имеющих государственную аккредитацию и реализующих образовательные программы общего образования образовательных учреждениях Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2012 УДК 004.9 ББК 32.97 СЗО Семакин И. Г. СЗО Информатика и ИКТ ; учебник для 7 класса / И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, С. Б. Русаков, Л. В. Шестакова. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 167 с. : ил. ISBN 978-5-9963-0661-9 Учебник предназначен для изучения курса информатики в 7 классе общеобразовательной школы. Учебник содержит теоретический материал курса, вопросы и задания для закрепления знаний, в конце каждой главы в схематическом виде представлена система основных понятий этой главы. Некоторые главы учебника содержат дополнительный раздел, позволяющий изучить данную тему на углубленном уровне. Учебник входит в учебно-методический комплект по информатике, наряду с учебниками для 8 и 9 классов, задачником-практикумом, методическим пособием для учителя и цифровыми образовательными ресурсами из Единой коллекции ЦОР. Соответствует федеральному государственному образовательному стандарту основного общего образования (2010 г.). УДК 004.9 ББК 32.97 По вопросам приобретения обращаться: «БИНОМ. Лаборатория знаний» Телефон: (499)157-5272 e-mail: binom(3)Lbz.ru https://www.Lbz.ru, https://metodist.Lbz.ru ISBN 978-5-9963-0661-9 @ БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 Оглавление §2. Восприятие и ррв^^сиавление информации............15 § 3. Информациовн^е'процессы...........................20 §4. Измерение информации..............................24 Дополнение к главе I...................................30 1.1. Неопределенность знания и количество информации.... 30 Система основных понятий главы I.......................36 Глава II. Компьютер: устройство и программное обеспечение .... 39 § 5. Назначение и устройство компьютера................40 § 6. Компьютерная память...............................43 Как устроен персональный компьютер................49 Основные характеристики персонального компьютера ... 52 Программное обеспечение компьютера................55 §10.0 системном ПО и системах программирования........59 § 11. О файлах и файловых структурах..................61 § 12. Пользовательский интерфейс.......................67 Система основных понятий главы II......................72 Глава III. Текстовая информация и компьютер...............75 § 13. Тексты в компьютерной памяти....................76 § 14. Текстовые редакторы..............................83 § 15. Работа с текстовым редактором...................85 § 16. Дополнительные возможности текстовых процессоров. . . 92 § 17. Системы перевода и распознавания текстов........97 Система основных понятий главы III....................102 §7. §8. §9. Оглавление Глава IV. Графическая информация и компьютер.............105 § 18. Компьютерная графика............................106 § 19. Технические средства компьютерной графики......113 § 20. Как кодируется изображение......................118 § 21. Растровая и векторная графика..................122 § 22. Работа с графическим редактором растрового типа .... 128 § 23. Работа с графическим редактором векторного«иТ^ .... 132 Дополнение к главе IV.................... .... 138 4.1. Форматы графических файлов . . ♦............138 Система основных понятий главы IV.^«k\ .\.............142 Глава V. Мультимедиа и компьютерный п^^ентапии ...........145 § 24. Что такое мультимеди^*.С J ^....................146 § 25. Аналоговый и цифпойо^,звук......................148 § 26. Технические вред^тввгмультимедиа................151 § 27. Компьютерные презентации........................153 Дополнение к rnaBe^V..................................159 5.1. ДиеМретизация аналогового сигнала................159 5.2. '^^р«^'аавление и обработка звука................163 основных понятий главы V......................166 Уважаемые ученики\ В работе с книгой вам помогут навигационные значки: — Важное утверждение или определение. О е А А — Ссылка на упражнения в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (далее — ЕК ЦОР) в двух частях: часть 1 (8 класс); часть 2 (9 класс). Адрес ЕК ЦОР: https://school-collection.edu.ru Часть 1: И «Информатика — базовый курс», 8 класс Семаки-на И., Залоговой Л., Русакова С., Шестаковой Л. Часть 2: 0 «Информатика — базовый курс», 9 класс Семаки-на И., Залоговой Л., Русакова С., Шестаковой Л. Название ЦОР включает часть, главу, параграф и номер ресурса. Вопросы и задания для использования в подготовке к итоговой аттестации. Вопросы и задания к параграфу. Выполни упражнение или лабораторную работу. Домашний эксперимент или проект. Введение Любой учебный предмет посвящен изучению какой-то стороны окружающей нас действительности. Давайте попробуем разобраться, дорогие ученики, что же предстоит вам изучать в курсе «Информатика». Мир, окружающий нас, чрезвычайно разнообразен. Во-первых, это множество материальных объектов: стул, на котором сидим; одежда, которую носим; пища, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди и т. д. Для обозначения всего разнообразия материальных объектов в науке используется термин вещество. Во-вторых, это энергия. Для большинства современных людей понятие энергии связано, прежде всего, с электричеством. Но кроме электрической в природе существуют и другие виды энергии. Например, тепловая энергия, механическая энергия движущегося тела, наконец, атомная энергия. Энергия нужна для того, чтобы ее потребитель мог совершать какую-то работу. Например, электроэнергия позволяет работать радиоприемнику или мотору трамвая; тепловая энергия пара вращает турбину на электростанции; человек, принимая пищу, запасается энергией, без которой не мог бы выполнять ни физическую, ни умственную работу. Третьей реальностью окружающей нас действительности является информация. Любой человек интуитивно понимает смысл этого слова. Информация — это сведения, знания, которые мы получаем из книг, газет, радио, телевидения, от людей, с которыми общаемся. Изучение любого предмета в школе связано с получением информации. В жизни современного человека информация играет не меньшую роль, чем вещество и энергия. Издавна существующие естественные науки — физика, химия, биология и другие — изучают материальный мир, его вещественные объекты и энергетические процессы. В середине XX века появляется новая наука — информатика. Введение Информатика — это наука о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, о методах, средствах и технологиях автоматизации информационных процессов. О Подобно тому как математика состоит из множества различных математических дисциплин (алгебры, геометрии, теории чисел, теории функций и др.), информатика включает в себя множество различных дисциплин, объединенных общим предметом изучения — информацией. К их числу относятся: теория информации, кибернетика, программирование, теория алгоритмов, искусственный интеллект и др. Развитию информатики послужило одно из самых значительных достижений XX века — создание электронно-вычислительных машин — ЭВМ. В современной терминологии их чаще называют компьютерами. В информатике компьютер выступает одновременно и как инструмент для работы с информацией, и как объект для изучения и совершенствования. Первые ЭВМ были доступны лишь специалистам, применялись для решения только научных, производственных и военных задач. С появлением персональных компьютеров эта техника стала общедоступной. Возникли условия для массового распространения компьютерной грамотности. Первоначально под компьютерной грамотностью понималось умение программировать на ЭВМ. Для того чтобы пользоваться компьютером, необходимо было знать программирование — способы записи программ для управления ЭВМ. Сегодня абсолютное большинство людей, использующих компьютеры, не программируют. Их называют пользователями. Пользователи работают на компьютерах по готовым программам, великое множество которых разработано профессиональными программистами. В отличие от старых способов работы с информацией, использующих бумагу, ручки, калькуляторы, чертежные инструменты, пишущие машинки, справочники, словари, компьютерные способы и средства принято называть новыми информационными технологиями. В конце XX — начале XXI века бурное развитие получили компьютерные телекоммуникации — глобальные компьютерные сети. Все вы, конечно, знаете про Интернет. Это мировая телекоммуникационная система. В последнее время для обозначения компьютерных методов хранения, обработки и передачи информации стали использовать термин информационно-коммуникационные технологии — ИКТ. 1 Введение Наш учебный предмет называется «Информатика». Изучив его, вы познакомитесь с рядом научных вопросов информатики, а также освоите наиболее распространенные средства ИКТ. Итак, дорогие ученики! Вы начинаете плавание по новому для вас океану знаний, который называется ИНФОРМАТИКА. В этом океане вы откроете для себя новые «материки» и «острова», познакомитесь с их «обитателями», научитесь понимать их язык — язык информатики, получите практические навыки работы со средствами ИКТ. Во всяком путешествии нужен хороший проводник. А если это плавание по океану, то нужен опытный капитан-мореплаватель, который поведет наш корабль знаний по его волнам, не сбиваясь с курса. И такой капитан у нас есть! Познакомьтесь: его зовут Собака-Точ-ка-Ру. Символически это имя записывается так: @.RU. Впрочем, он любит, чтобы его называли кратко: Точка-Ру. Так мы его и будем называть. Перед началом путешествия Точка-Ру получил карту океана Информатики. На этой карте обозначены материки и острова. Но все они закрашены белым цветом. Пока это неизвестные, неисследованные земли. И нам вместе с капитаном предстоит подробно их изучить, заполнить «белые пятна». Техника безопасности Техника безопасности и санитарные нормы работы за ПК Работая за компьютером, необходимо соблюдать определенные правила техники безопасности и санитарные нормы. Во-первых, надо помнить, что к компьютеру подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому не следует прикасаться к открытым разъемам, дергать провода, работать с открытым корпусом системного блока. Не следует допускать попадания влаги на устройства компьютера. Чтобы не уставать, сидя за компьютером, необходимо сидеть ровно, опираясь спиной на спинку стула. Ноги должны не висеть, а стоять на полу или на удобной подставке. Очень важно беречь зрение! Расстояние от глаз до экрана должно быть не менее длины вытянутой руки. Верхний край экрана должен располагаться примерно на уровне глаз. Направление зрения должно быть перпендикулярным плоскости экрана, поэтому обычно экран поворачивают немного вверх. Обязательно делайте паузы для отдыха после 30-40 минут непрерывной работы. В это время следует проветривать помещение. Q ЕК ЦОР: Часть 1, Введение. ЦОР №1,4. Л -f- ■ lh- .Л N'^PVS :- /Ж' et>"w is " 5iv ■::4: -■' .■■■■: i I’-' -Г ; OZ~~M^-: si:, fiir ИЬС» «{11 Р \.» ^ . :■ .- -■■■ "-'I -■ L; ’■^■:*-р..-"; -- -: ^ ■ : ■ -i-.\-i -■' ■_ V KiiiVл ;шр¥йвйй*!Ц Ййт .у ’'''“ 'г|?т «с" 5Ля '® ‘;> is'- ^ "'i'"- ■^' -i >^"| -i'. <3; Глава I Человек и информация материк информация 01010010111010100010110110101101010110101000101110100X011001110101010101110010 111010100010101111010000101011000111010(y*i*«»S»*i4ii«L4;i00101110101001011101010 001011011010110101011010100010111Qi.».»Tn.001110101010iO’??!>.v:: 110101000101011 1101000010101100011101001010100e*9lll010010^m0100101110101lfi^’^0110110101101 010110101000101110100101100111^1^*ШМ||КШЕ1Эи0101у«^ 1^ llV-000010101100 0111010010101000101110100^|Щ10»^РД>Ц|.Ц||.Щ # ^ #n^0lV.01V. lOlOlOOOlOll 101001011001110101010101 1011101001011101010 OOlOlOllOOlOOlOll 01000101011110 101101011010 00010101100 01010001017^ 1001010100 OlOllOOM’UOlOOlOlOlOOO ,01010111C**’100011000101001 iooiiie»5ioioioiiio__ 011101 _010’♦♦OlOlOOlOll jcfB|i00101 111^1011101010001'ЧИ*Г 1 lTOIi 11010 W117 *Toioooigi,.«:»M?f • • ••*^oii ' oooi*'ioiii*?ioogae|Lji2'Oo.*%o 1A 00010113 iiw'iioioioiorcr 010111010100101110167 110010111010100011010 IIIOIOIOOIOIIIOIOIOOCI OlOlllOlOlOOOlOlOllllI OlOOOlOllOllOlOllOlOlOll lOOlOlllOOlllOlOlOlOlOlO' 0100101010001011101001011' OlOllOOlllOlOlOlOlDlllOOlOl^T? 6; *ii 0 ;oi *100 '.010 1* 0100 »001Qi ' • 11010 1» 10101 j010**11010010 101*t010101110 Jlli01«;1001011101 iooi^»^ioioiioooii llllOl'VuOlOlOllOOOlll '*»avv«*j oloioooioiiiolo I iiiteiM ' lullOOOliiOlOOlOlOlOOOlOil 101001011101010010111010100010110110101101010110101000101110100102.100111010101 OlOlllOOlOlllOlOlOOOlOlOllllOlOOOOlOlOllOOOlllOlOOlOlOlOOOlOlllOlOOlOlllOlOlOO 101110101000101101101011010101101010001011101001011001110101010101110010111010 10001010111101000010101100011101001010100010111010010111010100101110101000101^ Здесь вы узнаете: • чем является информация для человека • что человек делает с информацией ■ Человек и информация § 1 Информация и знания Основные темы параграфа: ^ сообщения — знания — информация; ш классификация знаний; ш информативность сообщений. Сообщения — знания — информация К слову «информация» люди привыкли очень давно. Если спросить вас, что такое информация, то, наверное, прежде всего, вы вспомните газеты, радио, телевидение, т. е. всё то, что называют средствами массовой информации. Именно здесь чаще всего употребляются такие выражения, как «информационное сообщение» или «оперативная информация». Цель таких сообщений — довести до читателей или слушателей сведения о каких-то событиях. До получения сообщения мы не знали о данном событии, а в результате стали знать. Всё, что мы с вами знаем, мы когда-то узнали от родителей, учителей, из книг, из личного практического опыта и сохранили в своей памяти. Это информация. В свою очередь, всё, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация. Информация для человека — это содержание получаемых им сообщений. Информация пополняет знания человека. Учеба в школе — это целенаправленный процесс получения знаний, а значит, получения информации. Чем больше вы учитесь, тем больше информации содержит ваша память. А теперь давайте подумаем, что же представляют собой наши знания. Попробуйте сформулировать какие-нибудь свои конкретные знания. Например, может получиться вот такой перечень: • Я знаю, что Земля вращается вокруг Солнца. • Я знаю, что Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро. • Я знаю, как собрать радиоприемник. • Я знаю, что Пушкин родился в 1799 году. • Я знаю, как перемножить две простые дроби. Информация и знания • я знаю, как выращивать помидоры. • Я знаю, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора). Классификация знаний Всю эту «кучу» знаний можно разделить на две группы. Знания первой группы начинаются со слов «Я знаю, что...». Такие знания принято называть декларативными (от слова «декларация», что значит «утверждение», «сообщение»). К этой группе относятся знания об определенных явлениях (Земля вращается вокруг Солнца), событиях (Пушкин родился в 1799 году), свойствах объектов (Байкал — самое глубокое в мире пресное озеро), зависимостях (теорема Пифагора). Знания второй группы, начинающиеся со слов «Я знаю, как...», называются процедурными. Они определяют действия для достижения какой-либо цели (как собрать радиоприемник, перемножить дроби, вырастить помидоры). Классификация знаний — очень важный вопрос для науки. Данное выше разделение знаний на декларативные и процедурные является одним из возможных, но не единственным. Информативность сообщений Уже говорилось о том, что информацию мы получаем в форме некоторых сообщений: устной речи, текста, прочитанного в книге или в газете, кадров хроники, показанных в телевизионных новостях, и т. п. Сообщение, которое пополняет наши знания, назовем информативным. Но всякое ли сообщение несет для нас информацию? Например, слушая речь человека, говорящего на китайском языке, вы не пополните своих знаний (если, конечно, не знаете китайский язык). Такие сообщения, которые не пополняют знаний принимающего их человека, назовем неинформативными сообщениями. Однако и на родном языке тоже можно встретить множество неинформативных сообщений. Вот, например, вы раскрыли учебник по высшей математике и прочитали там такое определение: «Значение определенного интеграла равно разности значений первообразной подынтегральной функции на верхнем и на нижнем пределах». Пополнил этот текст ваши знания? Скорее всего, нет! Он вам непонятен, а поэтому неинформативен. Быть понятным — значит быть связанным с уже имеющимися знаниями человека. Для того чтобы понять китайский текст, надо знать китайский язык; для того чтобы понять, что такое определенный интеграл, нужно закончить изучение элементарной математики и знать начала высшей математики. т Человек и информация Отсюда можно сделать вывод: для того, чтобы сообщение было информативно, оно должно быть понятно принимающему его человеку. Однако этого для информативности недостаточно. Вот пример понятных для вас сообщений: • Москва — столица России. • Дважды два — четыре. Пополняют эти сообщения ваши знания? Конечно, нет! Данные факты вам давно известны. Следовательно, если сообщение содержит уже известные человеку сведения, то для такого человека оно будет неинформативным. Сообщение «2-2 = 4» информативно для первоклассника и неинформативно для семиклассника. Чтобы быть информативным, сообщение должно содержать новые сведения для принимающего его человека. Теперь можно сделать окончательный вывод: Сообщение, принимаемое человеком, содержит для него информацию, если заключенные в сообщении сведения являются для этого человека новыми и понятными. Получение любых знаний должно идти от известного к неизвестному, от простого к сложному. И тогда каждое новое сообщение будет понятным, а значит, будет нести информацию для человека. На этом должно быть основано всякое обучение. Разнообразие научных взглядов на информацию Рассмотренный нами подход к понятию информации, связывающий это понятие со знаниями человека, не является единственным в науке. В философии информация рассматривается как одно из свойств любых материальных объектов мира (наряду с массой, энергией и пр.). Информация возникла вместе с возникновением Вселенной. Другое философское направление утверждает, что информация — свойство живой природы. Она появилась с возникновением жизни и связана с функционированием живых самоорганизующихся систем. Коротко о главном Человек приобретает знания, получая сообщения из различных источников. Знания человека можно разделить на две группы: декларативные («Я знаю, что...») и процедурные («Я знаю, как...»). Восприятие и представление информации Сообщение несет информацию для человека (информативно), если содержащиеся в нем сведения являются для человека новыми и понятными. Вопросы и задания 1. Что такое информация для каждого из нас? 2. Попробуйте перечислить источники, из которых за сегодняшний день вы получали информацию. 3. Попробуйте привести примеры декларативных и процедурных знаний, которыми вы обладаете. 4. В каком случае сообщение содержит информацию для конкретного человека, а в каком — нет? Приведите примеры обоих случаев и обоснуйте свой ответ. ЕК ЦОР; Часть 1, глава 1, § 1. ЦОР № 2. А § г Восприятие и представление информации Основные темы параграфа: ш восприятие информации; ш информация и письменность; ш языки естественные и формальные; ш формы представления информации. Восприятие информации Человек воспринимает информацию из окружающего мира с помощью своих органов чувств — их пять; орган зрения (глаза), орган слуха (уши), орган вкуса (язык), орган обоняния (нос), орган осязания (кожа). Большая часть информации поступает к нам через зрение и слух. Но и запахи, и вкусовые, и осязательные ощущения тоже несут информацию. Например, почувствовав запах гари, вы узнаете, что на кухне сгорел обед, о котором забыли. На вкус вы легко узнаёте знакомую пищу, оцениваете количество сахара или соли в блюде. На ощупь, т. е. через контакт с кожным покровом, вы узнаёте знакомые предметы даже в темноте, оцениваете температуру внешних объектов. Таким образом, существуют разные способы восприятия информации человеком, связанные с разными органами чувств, через которые она поступает: ■ Человек и информация • через зрение поступает информация в виде изображения; • через слух воспринимается информация в звуковом виде; • через обоняние воспринимается информация в виде запахов; • через вкус поступает информация от вкусовых ощущений; через осязание мы получаем информацию в виде осязательных (тактильных) ощущений. Можно сказать, что зрение, слух, вкус, обоняние, осязание являются информационными каналами между внептним миром и человеком. При утрате одного из таких каналов (например, зрения или слуха) усиливается информационная роль других каналов. Известно, что незрячие люди острее слышат, для них возрастает значение осязания. Информация и письменность Полученную информацию человек может запомнить или записать, а также передать другому человеку. В какой форме это происходит? Чаще всего люди общаются между собой в устной или письменной форме, т. е. разговаривают, пишут письма, записки, статьи, книги и т. п. Письменный текст состоит из букв, цифр, скобок, точек, запятых и других знаков. Устная речь тоже складывается из знаков. Только эти знаки не письменные, а звуковые. Лингвисты их называют фонемами. Из фонем складываются слова, из слов — фразы. Между письменными знаками и звуками есть прямая связь. Сначала появилась речь, потом — письменность. Письменность нужна для того, чтобы фиксировать на бумаге человеческую речь. Очень интересна история письменности! Письменность, которой пользуемся мы и большинство европейских стран, называется звуковой. В ней отдельные буквы или сочетания букв обозначают звуки речи, а знаки препинания — паузы, интонацию. А вот китайская письменность называется идеографической. В ней один значок (его часто называют иероглифом) обозначает слово или значительную часть слова (рис. 1.1). А японское письмо называется слоговым. Там один значок обозначает слог. Самая же древняя форма письменности, которая идет от первобытных людей, называется пиктографической. Одна пиктограмма — это рисунок, который обозначает понятие или даже целое сообщение. Пиктографическая символика часто используется и сегодня. Например, всем вам знакомые дорожные знаки — это пиктограммы (рис. 1.2). Восприятие и представление информации Древне- шумерские Древне- египетские Китайские ^ Глаз Видеть @ Глаз ^Лес Вода тН Вода Горы @ Города |1| Гора Л \ Факел Огонь Огонь V Мужчины Человек д J Человек ^ Женщины Женщина Рис. 1.1. Иероглифы Рис. 1.2. Пиктограммы Языки естественные и формальные Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием «язык». Конечно, имеется в виду не орган речи, а способ общения между людьми. Разговорные языки имеют национальный характер. Есть русский, английский, китайский, французский и другие языки. Лингвисты их называют естественными языками. Естественные языки имеют устную и письменную формы. Кроме разговорных (естественных) языков существуют формальные языки. Как правило, это языки какой-нибудь профессии или области знаний. Например, математическую символику можно назвать формальным языком математики; нотную грамоту — формальным языком музыки. Человек и информация О Язык — это знаковый способ представления информации. Общение на языках — это процесс передачи информации в знаковой форме. Формы представления информации Итак, информацию человек представляет с помощью различных языков. Можно привести примеры разных способов знакового представления информации, заменяющих речь. Например, глухонемые люди речь заменяют жестикуляцией. Жесты дирижера передают информацию музыкантам. Судья на спортивной площадке пользуется определенным языком жестов, понятным игрокам. Другой распространенной формой представления информации является графическая форма. Это рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы. При изучении многих школьных предметов вы активно пользуетесь такой графической информацией. Наглядность графической информации облегчает понимание заложенного в нее содержания. Подведем итог разговору о формах представления информации. О Формы представления информации человеком: • текст на естественном языке в устной или письменной форме; • графическая форма: рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы; • символы формального языка: числа, математические формулы, ноты, химические формулы, дорожные знаки и пр. Чтобы письменный текст на любом (естественном или формальном) языке был всем одинаково понятен, он должен соответствовать правилам языка. Синтаксис — это совокупность правил записи текста на языке. Их нарушение называется синтаксической ошибкой. Семантика — это система правил и соглашений, определяющая толкование и придание смысла конструкциям языка. Таким образом, правила синтаксиса определяют форму письменного текста, а правила семантики — его смысл, содержание. Восприятие и представление информации Коротко о главном Человек воспринимает информацию из внешнего мира с помощью всех своих органов чувств. Зрение, слух, вкус, обоняние и осязание являются информационными каналами, связывающими человека с внешним миром. Язык — это знаковая форма представления информации. Языки бывают естественными и формальными. Человек сохраняет информацию или обменивается ею с другими людьми на естественных языках, формальных языках, в графической форме. Письменность — важнейший способ сохранения и передачи информации. В истории человечества сформировались следующие формы письменности: звуковая, слоговая, идеографическая, пиктографическая . Письменный текст составляется в соответствии с правилами синтаксиса и семантики языка. Вопросы и задания 1. Какую роль в информационной деятельности человека выполняют органы чувств? Перечислите все органы чувств человека. 2. Почему восприятие вкусов и запахов можно назвать приемом информации? 3. Как читают незрячие люди? Какие органы чувств при этом задействованы? 4. Чем отличается чтение нот от прослушивания музыки с точки зрения формы принимаемой информации? 5. Грамотный музыкант способен услышанную музыку записать нотами. Какое преобразование формы музыкального произведения он при этом производит? Опишите ситуацию обратного преобразования. 6. Какую роль выполняют языки в информационной деятельности человека? 7. Что такое естественные языки, формальные языки? 8. Какие существуют формы письменности? 9. Попробуйте с информационной точки зрения объяснить такой феномен: ощущение человеком вкусов и запахов во сне. Подготовьте сообщение. А ЕК ЦОР: Часть 1, глава 1, § 2. ЦОР № 2. Человек и информация § 3 Информационные процессы Основные темы параграфа: ■ основные информационные процессы; т хранение информации; S передача информации; ш обработка информации; ш поиск информации; 7 информационные процессы в живой природе. Основные информационные процессы А теперь зададимся вопросом: что делает человек с полученной информацией? Во-первых, он ее стремится сохранить: запомнить или записать. Во-вторых, он передает ее другим людям. В-третьих, человек сам создает новые знания, новую информацию, выполняя обработку данной ему информации. Какой бы информационной деятельностью люди ни занимались, вся она сводится к осуществлению трех основных процессов: хранения, передачи и обработки информации (рис. 1.3). ОСНОВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ХРАНЕНИЕ ПЕРЕДАЧА ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ИНФОРМАЦИИ ИНФОРМАЦИИ Рис. 1.3. Основные виды информационных процессов Хранение информации Люди хранят информацию либо в собственной памяти (иногда говорят — «в уме»), либо на каких-то внешних носителях. Чаще всего — на бумаге. Те сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Например, если вы запомнили таблицу умножения, то вам никуда не нужно заглядывать для того, чтобы ответить на вопрос: сколько будет пятью пять? Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и телефоны близких людей. Если же ему понадобится адрес или телефон, которого он не помнит, то он обращается к записной книжке или к телефонному справочнику. Информационные процессы Память человека можно условно назвать оперативной. Здесь слово «оперативный» является синонимом слова «быстрый». Человек быстро воспроизводит сохраненные в памяти знания. Свою память мы еще можем назвать внутренней памятью. Тогда информацию, сохраненную на внешних носителях (в записных книжках, справочниках, энциклопедиях, магнитных записях), можно назвать нашей внешней памятью. Человек что-то может забыть. Информация на внешних носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помощью внешних носителей люди передают свои знания из поколения в поколение. Передача информации Распространение информации между людьми происходит в процессе ее передачи. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи; телефона, радио, телевидения, компьютерной сети. В передаче информации всегда участвуют две стороны: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, вы являетесь приемниками информации, работая над сочинением по литературе или отвечая на уроке, — источником информации. Каждому человеку постоянно приходится переходить от роли источника к роли приемника информации. Передача информации от источника к приемнику всегда происходит через какой-то канал передачи. При непосредственном разговоре — это звуковые волны; при переписке — это почтовая связь; при телефонном разговоре — это система телефонной связи. В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы имеют плохое качество или на линии связи действуют помехи (шумы). Многие знают, как трудно бывает общаться при плохой телефонной связи. О Обработка информации Обработка информации — третий вид информационных процессов. Вот хорошо вам знакомый пример — решение математической задачи: даны длины двух катетов прямоугольного треугольника, нужно определить длину его третьей стороны — гипотенузы. Чтобы в Человек и информация О решить задачу, ученик кроме исходных данных должен знать математическое правило, с помощью которого можно найти решение. В данном случае это теорема Пифагора: «Квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов». Применяя эту теорему, получаем искомую величину. Здесь обработка заключается в том, что новые данные получаются путем вычислений, выполненных над исходными данными. Вычисление — лишь один из вариантов обработки информации. Новую информацию можно вывести не только путем математических расчетов. Вспомните истории Шерлока Холмса, героя книг Конан Дойля. Имея в качестве исходной информации часто очень запутанные показания свидетелей и косвенные улики, Холмс с помощью логических рассуждений прояснял всю картину событий и разоблачал преступника. Логические рассуждения — это еще один способ обработки информации. Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, при переводе текста с одного языка на другой происходит обработка информации, изменяющая ее форму, но не содержание. Преобразование представления информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее хранения, передачи или обработки, без изменения содержания информации — это кодирование. Особенно широко понятие кодирования стало употребляться с развитием технических средств хранения, передачи и обработки информации (телеграф, радио, компьютеры). Например, в начале XX века телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Часто кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифрованием. Еще одной разновидностью обработки информации является ее сортировка (иногда говорят — упорядочение). Например, вы решили записать адреса и телефоны всех своих одноклассников на отдельные карточки. В каком порядке нужно сложить эти карточки, чтобы затем было удобно искать среди них нужные сведения? Скорее всего, вы сложите их в алфавитном порядке по фамилиям. В информатике организация информации (данных) по какому-либо правилу, связывающему ее в единое целое, называется структурированием. Информационные процессы Поиск информации Нам с вами очень часто приходится заниматься поиском информации: в словаре искать перевод иностранного слова, в телефонном справочнике — номер телефона, в железнодорожном расписании — время отправления поезда, в учебнике математики — нужную формулу, на схеме метро — маршрут движения, в библиотечном каталоге — сведения о нужной книге. Можно привести еще много примеров. Все это — процессы поиска информации на внешних носителях: книгах, схемах, таблицах, картотеках. Информационные процессы в живой природе Можно ли утверждать, что с информацией и информационными процессами связана только жизнь человека? Конечно, нет! Науке известно множество фактов, подтверждающих протекание информационных процессов в живой природе. Животным свойственна память: они помнят дорогу к месту своего обитания, места добывания пищи; домашние животные отличают знакомых людей от незнакомых. Многие животные обладают обостренным обонянием, несущим им ценную информацию. Конечно, способности животных к обработке информации значительно ниже, чем у человека. Однако многие факты разумного поведения свидетельствуют об их способности к определенным умозаключениям. Коротко о главном Информационная деятельность человека связана с осуществлением трех видов информационных процессов: хранения, передачи и обработки информации. Человек хранит информацию в собственной памяти (внутренняя, оперативная информация) и на внешних носителях: бумаге, магнитных и других носителях (внешняя информация). Процесс передачи информации протекает от источника к приемнику по информационным каналам связи. Процесс обработки информации связан с получением новой информации, изменением формы или структуры имеющейся информации. Важным информационным процессом является поиск информации. Информгщионные процессы протекают и в живой природе. Ё о о Человек и информация Вопросы и задания 1. Приведите свои примеры профессий, в которых основным видом деятельности является работа с информацией. 2. Назовите три основных вида информационных процессов. 3. Почему информацию, которую мы «помним наизусть», можно назвать оперативной? Приведите примеры оперативной информации, которой вы владеете. 4. Приведите примеры ситуаций, в которых вы являетесь источником информации, приемником информации. Какую роль за сегодняшний день вам чаш;е приходилось выполнять? Обоснуйте ответ. 5. Приведите различные примеры процесса обработки информации. Определите, по каким правилам она производится в каждом примере. ЕК ЦОР: Часть 1, глава 1, § 3. ЦОР № 2. § 4 Измерение информации Основные темы параграфа: ш алфавитный подход к измерению информации; ш алфавит, мощность алфавита; т информационный вес символа; g информационный объем текста; единицы информации. Алфавитный подход к измерению информации А теперь обсудим вопрос о том, как можно измерять информацию. Существует несколько подходов к измерению информации. Здесь мы рассмотрим только один, который называется алфавитным подходом*. Алфавитный подход позволяет измерять информационный объем текста на некотором языке (естественном или формальном), не связанный с содержанием этого текста. Вам хорошо известно, что существуют единицы измерения таких величин, как, например, расстояние, масса, время. Для расстояния — это метр, для массы — грамм, для времени — секунда. Измерение происходит путем сопоставления измеряемой величины с еди- О другом подходе к измерению информации см. в разделе 1.1 материала для углубленного изучения «Дополнение к главе I». Измерение информации ницей измерения. Сколько раз единица измерения укладывается в измеряемой величине, таков и результат измерения. Следовательно, и для измерения информации должна быть введена своя единица измерения. Алфавит. Мощность алфавита Под алфавитом некоторого языка мы будем понимать набор букв, знаков препинания, цифр, скобок и других символов, используемых в тексте. В алфавит также следует включить и пробел, т. е. пропуск между словами. Полное число символов алфавита принято называть мощностью алфавита. Будем обозначать эту величину буквой N. Например, мощность £1лфавита из русских букв и отмеченных дополнительных символов равна 54: 33 буквы + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел. Информационный вес символа При алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определенный информационный вес. Информационный вес символа зависит от мощности алфавита. А каким может быть наи-меньптее число символов в алфавите? Оно равно двум! Скоро вы узнаете, что такой алфавит используется в компьютере. Он содержит всего 2 символа, которые обозначаются цифрами 0 и 1. Его называют двоичным алфавитом. Изучая устройство и работу компьютера, вы узнаете, как с помощью всего двух символов можно представить любую информацию. Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 бит. О с увеличением мощности алфавита увеличивается информационный вес символов этого алфавита. Так один символ из четырехсимвольного алфавита (N = 4) «весит» 2 бита. Объяснение этому можно дать следующее: все символы такого алфавита можно закодировать всеми возможными комбинациями из двух цифр двоичного алфавита. Комбинацию из нескольких (двух, трех и т. д.) знаков двоичного алфавита назовем двоичным кодом. Порядковый номер символа 1 2 3 4 Двузначный двоичный код 00 01 10 11 ■ Человек и информация Используя три двоичные цифры, можно составить 8 различных комбинаций. Порядковый номер символа 1 2 3 4 5 6 7 8 Трехзначный двоичный код 000 001 010 011 100 101 110 111 Следовательно, если мощность алфавита равна 8, то информационный вес одного символа равен 3 битам. Четырехзначными двоичными кодами могут быть закодированы все символы 16-символьного алфавита, и т. д. Найдем зависимость между мощностью алфавита (N) и количеством знаков в коде (Ь) — разрядностью двоичного кода. N 2 4 8 16 Ъ 1 бит 2 бита 3 бита 4 бита Заметим, что 2 = 2^, 4 = 2^, 8 = 2^, 16 = 2^. В общем виде это записывается следующим образом: N = 2”. Разрядность двоичного кода — это и есть информационный вес символа. Если число N не равно целой степени двойки, то для определения информационного веса символа поступают следующим образом: берется ближайшее к N, большее N значение М, равное двойке в целой степени : N <М — 2*. Получаемое отсюда значение Ъ принимается за информационный вес символа. Например, если N = 12,тоМ = 16 = = 2^. Отсюда информационный вес символа из алфавита мощностью 12 равен 4 битам. Иначе говоря, 12 символов алфавита кодируются 4-разрядными двоичными кодами. Информационный объем текста. Единицы информации Информационный объем текста складывается из информационных весов составляющих его символов. Например, следующий текст, записанный с помощью двоичного алфавита: 1101001011000101110010101101000111010010 содержит 40 символов, следовательно, его информационный объем равен 40 битам. Сегодня для подготовки текстовых документов чаще всего применяются компьютеры. Алфавит, из которого составляется такой Измерение информации «компьютерный текст», содержит 256 символов. В алфавит такого размера можно поместить все практически необходимые символы: строчные и прописные латинские и русские буквы, цифры, знаки арифметических операций, всевозможные скобки, знаки препинания и пр. Поскольку 256 = 2®, то один символ компьютерного алфавита «весит» 8 битов. Величина, равная восьми битам, называется байтом. 1 байт = 8 битов. Легко подсчитать информационный объем текста, если известно, что информационный вес одного символа равен 1 байту. Надо просто сосчитать число символов в тексте. Полученное значение и будет информационным объемом текста, выраженным в байтах. Например, небольшая книжка, подготовленная с помош;ью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице 40 строк, в каждой строке 60 символов (включая пробелы между словами). Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байтов информации. Для вычисления информационного объема всей книги нужно полученную величину умножить на число страниц: 2400 байтов • 150 = 360 000 байтов. Уже на таком примере видно, что байт — «мелкая» единица. А представьте, что нужно, например, измерить информационный объем целой библиотеки. В байтах это окажется громадным числом! Для измерения больших информационных объемов используются более крупные единицы: 1 килобайт = 1 Кб 1 мегабайт = 1 Мб 1 гигабайт = 1 Гб 1 терабайт =1 Тб 2^° байтов 210 Кб 210 Мб 210 Y6 1024 байта 1024 Кб 1024 Мб 1024 Гб Следовательно, информационный объем вышеупомянутой книги равен приблизительно 360 килобайтам. А если посчитать точнее, то получится: 360 000 : 1024 = 351,5625 Кб. 351,5625 : 1024 = 0,34332275 Мб. ■ Человек и информация О в заключение еще раз обратим внимание на важное свойство рассмотренного здесь алфавитного подхода. При его использовании содержательная сторона текста в учет не берется. Текст, состоящий из бессмысленного сочетания символов, будет иметь ненулевой информационный объем. Коротко о главном Алфавитный подход — это способ измерения информационного объема текста, не связанного с его содержанием. Алфавит — это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации. Мощность алфавита — это число символов в нем. 1 бит — информационный вес одного символа двухсимвольного алфавита (А = 2). Информационный вес символа (разрядность двоичного кода) (Ь) и мощность алфавита (А) связаны формулой: А = 2^. Если А не равно двойке в целой степени, то находится большее А, ближайшее к А целое число М = 2^ {Ь — целое), и из этого равенства определяется Ъ — информационный вес символа. Информационный объем текста равен сумме информационных весов всех символов, составляющих текст. 1 байт — информационный вес символа из алфавита мощностью 2* = 256 символов. 1 байт = 8 битов. Байт, килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт — единицы измерения информации. Каждая следующая единица больше предыдущей в 1024 (2^*^) раза. Вопросы и задания А О Л о 1. Что такое алфавит? 2. Что такое мощность алфавита? 3. Как определяется информационный объем текста при использовании алфавитного подхода? 4. Текст составлен с использованием алфавита мощностью 64 символа и содержит 100 символов. Каков информационный объем текста? 5. Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт? 6. Информационный объем текста, подготовленного с помощью компьютера, равен 3,5 Кб. Сколько символов содержит этот текст? 7. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй — мощностью 64 символа. Во сколько раз различаются информационные объемы этих текстов? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 1, § 4. ЦОР № 2, 4. Измерение информации Чему вы должны научиться, ________изучив главу I______ О Различать декларативные и процедурные знания. Называть виды информационных процессов. Определять информационный объем текста. Переводить количество информации из одних единиц в другие. Дополнение к главе I 1.1. Неопределенность знания и количество информации Основные темы параграфа: ■ содержательный подход к измерению информации; ■ неопределенность знания; ■ сообщение, несущее 1 бит информации; ■ количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий. Содержательный подход к измерению информации В § 4 приведен алфавитный подход к измерению информации. Здесь мы рассмотрим другой подход, который назовем содержательным. В этом случае количество информации связывается с содержанием (смыслом) полученного человеком сообщения. Вспомним, что с «человеческой» точки зрения информация — это знания, которые мы получаем из внешнего мира. Количество информации, заключенное в сообщении, должно быть тем больше, чем больше оно пополняет наши знания. Как же с этой точки зрения определяется единица измерения информации? Вы уже знаете, что эта единица называется битом. Единица измерения информации была определена в науке, которая называется теорией информации. Ее определение звучит так: Сообщение, уменьшающее неопределенность знания в два раза, несет 1 бит информации. В этом определении есть понятия, которые требуют пояснения. 1.1. Неопределенность знания Неопределенность знания Что такое неопределенность знания? Лучше всего это объяснить на примерах. Допустим, вы бросаете монету, загадывая, что выпадет: орел или решка. Есть всего два варианта возможного результата бросания монеты. Причем ни один из этих вариантов не имеет преимущества перед другим. В таком случае говорят, что они равновероятны*. Так вот в этом случае перед подбрасыванием монеты неопределенность знания о результате равна двум. Игральный кубик с шестью гранями может с равной вероятностью упасть на любую из них. Значит, неопределенность знания о результате бросания кубика равна шести. Еще пример: спортсмены-лыжники перед забегом путем жеребьевки определяют свои порядковые номера на старте. Пусть имеется 100 участников соревнований. Тогда неопределенность знания спортсменом своего номера до жеребьевки равна 100. Следовательно, можно сказать так: неопределенность знания о некотором событии — это количество возможных результатов события (бросания монеты, кубика; вытаскивания жребия и пр.). Сообщение, несущее 1 бит информ[ации Вернемся теперь к примеру с монетой. После того как вы бросили монету, она упала, и вы посмотрели на нее, вы получили зрительное сообщение, что выпал, например, орел. Произошло одно из двух возможных событий. В этом случае считают, что неопределенность знания уменьшилась в два раза: было два варианта, остался один. Значит, узнав результат бросания монеты, вы получили 1 бит информации. Сообщение о том, что произошло одно событие из двух Q равновероятных, несет 1 бит информации. Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий А теперь такая задача: студент на экзамене может получить одну из четырех оценок: 5 — «отлично», 4 — «хорошо», 3 — «удовлетворительно», 2 — «неудовлетворительно». Представьте себе, что ваш Более строгое определение равновероятности: если увеличивать количество бросаний монеты (100, 1000, 10 000 и т. д.), то число выпадений орла и число выпадений решки будут все более близкими. Дополнение к главе I товарищ пошел сдавать экзамен. Причем учится он очень неровно и может с одинаковой вероятностью получить любую оценку от 2 до 5. Вы волнуетесь за него, ждете результата экзамена. Наконец, он пришел и на ваш вопрос: «Ну, что получил?» ответил: «Четверку!». Вопрос: сколько битов информации содержится в его ответе? Если сразу сложно ответить на этот вопрос, то давайте подойдем к ответу постепенно. Будем отгадывать оценку, задавая вопросы, на которые можно ответить только «да» или «нет». Вопросы будем ставить так, чтобы каждый ответ уменьшал количество вариантов в два раза и, следовательно, приносил 1 бит информации. Первый вопрос: — Оценка выше тройки? -Да. После этого ответа число вариантов уменьшилось в два раза. Остались только 4 и 5. Получен 1 бит информации. Второй вопрос: — Ты получил пятерку? — Нет. Выбран один вариант из двух оставшихся: оценка — четверка. Получен еще 1 бит информгщии. В сумме имеем 2 бита. Сообщение о том, что произошло одно из четырех равновероятных событий, несет 2 бита информации. Разберем еще одну частную задачу, а потом получим общее правило. На книжном стеллаже восемь полок. Книга может стоять на любой из них. Сколько информации содержит сообщение о том, где находится книга? Будем действовать таким же способом, как в предыдущей задаче. Метод поиска, на каждом ШЕП’е которого отбрасывается половина вариантов, называется методом половинного деления. Применим метод половинного деления к задаче со стеллажом. Задаем вопросы: — Книга лежит выше четвертой полки? — Нет. — Книга лежит ниже третьей полки? -Да. — Книга на второй полке? — Нет. — Ну теперь все ясно! Книга лежит на первой полке! 1.1. Неопределенность знания ... Каждый ответ уменьшал неопределенность знания в два раза. Всего было задано три вопроса. Значит, набрано 3 бита информации. И если бы сразу было сказано, что книга лежит на первой полке, то этим сообщением были бы переданы те же 3 бита информации. А сейчас попробуем получить формулу, по которой вычисляется количество информации, содержащейся в сообщении о том, что произошло одно из множества равновероятных событий. Обозначим буквой N количество возможных событий. Буквой i будем обозначать количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий. В примере с монетой: N = 2, i = 1. В примере с оценками: N = 4, i = 2. В примере со стеллажом: N = 8, i = 3. Нетрудно заметить, что связь между этими величинами выражается такой формулой 2‘ = А. Действительно: 2^ = 2; 2^ = 4; 2^ = 8. Если величина N известна, а i неизвестно, то данная формула становится уравнением для определения i. В математике оно называется показательным уравнением. Например, пусть на стеллаже не 8, а 16 полок. Чтобы ответить на вопрос, сколько информации содержится в сообщении о том, где лежит книга, нужно решить уравнение 2'= 16. Поскольку 16 = 2'^, то i = 4. Количество информации i, содержащееся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий, определяется из решения показательного уравнения 2^ = N. Q Если значение N равно целой степени двойки (4, 8, 16, 32, 64 и т. д.), то такое уравнение решается просто: i будет целым числом. А чему, например, равно количество информации в сообщении о результате бросания игральной кости, у которой имеется шесть граней и, следовательно, N = 67 Решение уравнения 2' = 6 будет дробным числом, лежащим между 2 и 3, поскольку 2^ = 4 < 6, а 2^ = 8 > 6. С точностью до пяти знаков после запятой решение такое: 2,58496. Ниже приведена табл. 1.1, из которой можно определить i для различных значений N в диапазоне от 1 до 64. 2 Информатика, 7 кл Дополнение к главе I Таблица 1.1. Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий N i ! N ‘ i — N i N i 1 0,00000 17 4,08746 33 5,04439 49 5,61471 2 1,00000 18 4,16993 34 5,08746 50 5,64386 3 1,58496 19 4,24793 35 5,12928 51 5,67243 4 2,00000 20 4,32193 36 5,16993 52 5,70044 5 2,32193 21 4,39232 37 5,20945 53 : 5,72792 6 2,58496 22 4,45943 38 5,24793 54 1 5,75489 7 2,80735 23 4,52356 39 5,28540 55 1 5,78136 8 3,00000 24 4,58496 40 5,32193 56 i 5,80735 9 3,16993 25 4,64386 41 1 5,35755 57 5,83289 10 3,32193 26 4,70044 42 i 5,39232 1 58 5,85798 11 3,45943 ■ 27 4,75489 43 5,42626 59 5,88264 12 3,58496 28 4,80735 44 i 5,45943 60 5,90689 13 1 3,70044 29 4,85798 45 1 ! 5,49185 61 ! ’ 5,93074 14 1 1 3,80735 30 4,90689 46 5,52356 62 j i 5,95420 15 1 i 3,90689 1 31 4,95420 47 1 5,55459 63 II 1 5,97728 16 i 4,00000 32 5,00000 1 48 5,58496 64 6,00000 1.1. Неопределенность знания Коротко о главном Неопределенность знания о некотором событии — это количество возможных результатов события. Сообш;ение, уменьшающее неопределенность знания в два раза, несет 1 бит информации. Для определения количества информации i, содержащейся в сообщении о том, что произошло одно из N равновероятных событий, нужно решить показательное уравнение 2^ = N. Вопросы и задания 1. Что такое неопределенность знания о результате какого-либо события? Приведите примеры. 2. Как с точки зрения содержательного подхода к измерению информации определяется единица измерения количества информации? 3. По какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении? 4. Сколько битов информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали «даму пик»? 5. Проводятся две лотереи; « 4 из 3 2 » и « 5 из 64 ». Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации? О о о ЕК ЦОР: Часть 1, дополнение к главе 1. ЦОР № 1-5. Система основных понятий главы I .,.: ir-. г:‘«V-v-'T--., . & -■ &h ^ -,^ -Й- :..,v-.>^ • . \ V-' ^ i..-' ^ ~ж Г-—■Г':-.~‘'" : 1^; ■ '^ Щщ- '■ .Г: ' ...I "' 1. ■; Jii :Д ,, "- :;.■ I'.,' ^ .T^'^ •• r • 'Ч-. - -^V' ■ ,i|». '.^rir-il- '-'1»гЧ<‘-'Ч'<''Sr-®L'^5'3r It-- , •: Глава II Компьютер: устройство и программное обеспечение 01010101 01010010 IIIOIOIOOOIOIOII^JHJIOOC OOlOllOllOlOllC^lOllO' 110100001010i;t)0011101 OlOllOlOlOOOl^lllOlOOl OlllOlOOlOlOSbOOlOlllOlf 101001011001Ы01010101С ' loiiioiooioimoioiooioi ooioioiiooiodtoiioiio OlOOOlOlOllllflOOOOl loiioioiioioioiioioi 000101011000113^1001 010100010111010\i011 lOOlOlOlOOOlOlllVOO 10110011101010101011 01001011101010010110 Материк Компьютер ятоапг LOOlOlll ________DlllOOlO -.00011l"!89?(rjtjiL*J4JtflOlll0100101110101001011101010 ^11010010110011101 СТ^?(?ХйД^.00101110101000101011 ^jlffi1fH^OlQlll01010010111QlP?*n»^1011Q110101101 JOlOlllOlOlOOOlOlOllll^^I-000010101100 tioooioiioiioioiioioidi.101010001011 11J-101000010101100011»010010101000 ItOTOllOlOlOlllOOOllOjollOOOlOlOOl ^^fioi:---------------------------- OlOlOlOlOlllOOlOlllOlor OlOlOOlOlllOlOlOC IIIOIOIOOOIOIOIIJ 001011011010110'^ 1101000010^11 оюноюЖою, oiiioiootoioiq lOOOlOllJ-OlOOl lOlOlOOQT.Ol-1^00,. ^ 10011101 OlOlllOlOl^OlOlllOlL^O 11001011101#l00011010001j iiioioiooioiVoioioooioiioiiu.-^ oioiiioioiooor^ioiiiioiooooioii oioooioiioiioioivioioiioioiooot^: 10010111001110101OTy310101100101101|W-iv7 1011001110101010КЫ11001011101 OOlOlllOlOlOOlOfllOlOlOOOlOl looioiiioioioioioioiiiiolo 101010001011015010110101011 010111101000(^l010110001110 iOllOlOlOllOItlOOOlOlllOlOO _ OllOOOlllOlSfblOlOlOOOlOlll S 10101000101*Л 0100101100111 OlOOlOlOlQ^OlOlllOlOOlOlll DOlOllOOll/OlOlOlOlOlllOOlO aioiooioiiioioiooioiiioioio )101011icwtl01110101000101011 OlOlllftt0100010110110101101 OlOO^fOlOllllOlOOOOlOlOllOO 1011011010110101011010 1110100001010110001110100 00 ilioooi- ]?(куШ4)1010110101000101110100101 pioiicftoiiioiooioioioooioiiioio QDlOlilOlOOlOllOOlllOlOlOlOlOl rOfiplflOlOOlOlOlOOOlOlllOlOOlO oiiioSooioiiooiiioioioioioiiio OOCgO>110100101110101001011101 OlQi^lOlOlllOOlOlllOlOllOOOll -..................................e_L--- _____01<1?^0101111010000101011000111 0100101010001011101(foi011101010010Wi(a^l000ie>?011(71CM.10101011010100010111010 0101100111010101010111(У»Ый1101010003_5иРА«^10100001010Л 0001110100101010001011 1010010111010100101110101odmT)1.?6?ffJ1011010101101Q10I10TO1110100101100111010101 OlOlllOOlOlllOlOlOOOlOlOllllOlOOOOlOlOllOOOlllOlOO'JiTIOOOlOlllOlOOlOlllOlOlOO lOlllOlOlOOOlOllOllOlOllOlOlOllOlOlOOOlOlllOlOOlOl'jfci^lOlOlOlOlOlllOOlOlllOlO 100010101111010000101011000111010010101000101110100:^110101001011101010001011 Здесь вы узнаете: • как устроен компьютер • что такое ПК • что такое программное обеспечение Компьютер: устройство и ПО § 5 Назначение и устройство компьютера Основные темы параграфа: ■ что общего между компьютером и человеком; ■ какие устройства входят в состав компьютера; ■ что такое данные и программа; ■ принципы фон Неймана. Что общего между компьютером и человеком С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером. Для информатики компьютер — это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения. Вы узнаете, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программные средства. С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Электронная вычислительная машина (в современной терминологии — компьютер) (рис. 2.1) была изобретена в середине XX века для усиления возможностей умственной работы человека, т. е. работы с информацией. Рис. 2.1. Электронная вычислительная машина Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек «подглядел» в природе. Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов. Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц. Результаты этих исследований используются при расчетах конструкций самолетов. Назначение и устройство компьютера А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека. По своему назначению компьютер — универсальное техническое средство для работы человека с информацией. В памяти компьютера хранятся данные и программы. О По принципам устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией. Какие устройства входят в состав компьютера Информационная деятельность человека делится на составляющие: • прием (ввод) информации; • запоминание информации (сохранение в памяти); • процесс мышления (обработка информации); . передача (вывод) информации. В состав компьютера входят устройства, выполняющие аналогичные функции: • устройства ввода; • устройства запоминания — память; • устройство обработки — процессор; • устройства вывода. В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в память результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку. Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вывода — монитор или принтер (устройство печати). Что такое данные и программа И все-таки нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важнейшее отличие состоит в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе, человек же сам управляет своими действиями. О Компьютер: устройство и ПО О Данные — это обрабатываемая информация, представленная в памяти компьютера в специальной форме. Программа — это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения поставленной задачи обработки данных. Если информация для человека — это знания, которыми он обладает, то информация для компьютера — это данные и программы, хранящ;иеся в памяти. Данные — это «декларативные знания», программы — «процедурные знания» компьютера. Принципы фон Неймана В 1946 году американский ученый Джон фон Нейман сформулировал основные принципы устройства и работы ЭВМ. Описанный выше состав устройств ЭВМ и взаимодействие между ними называют архитектурой фон Неймана. Для неймановской архитектуры характерно наличие одного процессора, который управляет работой всех остальных устройств. С другими принципами фон Неймана вам еш;е предстоит познакомиться. Коротко о главном Компьютер — это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией. В состав компьютера входят: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода. В памяти компьютера хранятся данные и программы. Компьютер работает по программам, созданным человеком. е Вопросы и задания О А О А 1. 3. 4. 5. 6. Какие возможности человека воспроизводит компьютер? Перечислите основные устройства, входяш;ие в состав компьютера. Какое назначение каждого из них? Опишите процесс обмена информацией между устройствами компьютера. Что такое компьютерная программа? Чем отличаются данные от программы? Подготовьте доклад о принципах, сформулированных фон Нейманом. ЕК ЦОР: Часть 1, глава 2, § 5. ЦОР № 5, 7. Компьютерная память § 6 Компьютерная память Основные темы параграфа: ■ внутренняя и внешняя память; ■ структура внутренней памяти компьютера; ш программа в памяти компьютера; ■ носители и устройства внешней памяти. Внутренняя и внешняя память Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе I «Человек и информация» было отмечено, что информацию можно хранить в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее. У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память. Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию пока питается электроэнергией. При отключении компьютера от сети информация из оперативной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера. Сформулированное правило относится к принципам Неймана. Это правило называют принципом хранимой программы. Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-карты памяти. Сохранение информации на внешних носителях не требует постоянного электропитания. В современных компьютерах имеется еш;е один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться. На рисунке 2.2 показан состав устройств компьютера. Стрелки указывают направления информационного обмена. Структура внутренней памяти компьютера Устройства компьютера производят определенную работу с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рис. 2.3. О о Компьютер: устройство и ПО миром информации Средства хранения оперативной информации и ее обработки Рис. 2.2. Информационный обмен между устройствами компьютера Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рисунке 2.3 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия. Номера байтов 0 1 2 3 Биты 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 Рис. 2.3. Структура внутренней памяти компьютера В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой. Компьютерная память Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода. О Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации. В одном бите памяти содержится один бит информации. О Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты. Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации. Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом. О Принцип адресуемости означает, что: Запись информации в память, а также чтение ее из памя-ти производится по адресам. Программа в памяти компьютера Несколько последовательно расположенных байтов памяти образуют ячейку памяти, адресом которой является адрес младшего байта, т. е. байта с наименьшим номером. На рисунке 2.4 показан принцип адресации на примере 4-байтовых ячеек памяти. Компьютер: устройство и ПО Адреса ячеек Адреса байтов памяти 0 0 1 2 3 4 4 5 6 7 8 8 9 10 11 ... Рис. 2.4. Принцип адресации памяти Одна ячейка памяти может хранить одну команду программы или элемент данных, обрабатываемых программой (например, число). Машинная программа — это множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти (рис. 2.5). 1-я команда S Ен 2-я команда о; а 3-я команда ц S и о N-я команда (stop!) к Рис. 2.5. Машинная программа О Команда программы состоит из операционной части — кода операции и адресной части — адресов размещения в памяти обрабатываемых данных. Код операции определяет действие, выполняемое процессором по команде. Работа процессора заключается в автоматическом выполнении последовательности команд программы до ее завершения (команды остановки). Носители и устройства внешней памяти Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что такое файлы, вы подробнее узнаете позже. Важнейшими устройствами внешней памяти в современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы. Компьютерная память Принцип магнитной записи был изобретен в 20-х годах прошлого столетия. Тогда появились акустические магнитофоны, которые позволяли записывать на магнитную ленту речь, музыку, а затем воспроизводить записанные звуки. Первым видом устройств внешней памяти на ЭВМ были накопители на магнитной ленте — аналоги акустических магнитофонов. Современный НМД работает аналогично магнитофону. На поверхности диска, покрытой тонким ферромагнитным слоем, записывается двоичный код: намагниченный участок — единица, ненамагни-ченный — нуль. При чтении с диска эта запись превраш;ается в нули и единицы в битах внутренней памяти. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка (рис. 2.6), которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Рис. 2.6. Дисковод и магнитный диск Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название — лазерные диски). На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации. Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM — Compact Disk-Read Only Memory, что в переводе означает «компактный диск — только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново. Компьютер: устройство и ПО Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными. Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD (Digital Versatile Disk — универсальный цифровой диск). Иногда их называют видеодисками. Объем информации, храняпцейся на DVD, измеряется в гигабайтах. Видеофильмы, записанные на DVD, можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору. Сравнительно новым видом устройств внешней памяти является флеш-память. Устройство флеш-памяти подключается к компьютеру через универсальный разъем USB. Коротко о главном В состав компьютера входят внутренняя и внешняя память. Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы). Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму. Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение О или 1. Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом. Во внутренней памяти запись и чтение информации производятся по адресам. Машинная программа — множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти. Внешняя память: магнитные диски; оптические (лазерные) диски — CD, DVD; флеш-память. Вопросы и задания 1. Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида памяти; внутренняя и внешняя. Подготовьте сообщение. 2. Что такое принцип хранимой программы? 3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти компьютера? 4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между собой? 5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти компьютера? Как устроен персональный компьютер 6. Что представляет собой машинная программа? Какая информация содержится в команде программы? 7. Назовите устройства внешней памяти компьютера и сделайте их фотографии. 8. Какие типы оптических дисков вы знаете? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 2, § 6. ЦОР № 2. ■ А § 7 Как устроен персональный компьютер Основные темы параграфа: ш что такое ПК; ш основные устройства ПК; ■ магистральный принцип взаимодействия устройств ПК. Что такое ПК В § 5 мы познакомились с основными устройствами компьютера — электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Современные ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимаюш,их целый зал, до маленьких, помеш;аюш;ихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Разные ЭВМ используются для разных целей. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры. Персональные компьютеры (ПК) предназначены для личного (персонального) использования. Сугцествуют различные типы ПК: стационарные (настольные) и мобильные (ноутбуки, планшетные ПК, карманные ПК). Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве суш;еству-ет много обвдего. Об этих обш;их свойствах и пойдет сейчас речь. Основные устройства ПК Основной «деталью» персонального компьютера является микропроцессор (МП). Это миниатюрная электронная схема, созданная путем очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора компьютера. Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств. В стационарном ПК центральным устройством является системный блок. В системном блоке находится «мозг» машины: микропроцессор и внутренняя память. Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжен вентиляторами для охлаждения нагревающихся при работе элементов. Компьютер: устройство и ПО О с наружной стороны системного блока имеются сетевой выключатель, кнопка перезагрузки компьютера, разъемы (которые называют портами) для подключения внешних устройств, выдвижной лоток для установки оптического диска. К системному блоку подключены клавиатура (клавишное устройство), монитор (другое название — дисплей) и мышь (манипулятор). Иногда используются другие типы манипуляторов: джойстик, трекбол и пр. Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер (устройство печати), модем (для выхода в компьютерную сеть) и другие устройства (рис. 2.7). Монитор Системный блок Клавиатура Мышь Рис. 2.7. Комплект стационарного ПК На рисунке 2.7 показана стационарная модель ПК, на рис. 2.8 — ноутбук. В ноутбуке все необходимые компоненты объединены в одном корпусе, который складывается как книжка (отсюда название компьютера). Все устройства внешней памяти, а также устройства ввода/вывода взаимодействуют с процессором ПК через специальные блоки, которые называются контроллерами (от английского controller — контролер, управля-юш;ий). Существуют контроллер дисковода, контроллер монитора, контроллер принтера и т. п. Сравнительно недавно в составе ПК появился универсальный контроллер, позволяющий подключать через унивесальный разъем (USB) различные виды устройств: принтер, монитор, клавиатуру, мышь и др. Рис. 2.8. Ноутбук Как устроен персональный компьютер 1 Магистральный принцип взаимодействия устройств ПК Принцип, по которому организована информационная связь между устройствами компьютера, называется магистральным принципом взаимодействия. Процессор через многопроводную линию, которая называется магистралью (другое название — шина), связывается с другими устройствами (рис. 2.9). Рис. 2.9. Структура ПК (треугольниками изображены контроллеры) Каждое подключаемое к ПК устройство получает свой номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая от процессора к устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер. Далее работой устройства управляет контроллер. Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) — адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления; по ней передаются управляющие сигналы (например, проверка готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). Коротко о главном В состав системного блока входят: микропроцессор, внутренняя память, дисководы, блок питания, контроллеры внешних устройств. Внешние устройства (устройства ввода/вывода, устройства внешней памяти) взаимодействуют с процессором ПК через контроллеры. Все устройства ПК связаны между собой по многопроводной линии, которая называется информационной магистралью, или шиной. Компьютер: устройство и ПО Каждое внешнее устройство имеет свой адрес (номер). Передаваемая к нему по шине данных информация сопровождается адресом устройства, который передается по адресной шине. Вопросы и задания 1. Назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер, и сделайте фотографии этих устройств. 2. Какие устройства входят в состав системного блока? 3. Что такое контроллер? Какую функцию он выполняет? 4. Как физически соединены между собой различные устройства ПК? 5. Как информация, передаваемая по шине, попадает на нужное устройство? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 2, § 7. ЦОР № 3. § 8 Основные характеристики персонального компьютера Основные темы параграфа: ■ характеристики микропроцессора; ■ объем внутренней (оперативной) памяти; т характеристики устройств внешней памяти; ■ устройства вводаIвывода. Все чаще персональные компьютеры используются не только на производстве и в учебных заведениях, но и в домашних условиях. Их можно купить в магазине так же, как покупают бытовую технику. При покупке любого товара желательно знать его основные характеристики, для того чтобы приобрести именно то, что вам нужно. Такие основные характеристики есть и у ПК. Характеристики микропроцессора Существуют различные модели микропроцессоров, выпускаемые разными фирмами. Основными характеристиками МП являются тактовая частота и разрядность процессора. Режим работы микропроцессора и других связанных с ним устройств задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном «стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется i Основные характеристики персонального компьютера в мегагерцах — МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в одну секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 600, 800, 1000 МГц. Последняя величина называется гигагерцем — ГГц. Современные модели микропроцессоров работают с тактовыми частотами в несколько гигагерц. Следующая характеристика — разрядность процессора. Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком. Разрядность процессоров на первых моделях ПК была равна 8 битам. Затем появились 16-разрядные процессоры. На современных ПК чаще всего используются 32-разрядные процессоры. Наибольшая разрядность у современных микропроцессоров, используемых в ПК, — 64 бита. Объем внутренней (оперативной) памяти Про память компьютера мы уже говорили. Она делится на оперативную (внутреннюю) и долговременную (внешнюю) память. Производительность машины очень сильно зависит от объема внутренней памяти. Если для работы каких-то программ не хватает внутренней памяти, то компьютер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Скорость чтения/записи данных в оперативную память на несколько порядков выше, чем во внешнюю. Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты). Назначение кэш-памяти Для сокращения времени выполнения программы в состав ПК входит специальный вид внутренней памяти, который называется кэш-памятью. Это небольшой по объему, но имеющий самое короткое время чтения/записи раздел памяти компьютера. В кэш-памяти дублируются данные и команды из оперативной памяти, к которым процессор наиболее часто обращается при выполнении программы. Поэтому первоначально процессор ищет требуемую информацию в кэш-памяти, и только если ее там не обнаруживает, обращается к более медленной оперативной памяти. Характеристики устройств внешней памяти Устройства внешней памяти — это магнитные и лазерные дисководы, флэш-память. Встроенные в системный блок магнитные диски называются жесткими дисками, или винчестерами. Это очень важная часть компьютера, поскольку именно здесь хранятся все необходимые для работы компьютера программы. Чтение/запись на О о ш Компьютер: устройство и ПО О жесткий диск производится быстрее, чем на все другие виды внешних носителей, но все-таки медленнее, чем в оперативную память. Чем больше объем жесткого диска, тем лучше. На современных ПК устанавливают жесткие диски, объем которых измеряется в гигабайтах: десятки и сотни гигабайтов. Покупая компьютер, вы приобретаете и необходимый набор программ на жестком диске. Обычно покупатель сам заказывает состав программного обеспечения компьютера. Все остальные носители внешней памяти — сменные, т. е. их можно вставлять в дисковод и доставать из дисковода. К ним относятся оптические диски типа CD (компакт-диски) и DVD. Об их свойствах рассказывалось в § 6. Диски удобны для длительного хранения программ и данных, а также для переноса информации с одного компьютера на другой. В обязательный комплект современного ПК входят оптические дисководы для работы с CD и DVD. На этих носителях распространяется программное обеспечение. Вместимость CD-ROM исчисляется сотнями мегабайтов (стандартный объем — 700 Мб). Информационная емкость DVD исчисляется гигабайтами (4,7; 8,5; 17 Гб). Часто на DVD записываются видеофильмы. На одном диске можно уместить двухчасовой видеофильм с несколькими звуковыми дорожками на разных языках. Пишуш;ие оптические дисководы позволяют производить запись и перезапись информации на CD-RW и DVD-RW. В последнее время основным средством переноса информации с одного компьютера на другой стала флеш-память. Флеш-память — это электронное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате. Флеш-память, как и диски, — энергонезависимое устройство. Емкость носителя составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов. А скорость чтения и записи данных на флеш-носитель приближается к скорости чтения и записи на жесткий диск. Устройства ввода/вывода Все остальные типы устройств относятся к числу устройств ввода/вывода. Обязательными из них являются клавиатура, монитор и манипулятор (мышь; на мобильных ПК: трекбол, тачпад, джойстик и др.). Дополнительные устройства: принтер, модем, сканер, звуковая система и некоторые другие. Выбор этих устройств зависит от потребностей и финансовых возможностей покупателя. Всегда можно найти источники справочной информации о моделях таких устройств и их эксплуатационных свойствах. Программное обеспечение компьютера Коротко о главном Основные характеристики микропроцессора: тактовая частота и разрядность. Чем больше тактовая частота, тем выше скорость работы процессора. Увеличение разрядности ведет к увеличению объема данных, обрабатываемых компьютером за единицу времени. Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты). Жесткий магнитный диск — обязательное устройство внешней памяти в составе компьютера. Сменными носителями являются оптические диски, флеш-память. Необходимый набор устройств ввода/вывода: клавиатура, манипулятор, монитор. Дополнительные устройства ввода/вывода: принтер, сканер, модем, акустическая система и др. Вопросы и задания 1. От каких характеристик компьютера зависит его производительность? 2. Информационный объем какого порядка имеют винчестеры, CD-ROM, DVD-ROM? 3. Какие устройства памяти являются встроенными, какие — сменными? 4. Какие устройства ввода/вывода являются обязательными для ПК, какие — дополнительными? о ЕК ЦОР; Часть 1, глава 2, § 8. ЦОР №1,7. § 9 Программное обеспечение компьютера Основные темы параграфа: ■ что такое программное обеспечение; ■ типы программного обеспечения; ■ состав прикладного программного обеспечения. о Компьютер: устройство и ПО Что такое программное обеспечение Возможности современного ПК столь велики, что все большее число людей находят ему применение в своей работе, учебе, быту. Важнейшим качеством современного компьютера является его «дружественность» по отношению к пользователю. Общение человека с компьютером стало простым, наглядным, понятным. Компьютер сам подсказывает пользователю, что нужно делать в той или иной ситуации, помогает выходить из затруднительных положений. Это возможно благодаря программному обеспечению компьютера. Снова воспользуемся аналогией между компьютером и человеком. Новорожденный человек ничего не знает и не умеет. Знания и умения он приобретает в процессе развития, обучения, накапливая информацию в своей памяти. Компьютер, который собрали на заводе из микросхем, проводов, плат и прочего, подобен новорожденному человеку. Можно сказать, что загрузка в память компьютера программного обеспечения аналогична процессу обучения ребенка. Создается программное обеспечение программистами. Вся совокупность программ, хранящихся на всех устрой-? ствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное обеспечение (ПО). Программное обеспечение компьютера постоянно пополняется, развивается, совершенствуется. Стоимость установленных программ на современном ПК зачастую превышает стоимость его технических устройств. Разработка современного ПО требует очень высокой квалификации от программистов. Типы программного обеспечения В программном обеспечении компьютера есть необходимая часть, без которой на нем просто ничего не сделать. Она называется системным программным обеспечением. Основным элементом системного ПО является операционная система (например, Windows, Linux). Покупатель приобретает компьютер, оснащенный системным ПО, которое не менее важно для работы компьютера, чем память или процессор. Кроме системного ПО в состав программного обеспечения компьютера входят еще прикладные программы и системы программирования . 41 Программное обеспечение компьютера делится на: — системное ПО; — прикладное ПО; — системы программирования. Щ Программное обеспечение компьютера о системном ПО и системах программирования речь пойдет позже. А сейчас познакомимся с прикладным программным обеспечением. Состав прикладного программного обеспечения Программы, с помощью которых пользователь может решать свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называются прикладными программами. В комплекте с операционной системой обычно поставляется набор прикладных программ общего назначения. В Windows это группа программ «Стандартные» (простые текстовые и графические редакторы, калькулятор и др.), программа электронной почты и интернет-браузер. К числу программ общего назначения можно отнести также офисные, мультимедийные и развлекательные программы. В Linux такие программы распределены по группам в соответствии с их назначением. Офисные программы. Как правило, пользователь, приобретая компьютер, устанавливает на нем офисный пакет программ. К таким программам относятся: • текстовые процессоры — для работы с текстовыми документами; • табличные процессоры, позволяющие организовывать очень распространенные на практике табличные расчеты; • программы для создания презентаций — демонстрационного видеоряда, используемого для публичных выступлений; • программы для управления несложными базами данных. Мультимедийные программы. Это программы общего назначения, предназначенные для работы с изображением и звуком. К ним относятся графические редакторы, позволяющие рисовать, обрабатывать фотографии, делать фотомонтаж. Программы-проигрыватели звука и изображения позволяют вывести на экран картинку, прослушать музыкальную запись, посмотреть видеофильм. Обработкой звука на компьютере, как правило, занимаются профессионалы, используя для этого специальные программные пакеты. Развлекательные программы. Многие пользователи начинают свое общение с компьютером с компьютерных игр. В сфере ПО все очень быстро меняется, поэтому невозможно дать точную и неизменную классификацию. Некоторые современные программы трудно отнести к какому-то одному из описанных ниже типов. Компьютер: устройство и ПО Профессиональные программы. Это прикладные программы специального назначения — инструменты профессиональной деятельности. Например, бухгалтерские программы применяются для автоматизированного начисления заработной платы и других расчетов, которые производятся в бухгалтериях; системы автоматизированного проектирования используются конструкторами для разработки проектов различных технических устройств; программы, позволяющие решать сложные математические задачи, применяются учеными и инженерами; медицинские экспертные системы помогают врачу ставить диагноз больному и многое другое. Образовательные программы. Это также программы специального назначения. К образовательным программам относятся электронные учебники, учебные тренажеры. Нередко для целей обучения используется игровая форма. Особенно популярно такое совмещение для детей младшего возраста. Коротко о главном Программное обеспечение компьютера делится на три части: системное ПО, прикладное ПО и системы программирования. С помощью прикладных программ пользователь может непосредственно решать свои информационные задачи, не прибегая к программированию . К прикладному ПО относятся: офисные, мультимедийные, развлекательные и образовательные, профессиональные и другие программы. Вопросы и задания 1. Что такое программное обеспечение компьютера? 2. Какие задачи выполняет прикладное программное обеспечение? 3. Назовите основные виды прикладных программ общего назначения. 4. Что такое прикладные программы специального назначения? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 2, § 9. ЦОР № 8. о системном ПО и системах программирования § 10 § 10 О системном ПО и системах программирования Основные темы параграфа: ш что такое операционная система; ш интерактивный режим; ш сервисные программы; ш системы программирования. Что такое операционная система Для чего нужны прикладные программы, понять несложно. А что же такое системное программное обеспечение? Главной частью системного программного обеспечения является операционная система (ОС). Операционная система — это набор программ, управля-ющих оперативной памятью, процессором, внешними Ал устройствами и файлами, а также ведуш;их диалог с пользователем. У операционной системы очень много работы, и она практически все время находится в рабочем состоянии. Например, для того чтобы выполнить прикладную программу, ее нужно разыскать во внешней памяти (на диске), поместить в оперативную память (найдя там свободное место), начать исполнение программы, контролировать работу всех устройств компьютера во время выполнения и в случае сбоев выводить диагностические сообш;ения. Все эти заботы берет на себя операционная система. Вот названия некоторых распространенных ОС для персональных компьютеров: Windows, Linux, Mac OS. Интерактивный режим Операционная система обш;ается с пользователем через определенную диалоговую среду (оболочку), отражаемую на экране: «Рабочий стол», файл-менеджер и пр. Желая выполнить какое-то действие, пользователь передает ОС соответствуюш;ую команду, воздействуя на элементы диалоговой среды. Например, это может быть команда запуска прикладной программы, команда выполнения операции с файлами (удалить файл, скопировать и пр.), команда сообш;ения текуш;его Компьютер: устройство и ПО времени или даты, команда перезагрузки компьютера. После завершения выполнения данного этапа работы операционная система переходит в состояние ожидания следуюш;ей команды от пользователя. Такой режим работы называется диалоговым режимом. Благодаря ОС пользователь никогда не чувствует себя брошенным на произвол судьбы. Все операционные системы на персональных компьютерах работают с пользователем в режиме диалога. Режим диалога часто называют интерактивным режимом. Сервисные программы К системному программному обеспечению кроме ОС следует отнести и множество программ обслуживаюш,его, сервисного характера. Например, это программы обслуживания дисков (копирование, форматирование, «лечение» и пр.), сжатия файлов на дисках (архиваторы), борьбы с компьютерными вирусами и многое другое. Компьютерным вирусом называют вредоносный программный код, способный нанести ущерб данным на компьютере или вывести его из строя. Основными разносчиками вирусов являются: нелицензионное программное обеспечение, файлы, скопированные из случайных источников, а также глобальная компьютерная сеть Интернет. Борьбой с компьютерными вирусами занимаются специалисты, создаюш;ие антивирусные программы. В составе программного обеспечения компьютера обязательно должны присутствовать антивирусные программы. Однако такую программу недостаточно лишь однажды установить на компьютер. После этого нужно регулярно обновлять ее базу — добавлять настройки на новые типы вирусов. Наиболее оперативно такое обновление производится через Интернет серверами фирм-производите-лей антивирусных программ. Системы программирования Кроме системного и прикладного ПО существует еще третий вид программного обеспечения. Он называется системами программирования (СП). Система программирования — это комплекс инструментальных средств, предназначенных для работы с программами на одном из языков программирования. С системами программирования работают программисты. Они разрабатывают компьютерные программы. Всякая СП ориентирована на определенный язык программирования. Существует много разных языков, например Паскаль, Бейсик, ФОРТРАН, С («Си»), о файлах и файловых структурах Ассемблер, ЛИСП и др. На этих языках программист пишет программы, а с помош;ью систем программирования заносит их в компьютер, отлаживает, тестирует, исполняет. Программисты создают все виды программ: системные, прикладные и новые системы программирования. Коротко о главном Системное программное обеспечение — обязательная часть ПО. Его ядро составляет операционная система (ОС). ОС непосредственно связана с аппаратурой и управляет ее работой, организует работу с файлами, ведет диалог с пользователем. К сервисным программам относятся программы обслуживания дисков, архиваторы, антивирусные программы и др. Системы программирования — инструменты для работы программистов. Вопросы и задания 1. Какие разновидности программного обеспечения имеются на современных компьютерах? Подготовьте сообщение. 2. Что такое операционная система (ОС)? Какие основные функции она выполняет? 3. Что такое диалоговый режим общения между ОС и пользователем? 4. Для чего предназначены системы программирования? Кто с ними работает? ЕК ЦОР; Часть 1, глава 2, § 10. ЦОР № 1. § 11 О файлах и файловых структурах Основные темы параграфа: ' что такое файл; ■ имя файла; ■ логические диски; ■ файловая структура диска; ■ путь к файлу; полное имя файла; ■ просмотр файловой стуктуры. Компьютер: устройство и ПО Что такое файл Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Файл — это именованная область внешней памяти, предназначенная для хранения информации. О Работа с файлами является очень важным видом работы на компьютере. В файлах хранится все; и программное обеспечение, и информация, необходимая для пользователя. С файлами, как с деловыми бумагами, постоянно приходится что-то делать: переписывать их с одного носителя на другой, уничтожать ненужные, создавать новые, разыскивать, переименовывать, раскладывать в том или другом порядке и пр. Для прояснения смысла понятия файла удобно воспользоваться следующей аналогией: сам носитель информации (например, диск) подобен книге. Мы говорили о том, что книга — это внешняя память человека, а магнитный диск — внешняя память компьютера. Книга состоит из глав (рассказов, разделов), каждая из которых имеет название. Также и файлы имеют свои названия. Их называют именами файлов. В начале или в конце книги обычно присутствует оглавление — список названий глав. На диске тоже есть такой список-каталог, содержащий имена хранимых файлов. Каталог можно вывести на экран, чтобы узнать, есть ли на данном диске нужный файл. В каждом файле хранится отдельный информационный объект: документ, статья, числовой массив, программа и пр. Заключенная в файле информация становится активной, т. е. может быть обработана компьютером, только после того, как она будет загружена в оперативную память. Все необходимые действия над файлами обеспечивает операционная система. Чтобы найти нужный файл, пользователю должно быть известно: а) какое имя у файла; б) где хранится файл. Имя файла Вот пример имени файла*: ту prog, pas * Последующие примеры ориентированы на правила, принятые в операционных системах фирмы Microsoft: MS-DOS и Windows. Также проиллюстрированы приложения ОС Linux. о файлах и файловых структурах Слева от точки находится собственно имя файла (myprog). Следующая за точкой часть имени (pas) называется расширением файла. Обычно в именах файлов употребляются латинские буквы и цифры. Кроме того, имя файла может и не иметь расширения. В операционной системе Microsoft Windows в именах файлов допускается использование русских букв; максимальная длина имени — 255 символов. Расширение указывает, какого рода информация хранится в данном файле. Например, расширение txt обычно обозначает текстовый файл (содержит текст), расширение рсх — графический файл (содержит рисунок), zip или гаг — архивный файл (содержит архив — сжатую информацию), pas — программу на языке Паскаль. Файлы, содержащие выполнимые компьютерные программы, имеют расширения ехе или сот. Например, программа игры «Тет-рис» может храниться в файле tetris.exe. Инициализация программы происходит путем записи ее в оперативную память и запуска на исполнение. Логические диски На одном компьютере может быть несколько дисководов — устройств работы с дисками. Часто на персональном компьютере встроенный в системный блок жесткий диск большой емкости делят на разделы. Каждый из таких разделов называется логическим диском и ему присваивается однобуквенное имя (после которого ставится двоеточие) С:, D:, Е: ит. д. Имена А: и В: обычно относятся к сменным дискам малого объема — гибким дискам (дискетам). Их тоже можно рассматривать как имена логических дисков, каждый из которых полностью занимает реальный (физический) диск*. Следовательно, А:, В:, С:, D; — это всё имена логических дисков. Оптическому дисководу ставится в соответствие следующее по алфавиту имя после имени последнего раздела жесткого диска. Например, если на жестком диске есть разделы С: и D:, то имя Е: будет присвоено оптическому диску. А при подключении флеш-памяти в списке логических дисков появится еще диск F:. Имя логического диска, содержащего файл, является первой «координатой», определяющей месторасположения файла. Файловая структура диска Современные операционные системы поддерживают многоуровневую организацию файлов на дисковых устройствах внешней памяти — иерархическую файловую структуру. Для облегчения понимания этого вопроса воспользуемся аналогией с традиционным «бумажным» способом хранения информации. В такой аналогии файл О о На современных моделях ПК гибкие магнитные диски вышли из употребления. Компьютер: устройство и ПО О представляется как некоторый озаглавленный документ (текст, рисунок) на бумажных листах. Следующий элемент файловой структуры называется каталогом. Продолжая «бумажную» аналогию, каталог будем представлять как папку, в которую можно вложить множество документов, т. е. файлов. Каталог также получает собственное имя (представьте, что оно написано на обложке папки). Каталог сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Это аналогично тому, как папка вкладывается в другую папку большего размера. Таким образом, каждый катгиюг может содержать внутри себя множество файлов и вложенных каталогов (их называют подкаталогами). Каталог самого верхнего уровня, который не вложен ни в какой другой каталог, называется корневым каталогом. В операционной системе Windows для обозначения понятия «каталог» используется термин «папка». Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом. На дереве корневой каталог обычно изображается символом \. На рисунке 2.10 имена каталогов записаны прописными буквами, а файлов — строчными. Здесь в корневом каталоге имеются две папки: IVANOV и PETROV и один файл fin.com. Папка IVANOV содержит в себе две вложенные папки PROGS и DATA. Папка DATA пустая; в папке PROGS имеются три файла и т. д. \ (корневой каталог) I---- IVANOV fin.com PETROV I--- PROGS ---1 DATA I-------1-------------1 progl.pas prog2.pas progS.pas I ^ TEXTS DATA I I doc1.txt task.dat EXE prog.exe Рис. 2.10. Пример иерархической файловой структуры Путь к файлу А теперь представьте, что вам нужно найти определенный документ. Для этого в «бумажном» варианте надо знать ящик, в котором он находится, а также «путь» к документу внутри ящика: всю последовательность папок, которые нужно открыть, чтобы добраться до искомых бумаг. Чтобы найти файл в компьютере, надо знать логический диск, на котором находится файл, и путь к файлу на диске, определяющий положение файла на этом диске. Путь к файлу — это последовательность, состоящая из имен каталогов, начиная от корневого и закан- о файлах и файловых структурах чивая тем, в котором непосредственно хранится файл. Вот всем знакомая сказочная аналогия понятия «путь к файлу»: «На дубе висит сундук, в сундуке — заяц, в зайце — утка, в утке — яйцо, в яйце — игла, на конце которой смерть Кощеева». И наконец, необходимо знать имя файла. Последовательно записанные имя логического диска, путь к файлу и имя файла составляют полное имя файла. Если представленная на рис. 2.10 файловая структура хранится на диске С:, то полные имена некоторых входящих в нее файлов в символике операционной системы Microsoft Windows выглядят так: C:\fin.com C:\IVANOV\PROGS\progl .pas С: \PETROV\D АТ A\task .dat О Просмотр файловой структуры Операционная система предоставляет пользователю возможность просматривать на экране содержимое каталогов (папок). Сведения о файловой структуре диска содержатся на этом же диске в виде таблицы размещения файлов. Используя файловую систему ОС, пользователь может последовательно просматривать на экране содержимое каталогов (папок), продвигаясь по дереву файловой структуры вниз или вверх. На рисунке 2.11 показан пример отображения на экране компьютера дерева каталогов в ОС Windows. E:\GAME\eAMES\ARCON чЬА--г5ЧАВ1 ON -аг RECYCLED -•I TEMP -ft: GAME -ftp LINE =-ap GAMES -» TETRIS P -ft! GOMOKU ~m ARCON -(ft LINE ■-Ш MEHANICA •I ARH_SEM ■-(ft .МШ EC dos4gw.exe ke.exe kemain.dig keend.dig ke tit dig ke_go.dig ke_tit.gif kemenu.dig ke_score.dig kefont.bob kebrick.bob keinfos.dig ke_llll.bob ke menu.bob =LTP-DII 254556 2I003I 119396 94536 85304 83496 71668 65840 65708 62100 59464 45864 42080 41284 Рис. 2.11. Дерево каталогов 3 Информатика, 7 кл n Компьютер: устройство и ПО в правом окне представлено содержимое папки ARCON. Это множество файлов различных типов. Отсюда, например, понятно, что полное имя первого в списке файла следующее: Е: \G AME\G AMES\ARCON\dos4gw. ехе Из таблицы можно получить дополнительную информацию о файлах. Например, файл dos4gw.exe имеет размер 254 556 байтов и был создан 31 мая 1994 года в 2 часа 00 минут. Найдя в таком списке запись о нужном файле, применяя команды ОС, пользователь может выполнить с файлом различные действия: исполнить программу, содержащуюся в файле; удалить, переименовать, скопировать файл. Выполнять все эти операции вы научитесь на практическом занятии. О о А Коротко о главном Файл — это именованная область внешней памяти компьютера. Все необходимые действия над файлами обеспечивает операционная система. Имя файла состоит из собственно имени и расширения. Расширение указывает на тип информации в файле (тип файла). Иерархическая файловая структура — многоуровневая организация файлов на дисках. Каталог — это поименованный перечень файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым. Он не вложен ни в какие каталоги. Полное имя файла состоит из имени логического диска, пути к файлу на диске и имени файла. Вопросы и задания 1. Как называется операционная система, используемая в вашем компьютерном классе? 2. Сколько физических дисководов работает на ваших компьютерах? Сколько логических дисков находится на физических дисках и какие имена они имеют в операционной системе? 3. Каким правилам подчиняются имена файлов в вашей ОС? 4. Что такое путь к файлу на диске, полное имя файла? 5. Научитесь (под руководством учителя) просматривать на экране каталоги дисков на ваших компьютерах. Пользовательский интерфейс 6. Научитесь инициализировать работу программ из программных файлов (типа ехе, сот). 7. Научитесь выполнять основные файловые операции в используемой ОС (копирование, перемещение, удаление, переименование файлов). ЕК ЦОР; Часть 1, глава 2, § 11. ЦОР №1,9. § 12 Пользовательский интерфейс Основные темы параграфа: ■ дружественный пользовательский интерфейс; ■ объектно-ориентированный интерфейс; объекты; ■ контекстное меню. Дружественный пользовательский интерфейс Разработчики современного программного обеспечения стараются сделать работу пользователя за компьютером удобной, простой, наглядной. Потребительские качества любой программы во многом определяются удобством ее взаимодействия с пользователем. Способ взаимодействия программы с пользователем называют пользовательским интерфейсом. Удобный для пользователя способ взаимодействия называется дружественным пользовательским интерфейсом. О Объектно-ориентированный интерфейс Интерфейс современных системных и прикладных программ носит название объектно-ориентированного интерфейса. Примером операционной системы, в которой реализован объектно-ориентированный подход, является Microsoft Windows. Операционная система работает с множеством объектов, к числу которых относятся: документы, программы, папки, дисководы, принтеры и другие физические и информационные объекты, с которыми мы имеем дело, работая на компьютере. Компьютер: устройство и ПО О Документы содержат некоторую информацию: текст, звук, картинки и т. д. Программы используются для обработки документов. Отдельные программы и документы неразрывно связаны между собой: текстовый редактор работает с текстовыми документами, графический редактор — с фотографиями и иллюстрациями, программа обработки звука позволяет записывать, исправлять и прослушивать звуковые файлы. Документы и программы — это информационные объекты. А такие объекты, как дисководы и принтеры, являются аппаратными (физическими) объектами. С объектом операционная система связывает: имя; • графическое обозначение; • свойства; • действия (поведение). В интерфейсе операционной системы для обозначения документов, программ, устройств используются значки (их еш;е называют пиктограммами, иконками) и имена. Имя и значок дают возможность легко отличить один объект от другого (рис. 2.12). Q ш, Dfweb WirZip CorelDRAW ш ш ш priori Commands Photoshop Turbo ЙЭР т т ХЫск (С) Диск (D) Диск (Е) Ф KoNffiaKT-диск Диск 3,5 (А) Рис. 2.12. Имена и значки различных объектов в операционных системах Windows (а) и Linux (б) С каждым объектом связан определенный набор свойств и множество действий, которые могут быть выполнены над объектом. Например, свойствами документа являются его местоположение в файловой структуре и размер. Действия над документом: открыть (просмотреть или прослушать), переименовать, напечатать, скопировать, сохранить, удалить и др. ■ Пользовательский интерфейс ш Контекстное меню Операционная система обеспечивает одинаковый пользовательский интерфейс при работе с разными объектами. В операционных системах Microsoft Windows и Linux для знакомства со свойствами объекта и выполнения возможных с ним действий используется контекстное меню (рис. 2.13) (для вызова контекстного меню следует выделить значок объекта и щелкнуть правой кнопкой мыши). Открыть Печать Создать Быстрый просмотр Corel Versions ► i|| Add to Zip Щ AddtoOglavUip ™дзсп In NewMdow ” Open in New Tab ■ ■■ ■ ■ ■rf'y Ctil+X-4 Rename,. ■ F2 - , Д Моте to Wa^rtiln Del \ Отправить >■. C^en «flBi OpenORce org VWitsr 1 Вырезать 'OpenMWi... ‘ '■ ? ' ■ Acoons ■ , -• T- , Создать ярлык Удалить Переименовать б ■ . Copy To ■ ; ■ i: > Move To , > . WopeMes ■ . .. Свойства Рис. 2.13. Контекстное меню документа в ОС Windows (а) и Linux (б) Меню — это выводимый на экран список, из которого пользователь может выбирать нужный ему элемент. О в меню на рис. 2.13 все пункты, кроме последнего, относятся к действиям, которые можно выполнить с документом. Выбор нужного пункта меню производится с помощью клавиш управления курсором или манипулятора (например, мыши). Если выбрать пункт меню «Свойства», то на экран будет выведен список свойств данного объекта. Коротко о главном Пользовательским интерфейсом называется способ взаимодействия программы с пользователем. Современное ПО оснащается дружественным интерфейсом. Компьютер: устройство и ПО е О Объект — документ, программа, устройство и т. д., с которым связываются определенные свойства и действия (поведение). Объект имеет свое имя и обозначение (значок). Интерфейс современных системных и прикладных программ — объектно-ориентированный. Инициировать действие с объектом или узнать его свойства можно через контекстное меню. Вопросы и задания 1. Что такое пользовательский интерфейс? 2. Чем характеризуется объект (с точки зрения объектно-ориентированного подхода)? 3. Каким образом можно узнать свойства объекта или выполнить действие с ним? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 2, § 12. ЦОР № 2. Пользовательский интерфейс § 12 Чему вы должны научиться, изучив главу II Готовить к работе внешние устройства, имеюш;иеся в компьютерном классе, уметь ими пользоваться. Вставлять сменные диски в дисководы. Подключать через USB-порт флеш-память и другие устройства. Просматривать на экране каталоги логических дисков. Запускать на исполнение программы из программных файлов. Выполнять основные операции с файлами: копирование, перемеш;ение, удаление, переименование. Ориентироваться в среде пользовательского интерфейса операционной системы. О Система основных понятий главы II [ Операционная система Сервисные программы | Общего назначения: офисные, мультимедийные, развлекательные программы и др. Профессиональные программы: бухгалтерские, конструкторские, математические, образовательные, экспертные системы и др. < V. . граммирования )] II .. и Средства для работы с программами на языках программирования: Бейсике, Паскале, С и др. ь. J Назначение: разрабатывать программы: вводить, отлаживать, редактировать, исполнять V . Глава III Текстовая информация и компьютер 001' 010 010 111« 00101101101011 _ 110100001010110^*Л 01011010100010€11СХ- --------------- о11101оо101о:«поо!^[: Кодирование 10100101100]/101(Г^ ■ ....... 10111010010Я101/ 00101011003«010l! 0100010101351010 ЮИСЮНОЛИОНОЮ! . . 00010101100ril,110100101i)4 010100010111f?*№^*i^olll0j' 100101010001011101001011101 1011001110101010101110010111 010010111010100101101010111^ 0101010101110010111010100031 Остров Тот (Технологии д1^^аб^тки текстов) 00111 10111 10010 01010 .>.uruixuu..l_ .viU-JXL . X ...^.' 110101000101011 JJ.oЪЪlOrff&l^ЛЯЩШkWJ>So010111010100010110110l01101 10111ШТ:‘»#да1010111101000010101100 '----01101101«11010101101010001011 loiovoooiiioiooioioiooo lo^piioooiioooioiooi rS^i^w^V#U.r^01^Q101110010111Ql HyKTypaKioiQittoiiioioioooioi ^111010Л0010101111010 JOOlOllOiLOlOllOlOlOll символов m текстового документа ; UllOlOOOO^OlOllOOOlllO '^OlOlOllOlOiOOOlOlllOlOO loq^ioio^oioioooioiii , 0110101011010^^Kl03J»10100101100111 , , ■ lOllOOOlllOlOOlOlQJ^OlOlllOlOOlOlll 01010010111010100010110110Атекстовые iiioioioooioioiiiioiooooio:';!:;-’.^, . .VioioooiG'^Siooioiiioioiooioiiioioio OOlOllOllOlOllOlOlOllOlOlOt редакторы Ъоилл^юююнюоюшоююооююи --- li-^OOlOlllOlOlOOOlOllOllOlOllOl leiOlOOOlOlOllllOlOOOOlOlOllOO lOOOlOlllOlOOlOllOOlllGwji 10101000101110100101^4^^ lOOlllOlOlOlOlOlllo^^lOll OlOlllOlOlOOlOlllOltOlOli' llOOlOlllOlOlOOOllJlOO 111010100101110101Л001 010111010100010101^110 0100010110110101101Ю10 lOOlOlllOOlllOlOlOl^^OC 01001010100010111010ЯС 01011001110101010101114Ш' 1101000010101100011101001 0101101010001011101001013i_„,,^„rt^. 011101001010100010111010 JHpOMeCCOpbliooioiiigioioooiolloiioiolloioiollQlo Ш1£1*01010001Л1011110100001010110001110100 OOlOiOlfDllOlOlOllOlOlOOOlOlllOlOOlOl OllOOllJOllOOOlllOlOOlOlOlOOOlOlllOlO 010100Л01011101001011001110101010101 OOlllOjlOOOlllOlOOlOlOlOOOlOlllOlOOlO 01011104011101001011001110101010101110 110010тД000101110100101110101001011101 IIOIOOC^IIOIOIOIOIOIIIOOIOIIIOIOIIOOOII OlOlOi^^'-OllOOOlOlOllllOlOOOOlOlOllOOOlll 10103^01011011010110101011010100010111010 _________________________ . ... '00101041110100001010110001110100101010001011 loiooioiiioioiooioiiior^oooioiioiioio^ioioioiioioioooioiiioiooioiiooiiioioioi 0101110010111010100010101f#I01000010#4)1100011101001010100010111010010111010100 1011101010001011011010110101i?^JMrx»t)001011101001011001110101010101110010111010 100010101111010000101011000111010010101000101110100101110101001011101010001011 Здесь вы узнаете: • в каком виде тексты хранятся в компьютере • что такое текстовый редактор • что можно делать с текстами на компьютере Текстовая информация и компьютер § 13 Тексты в компьютерной памяти Основные темы параграфа: и преимущества компьютерного документа по сравнению с бумажным: ш как представляются тексты в памяти компъюг п что такое гипертекст. Преимущества компьютерного до^у]^ по сравнению с бумажным А теперь от обсуждения воп]^(Зи^ том, что представляет собой компьютер, перейдем к отве^^^^щопрос, что умеет делать компьютер. Начиная с этой гл|1Й:|^ 1№<^удем знакомиться с применением компьютеров. \ t Первая область применения, которую мы рассмотрим, — работа с текстами. При ручвюй записи часто неприятную проблему составляет необходимость исправлять ошибки или вносить какие-то изменения в текст. При этом приходится зачеркивать, стирать, заклеивать, что портит вид текста. Необходимость переписывать текст ведет к потере времени и лишнему расходу бумаги. Имея компьютер, можно создавать тексты, не тратя на это лишнее время и бумагу. Носителем текста становится память компьютера. Конечно, для длительного его сохранения это должна быть внешняя память. Тексты на внешних носителях сохраняются в файлах. Есть еще ряд преимуществ сохранения текстов в файлах на компьютерных носителях по сравнению с бумагой. Во-первых, это компактное размещение. Например, на компакт-диске (700 Мб) можно разместить тексты более сотни книг объемом в 500 страниц каждая. А если использовать специальные методы сжатия, то это количество можно увеличить в несколько раз. Во-вторых, если данный текст становится ненужным, то с помощью компьютера его легко удалить с носителя, поместив на это место другой файл. Тексты в компьютерной памяти В-третьих, с помощью компьютера легко скопировать файлы в любом количестве на другие носители. В-четвертых, файл с текстом можно быстро переслать другому человеку по электронной почте. Для этого ваш компьютер и компьютер адресата должны иметь связь через компьютерную сеть. Главное неудобство хранения текстов в файлах состоит в том, что прочитать их можно только с помощью компьютера. Человек может просмотреть текст на экране монитора или напечатать на бумаге, используя принтер. Уже сейчас существуют издания, которые не печатаются на бумаге, а хранятся и распространяются в форме файлов. С распространением компьютеров число таких безбумажных изданий с каждым годом увеличивается. Представьте себе, что вся ваша личная библиотека разместится в коробке с дисками. Причем по объему информации она будет не меньше, чем сотни книг, собранных родителями. А экономя мы сохраняем леса на нашей пла- нете. Как представляются тексты в памяти компьютера А теперь ^заглянем» в память компьютера и разберемся, как же представлена в нем текстовая информация. Текстовая информация состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания, скобок и др. Мы уже говорили, что множество всех символов, с помощью которых записывается текст, называется алфавитом, а число символов в алфавите — его мощностью. Широко распространенным способом представления текстовой информации в компьютере является использование алфавита мощностью 256 символов. Один символ такого алфавита несет 8 битов информации: 2^ = 256. 8 битов = 1 байт, следовательно (см. § 6): Двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти компьютера. О Теперь возникает вопрос, какой именно восьмиразрядный двоичный код поставить в соответствие тому или иному символу. (Понятно, что это дело условное, можно придумать множество способов кодирования.) Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от О до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код — порядковый номер символа в двоичной системе счисления. Текстовая информация и компьютер Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки. На ЭВМ первых поколений для разных типов машин использовались различные таблицы кодировки. С распространением персональных компьютеров типа IBM PC международным стандартом стала таблица кодировки под названием ASCII (American Standart Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информацией). Точнее говоря, стандартной в этой таблице является только первая половина, т. е. символы с номерами от нуля (двоичный код 00000000) до 127 (01111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов, от 10000000 до 11111111, составляют так называемую кодовую страницу. Например, кодовая страница номер 1251 (СР1251) содержит русский алфавит и используется в операционной системе Windows и ее приложениях. Таблицу кодировки, используемую в Windows, называют ANSI (American National Stemdart Institute — Американский национальный институт стандартов). Первые половины таблиц ASCII и ANSI полностью совпадают. В таблице 3.1 приведена стандартная часть кода ANSI (коды от 0 до 31 имеют особое назначение, не отражаются какими-либо знаками и в данную таблицу не включены). Здесь приведены десятичные номера символов, символы, двоичные коды. Обратите внимание на то, что в этой таблице латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений. Это правило соблюдается и в других таблицах кодировки и называется принципом последовательного кодирования алфавитов. Благодаря этому понятие «алфавитный порядок» сохраняется и в машинном представлении символьной информации. Для русского алфавита принцип последовательного кодирования соблюдается не всегда. Запишем, например, внутреннее представление слова «file». В памяти компьютера оно займет 4 байта со следуюш;им содержанием: 01100110 01101001 01101100 01100101. А теперь попробуйте решить обратную задачу. Какое слово записано следуюш;им двоичным кодом: 01100100 01101001 01110011 01101011? в таблице 3.2 приведена кодовая страница СР1251. Видно, что в ней для букв русского алфавита соблюдается принцип последова- Таблица 3.1. Стандартная часть кода ANSI (ASCII) 32 00100000 56 8 00111000 80 Р 01010000 104 h 01101000 33 j 00100001 57 9 00111001 81 Q 01010001 105 01101001 34 “ 00100010 58 00111010 82 R 01010010 106 j 01101010 35 # 00100011 59 1 00111011 83 S 01010011 107 к 01101011 36 $ 00100100 60 < 00111100 84 Т 01010100 108 1 01101100 37 % 00100101 61 = 00111101 85 и 01010101 109 m 01101101 38 & 00100110 62 > 00111110 86 V 01010110 110 n 01101110 39 ‘ 00100111 63 ? 00111111 87 W 01010111 111 о 01101111 40 ( 00101000 64 @ 01000000 88 X 01011000 112 p 01110000 41 ) 00101001 65 А 01000001 89 Y 01011001 113 q 01110001 42 * 00101010 66 в 01000010 90 Z 01011010 114 01110010 43 + 00101011 67 с 01000011 91 [ 01011011 115 S 01110011 44 , 00101100 68 D 01000100 92 \ 01011100 116 t 01110100 45 - 00101101 69 Е 01000101 93 ] 01011101 117 u 01110101 46 00101110 70 F 01000110 94 01011110 118 V 01110110 47 / 00101111 71 G 01000111 95 01011111 119 w 01110111 48 0 00110000 72 Н 01001000 96 01100000 120 X 01111000 49 1 00110001 73 1 01001001 97 а 01100001 121 у 01111001 50 2 00110010 74 J 01001010 98 ь 01100010 122 2 01111010 51 3 00110011 75 К 01001011 99 с 01100011 123 { 01111011 52 4 00110100 76 L 01001100 100 d 01100100 124 1 01111100 53 5 00110101 77 М 01001101 101 е 01100101 125 > 01111101 54 6 00110110 78 N 01001110 102 f 01100110 126 ~ 01111110 55 7 00110111 79 О 01001111 103 g 01100111 127 □ 01111111 Н Ф X о н 2 00 X о S 3 ег 5 4 ф ■О X о S( 3 ш Z X 4 5 Таблица 3.2. Кодовая страница СР1251 128 Ъ 10000000 160 ” 10100000 192 А 11000000 224 а 11100000 129 Г 10000001 161 У 10100001 193 Б 11000001 225 б 11100001 130 , 10000010 162 у 10100010 194 В 11000010 226 в 11100010 131 Г 10000011 163 J 10100011 195 Г 11000011 227 г 11100011 132 10000100 164 П 10100100 196 Д 11000100 228 д 11100100 133 10000101 165 г 10100101 197 Е 11000101 229 е 11100101 134 t 10000110 166 1 10100110 198 Ж 11000110 230 ж 11100110 135 10000111 167 § 10100111 199 3 11000111 231 3 11100111 136 € 10001000 168 Ё 10101000 200 И 11001000 232 и 11101000 137 %0 10001001 169 © 10101001 201 й 11001001 233 й 11101001 138 Jb 10001010 170 е 10101010 202 к 11001010 234 к 11101010 139 , 10001011 171 « 10101011 203 л 11001011 235 л 11101011 140 hb 10001100 172 10101100 204 м 11001100 236 м 11101100 141 к 10001101 173 ” 10101101 205 н 11001101 237 н 11101101 142 ь 10001110 174 ® 10101110 206 о 11001110 238 О 11101110 143 U 10001111 175 ы 10101111 207 п 11001111 239 п 11101111 144 Ь 10010000 176 10110000 208 р 11010000 240 р 11110000 145 10010001 177 + 10110001 209 с 11010001 241 с 11110001 146 10010010 178 1 10110010 210 т 11010010 242 т 11110010 147 ““ 10010011 179 0 10110011 211 у 11010011 243 у 11110011 148 10010100 180 г 10110100 212 ф 11010100 244 ф 11110100 149 10010101 181 м 10110101 213 X 11010101 245 X 11110101 150 — 10010110 182 11 10110110 214 ц 11010110 246 ц 11110110 151 — 10010111 183 10110111 215 ч 11010111 247 ч 11110111 152 10011000 184 ё 10111000 216 ш 11011000 248 ш 11111000 153 тм 10011001 185 № 10111001 217 щ 11011001 249 щ 11111001 154 Лэ 10011010 186 е 10111010 218 ъ 11011010 250 ъ 11111010 155 > 10011011 187 » 10111011 219 ы 11011011 251 Ь{ 11111011 156 1-Ь 10011100 188 j 10111100 220 ь 11011100 252 ь 11111100 157 К 10011101 189 S 10111101 221 э 11011101 253 э 11111101 158 и 10011110 190 S 10111110 222 ю 11011110 254 ю 11111110 159 М 10011111 191 в 10111111 223 я 11011111 255 я 11111111 Н Ф Ж О Н О п fi) S X ■е- о ■а 0) S л S ж о э г 5 н ф ■о Тексты в компьютерной памяти тельного кодирования. Однако это правило действует не во всех существующих кодовых страницах с русским алфавитом. Помимо восьмиразрядной кодировки символов все большее распространение получает шестнадцатиразрядная — двухбайтовая кодировка. Международный стандарт такой кодировки носит название UNICODE. Тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиатуры. На клавишах написаны привычные нам буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. В оперативную память они попадают в форме двоичного кода. Из памяти компьютера текст может быть выведен на экран или на печать в символьной форме. Но для долговременного хранения его следует записать на внешний носитель в виде файла. Что такое гипертекст Наиболее существенное отличие компьютерного текста от бумажного вы почувствуете, если встретитесь с текстом, информация в котором организована по принципу гипертекста. Гипертекст — это текст, организованный так, что его можно просматривать в последовательности смысловых связей между его отдельными фрагментами. Такие связи называются гиперсвязями (гиперссылками). О Чаще всего по принципу гипертекста организованы компьютерные справочники, энциклопедии, учебники. Такую «книгу» можно читать не только в обычном порядке, «листая страницы» на экране, но и перемещаясь по смысловым связям в произвольном порядке. Например, при изучении на уроке физики темы «Второй закон Ньютона» с помощью компьютерного учебника ученик прочитал определение закона «Сила равна произведению массы на ускорение». Ему захотелось вспомнить определение массы. Указав в тексте на слово «масса» (связанные понятия обычно выделяются цветом или подчеркиванием, а указывать на них удобно с помощью мыши), он быстро перейдет к разделу учебника, где рассказывается о массе тел. Прочитав определение «Масса — мера инертности тела», ученик может пожелать уточнить, что такое инертность. По гиперссылке он быстро выйдет на нужный раздел. После такой экскурсии вглубь материала ученик может вернуться в исходную точку, щелкнув мышью на кнопке «Назад», так как система запоминает весь маршрут продвижения по гиперссылкам. Текстовая информация и компьютер Коротко о главном 1. 2. 3. О 4. 5. о 6. А 7. А 8. g ЕК с помощью компьютера можно создавать текстовые документы и хранить их на носителях внешней памяти в виде файлов. Преимущества файлового хранения текстов: возможность редактирования, быстрого копирования на другие носители, передачи текста по линиям компьютерной связи. Для кодирования текстов используется 8-разрядный или 16-раз-рядный двоичный код. При 8-разрядном кодировании используемый алфавит содержит 256 символов. В таблице кодировки каждому символу алфавита постгшлен в соответствие порядковый номер и восьмиразрядный двоичный код. ANSI — международный стандарт кодирования символов, используемый в операционной системе Windows. Гипертекст — это текст, организованный так, что его можно просматривать в последовательности смысловых связей между его отдельными фрагментами. Такие связи называются гиперсвязями (гиперссылками). Гиперссылка позволяет быстро перейти к просмотру того раздела, на который она указывает. Вопросы и задания в чем преимущества хранения текстов в файлах по сравнению с бумажным способом хранения? пользователю? ния текстов? пользуемая в большинстве современных персональных компьютеров? Закодируйте в двоичной форме свою фамилию, записанную латинскими буквами, используя табл. 3.1. Познакомьтесь с кодовой страницей, используемой в школьных компьютерах. Выясните, соблюдается ли принцип последовательного кодирования Ешфавита из русских букв (их называют кириллицей). Закодируйте короткую фразу на русском языке. Обменяйтесь с соседом по парте полученными кодами и декодируйте тексты друг друга. ЕК ЦОР: Часть 1, глава 3, § 13. ЦОР № 2, 4. Текстовые редакторы § 14 Текстовые редакторы Основные темы параграфа: ш что такое текстовый редактор и текстовый процессор; т структурные единицы текста; ■ среда текстового редактора. Что такое текстовый редактор и текстовый процессор Для работы с текстовыми документами существуют прикладные программы, которые называются текстовыми редакторами. Текстовый редактор (ТР) — это прикладная программа, позволяющая создавать текстовые документы, редактировать их, просматривать содержимое документа на экране, распечатывать документ. О По отношению к текстовым редакторам с широкими возможностями форматирования текста, включения графики, проверки правописания часто применяется название текстовый процессор. Существует множество текстовых редакторов — от простейших учебных до мощных издательских систем, с помощью которых делают книги, газеты, журналы. Примеры: текстовые редакторы Microsoft Word (ОС Windows) и OpenOffice.org Writer (ОС Linux). Познакомимся с основными понятиями, связанными с текстовым редактором, и его возможностями. Структурные единицы текста Данные, с которыми работают текстовые редакторы, — это символьная информация. Наименьшим элементом текста является один символ. Слова — это символьные последовательности, отделяемые друг от друга пробелами или знаками препинания. Структурными единицами текста являются: символ, слово, строка, абзац, страница, раздел (рис. 3.1). Существуют определенные приемы (команды) работы с каждой из этих единиц. Текстовая информация и компьютер . и» а,го» Ст» «м S щл. зв wmftoc»» £tf ' ir ~ j S yiSS ^ @ • I !3^oul^«HMna»^a-ft,4|gjc<»^V8nmr»tB4a»w.4l^choi-i«^-J*»«Bft^ Рис. 3.1. Окно текстового редактора Microsoft Word Среда текстового редактора (см. рис. 3.1) Набираемый пользователем на клавиатуре текст отображается в рабочем поле редактора на экране. Место воздействия на рабочее поле отмечается курсором. Курсор имеет вид черточки или прямоугольника. Часто текст имеет больший размер, чем тот, что может поместиться на экране. В этом случае в пределах рабочего поля располагается только часть текста. Экран является своеобразным окном, через которое можно просматривать текст. Для перемеш;ения этого окна по тексту используются клавиши перемеш;ения (клавиши со стрелками) или линейки прокрутки, работа с которыми происходит с помош;ью мыши. У большинства текстовых редакторов (ТР) на экране имеется информация об их текуш;ем состоянии — строка состояния. Как правило, в ней указываются координаты курсора (номер текущей строки и позиции в строке), номер страницы, формат текста, текущий шрифт и некоторая другая информация. Для любого ТР характерно присутствие на экране меню команд управления редактором. Это команды изменения режимов работы. - Работа с текстовым редактором файловых операций, печати, форматирования текста, обращения за справкой и др. Меню может иметь как текстовую, так и пиктографическую форму. Коротко о главном Текстовый редактор — это прикладная программа, позволяющая создавать текстовые документы, редактировать их, просматривать содержимое документа на экране, распечатывать документ. Стандартными компонентами среды ТР являются: рабочее поле, текстовый курсор, строка состояния, меню команд. Вопросы и задания 1. Для чего предназначены текстовые редакторы? 2. Изучите все элементы среды используемого вами текстового редактора. Какая информация содержится в строке состояния? Какие команды входят в меню, как они отдаются? Подготовьте памятку пользователя. ЕК ЦОР; Часть 1, глава 3, § 14. ЦОР № 4. е А § 15 Работа с текстовым редактором Основные темы параграфа: ш режим ввода редактирования текста; ш шрифты и начертания; ш форматирование текста; щ работа с фрагментами текста; ■ работа с окнами; и поиск и замена фрагмента; и автоматическая проверка правописания; ш файловые операции; ■ печать документа; ш режим помош,и пользователю. Текстовая информация и компьютер О Q Режим ввода-редактирования текста Ввод-редактирование — это основной режим работы текстового редактора. При записи текста на бумаге мы пользуемся ручкой или карандашом. Ввод (запись) текста в память компьютера производится с помощью клавиатуры. Если в прежние времена, до массового распространения ПК, быстро набирать текст на клавишах пишущих машинок умели только профессиональные машинистки, то сейчас этот навык становится необходимым для большинства людей. На занятиях в компьютерном классе вам поможет овладеть этим навыком учитель. Кроме того, существуют специальные учебные программы-тренажеры, развивающие умение быстро работать на клавиатуре. При работе с текстовым редактором в режиме ввода-редактирования по экрану монитора перемещается курсор, который указывает текущую позицию для ввода. Символ, соответствующий нажатой клавише, помещается в позицию курсора, который после этого перемещается на один шаг вправо или, если достигнут конец строки, в начало следующей строки. Под редактированием понимается внесение любых изменений в набранный текст. Чаще всего приходится стирать ошибочный символ, слово, строку; заменять один символ на другой; вставлять пропущенные символы, слова, строки. В процессе редактирования текста пользователь может изменять шрифты, форматировать текст, выделять фрагменты и манипулировать ими (переносить, удалять, копировать). В многооконных редакторах можно «разложить» сразу несколько документов в разных окнах и быстро переходить от одного к другому. Шрифты и начертания В текстовом документе, созданном на компьютере с помощью текстового редактора, могут использоваться разнообразные шрифты. Современные текстовые редакторы имеют много наборов шрифтов. У каждого шрифта есть свое название. Например: Arial, Times New Roman и др. Вуквы одного шрифта могут иметь разные начертания. Различаются обычное (прямое) начертание, курсив, полужирное начертание. Кроме того, предоставляется возможность подчеркивания текста. Вот несколько примеров: Это обычное начертание шрифта Times New Roman. Это курсив шрифта Times New Roman. Это полужирное начертание шрифта Times New Roman. Это полужирный курсив шрифта Times New Roman. Это пример подчеркнутого текста. Работа с текстовым редактором § 15 Все текстовые редакторы позволяют управлять размером символов. Следует иметь в виду, что если текстовый редактор позволяет менять шрифты, начертания и размеры, то в памяти приходится хранить не только коды символов, но и указания на способ их изображения. Это увеличивает размер файла с текстом. Информацию о шрифтах воспринимают программы, управляюш;ие выводом текста на экран или на печать. Именно они и создают изображение символов в нужной форме. Практически все редакторы, распространенные в нашей стране, позволяют использовать как русский, так и английский алфавит. This is an example of English text. Форматирование текста Под форматом печатного текста понимается расположение строк (длина строки, междустрочное расстояние, выравнивание текста по краю или по центру строки), размеры полей, страниц. Параметры формата (длина строки, междустрочное расстояние) устанавливаются пользователем перед вводом текста и в дальнейшем автоматически выдерживаются текстовым редактором. Пользователю остается только набирать текст. Как, например, текстовый редактор управляет размером строки? После установки размера строки текстовый редактор сам следит за окончанием строк: как только длина набираемой строки достигает предела, происходит переход к новой строке (в память записывается символ конца строки). При переходе к новой строке может происходить автоматическое выравнивание набранной строки по краям или по центру текста, если режим выравнивания установлен в текстовом редакторе. Вот два примера текста: в первом был установлен режим выравнивания по ширине текста (поэтому правый край ровный), во втором — по левому краю. О у лукоморья дуб зеленый. Златая цепь на дубе том: И днем и ночью кот ученый Все ходит по цепи кругом. У лукоморья дуб зеленый. Златая цепь на дубе том: И днем и ночью кот ученый Все ходит по цепи кругом. Некоторые текстовые редакторы производят автоматический перенос слов, соблюдая правила переноса. Если вы ввели текст в определенном формате, а потом решили изменить формат, то с помош;ью текстового редактора это легко еде- Текстовая информация и компьютер лать. Достаточно установить новые параметры формата и отдать команду «Переформатировать текст» (весь текст или абзац, или выделенный фрагмент текста). О о Работа с фрагментами текста Большинство текстовых редакторов позволяют выделять в тексте куски, которые называют фрагментами (блоками). Чаш;е всего выделение фрагмента отмечается на экране изменением цвета фона и символов. С выделенным фрагментом могут быть выполнены следу-юш;ие действия: • переформатирование; • изменение шрифта; • удаление; • перенос; • копирование. Три последние операции связаны с использованием специальной области памяти, которую называют буфером обмена. Для примера рассмотрим, как происходит перенос фрагмента текста из одного места в другое. Вот последовательность действий для такой операции: 1. Выделить фрагмент в тексте. 2. Выбрать команду «Вырезать». 3. Установить курсор в позицию вставки. 4. Выбрать команду «Вставить». Удаленный из текста по команде «Вырезать» фрагмент не исчезает совсем, а только перемещается в буферную область. Затем из буферной области он копируется в указанное курсором место. Копирование из буфера можно производить многократно. Если в пункте 2 вместо команды «Вырезать» выполнить команду «Копировать», то выделенный блок не только скопируется в буфер, но и останется в тексте на прежнем месте. Работа с окнами Часто человеку, работающему с деловыми бумагами, документами, приходится держать на столе открытыми одновременно несколько документов. Новый документ может составляться из фрагментов уже имеющихся документов. То же самое можно делать на компьютере, если ваш текстовый редактор поддерживает многооконный режим работы. Причем на компьютере это делать гораздо удобнее, поскольку части текста не нужно переписывать заново, а путем копирования фрагментов просто переносить из одного документа в другой. Работа с текстовым редактором § 15 в многооконном режиме текстовый редактор выделяет для каждого обрабатываемого документа отдельную область памяти, а на экране — отдельное окно. Окна на экране могут располагаться каскадом (друг за другом) или мозаикой (параллельно в плоскости экрана) (рис. 3.2). Активным окном является то, в котором в данный момент находится курсор. Рис. 3.2. Расположение окон на экране каскадом (слева) и мозаикой (справа) С помощью специальных команд (нажимая определенные клавиши или используя мышь) производится переход от одного активного окна к другому. При этом можно переносить или копировать фрагменты текстов между разными документами, используя буфер, как об этом говорилось выше. Поиск и замена фрагмента Представьте, что в большом по объему тексте вам нужно найти определенное слово или фразу. В «бумажном» тексте, например в книге, такой поиск может занять довольно много времени. В компьютерном тексте текстовый редактор сделает это за вас достаточно быстро. В большинстве текстовых редакторов реализован режим поиска. Указав искомое слово (или фразу) и отдав команду «Поиск», вы можете быть уверены, что текстовый редактор не пропустит ни одного места в тексте, где слово встречается. Часто поиск фрагмента текста совмещается с заменой одних слов на другие. Например, в некотором тексте вам требуется заменить слово «дисплей» на слово «монитор». Для этого достаточно отдать команду: «Заменить» «дисплей» на «монитор». И текстовый редактор произведет такую замену во всем документе. Текстовая информация и компьютер Автоматическая проверка правописания Люди часто делают при письме ошибки. Когда возникают сомнения в написании какого-нибудь слова, мы заглядываем в орфографический словарь. Современный текстовый редактор может помочь пользователю и в такой ситуации. В тех ТР, в которых реализован режим орфографического контроля, во внешней памяти хранится достаточно большой словарь. Благодаря этому становится возможным автоматический поиск ошибок в тексте. В современных текстовых процессорах производится поиск пунктуационных и даже стилистических ошибок. Здесь работает система, которой известны правила грамматики и стилистики. Система не только обнаруживает ошибки, но и дает советы пользователю, как их можно исправить. Файловые операции Документы, создаваемые с помогцью текстового редактора, сохраняются в файлах на внешних носителях. Значит, работая с текстовым редактором, пользователь должен иметь возможность выполнять основные файловые операции: • создать новый файл; • сохранить текст в файле; • открыть файл (загрузить текст из файла в оперативную память). В системе команд текстового редактора имеется команда включения режима работы с файлами. Обычно она так и называется: «Файл». Затем пользователь отдает одну из команд: «Создать», «Сохранить», «Открыть». Обращение к конкретному файлу происходит путем указания его имени. Печать документа Тексты, созданные с помощью текстового редактора, можно распечатать на бумаге. Для этого предусмотрен режим печати. Он включается командой «Печать». Компьютер для этого, во-первых, должен быть оснащен устройством печати — принтером. Во-вторых, поскольку существует очень много разных типов принтеров, постольку компьютер должен быть настроен на работу именно с тем принтером, который имеется в наличии. Настройка на тип принтера происходит путем установки специальной системной программы управления принтером, называемой драйвером. Поэтому имейте в виду, что если на вашей машине не выполняется печать, то это еще не значит, что неисправен принтер. Вполне возможно, что с принтером работает «чужой» драйвер. Работа с текстовым редактором Обычно текстовые редакторы позволяют настроить работу принтера на определенный режим. Можно, например, выполнить черновую печать, которая производится быстрее, чем обычная, но с низким качеством, можно установить режим высококачественной печати, если требуется получить «красивый» документ. Режим помощи пользователю Одно из главных условий «дружественности» программного обеспечения — наличие помощи пользователю. Это делается в форме подсказки, справочника, учебника, хранимых во внешней памяти компьютера. Обычно обращение к режиму помощи происходит по команде «Справка», или «Помощь», или «?». Получив справку, пользователь выходит из режима помощи и возвращается к тому этапу работы, который был прерван. Коротко о главном Основные режимы работы текстового редактора; • ввод-редактирование; • поиск и замена; • проверка правописания; • работа с файлами; • печать; • помощь. Вопросы и задания 1. Перечислите основные режимы работы текстового редактора. 2. Какие основные начертания шрифтов используются в текстовом редакторе? 3. Что понимается под форматированием текста? 4. Что такое фрагмент текста? Какие действия с ним можно выполнять? 5. Какие возможности предоставляет многооконный редактор? 6. Как осуществляется в текстовом редакторе поиск и замена? 7. Что такое орфографический контроль? Где в компьютере хранится орфографический словарь? Подготовьте сообщение. 8. Какие файловые операции можно выполнять, работая в текстовом редакторе? 9. Как распечатать текст на бумаге? Какие технические и программные средства для этого необходимы? 10. Как воспользоваться режимом помощи? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 3, § 15. ЦОР № 11, 12. е Текстовая информация и компьютер § 16 Дополнительные возможности текстовых процессоров Основные темы параграфа: “ что такое стили и шаблоны; ■ работа со списками; ■ включение таблиц в текстовый документ; ■ включение в текстовый документ графических объектов и формул; ■ гиперссылки. По отношению к текстовым редакторам, обладающим широкими возможностями по оформлению и структурированию текста, включению в текст различных объектов, проверке правописания и пр. применяется название «текстовый процессор». Рассмотрим некоторые дополнительные возможности текстовых процессоров. Что такое стили и шаблоны Важнейшим этапом создания текстового документа является его оформление. В некоторых случаях этот этап имеет первостепенную важность. Например, ни один банк не примет платежное поручение, не оформленное по строго заданным правилам. Стандартное оформление должны иметь диплом победителя олимпиады, больничный лист, заявление о приеме на работу и многие другие документы. В связи с этим текстовые процессоры поддерживают понятие стиля оформления документа. Современный текстовый процессор позволяет создавать документы многих стилей. В понятие стиля включаются: шрифты, начертания и размеры заголовков, основного текста, колонтитулов, сносок; форматы строк, абзацев; размеры полей и многое другое. Все эти свойства задаются определенными параметрами. Совокупность параметров оформления документа называется шаблоном. Тестовый процессор предоставляет пользователю возможность работать как с готовыми (встроенными) шаблонами, так и самостоятельно создавать шаблоны для новых стилей (рис. 3.3). Запустив текстовый процессор для создания нового документа, вы начинаете работу в рамках стандартного шаблона, который действует по умолчанию. Нестандартный шаблон из числа встроенных можно выбрать через соответствующее меню. Дополнительные возможности текстовых процессоров §16 Создание документа Работа со списками Список — это последовательность пронумерованных или помеченных некоторыми значками пунктов. Если, например, вам необходимо включить в текст описание некой последовательности действий, то удобно эту последовательность оформить в виде нумерованного списка. Текстовый процессор поможет организовать вам такой список автоматически. Рассмотрим простой пример. В своем тексте вы описали последовательность действий при выключении компьютера в следующем виде: Нажать кнопку «Пуск». Выбрать пункт меню «Завершение работы». Выбрать в списке элемент «Завершение работы». Дождаться сообщения «Питание компьютера можно отключить». Отключить питание компьютера. Затем вы решили, что будет лучше, если пронумеровать пункты. Такое описание нагляднее будет подчеркивать последовательность действий. Следовательно, требуется создать нумерованный список. Для этого достаточно выделить данный фрагмент текста и инициализировать команду меню «Создать список». При этом можно выбрать порядок нумерации, формат списка: абзацный отступ («красная строка»), ширину строки, шрифт и т. п. В результате получим следующий нумерованный список: О Текстовая информация и компьютер 1. Нажать кнопку «Пуск». 2. Выбрать пункт меню «Завершение работы». 3. Выбрать в списке элемент «Завершение работы». 4. Дождаться сообш;ения «Питание компьютера можно отключить». 5. Отключить питание компьютера. Данный список обладает тем замечательным свойством, что при любом его изменении — удалении или добавлении пунктов — сохраняется последовательная нумерация. Помимо нумерованных списков текстовые редакторы позволяют работать с маркированными списками. В этом случае каждый элемент списка помечается не номером, а каким-либо значком. Маркированный список создается и редактируется так же, как и нумерованный, но вместо порядка нумерации пользователь должен выбрать вид значка, которым будут помечены элементы списка. В виде маркированного списка можно оформить, например, список необходимых покупок: • хлеб — белый и черный; • молоко — 1 литр; • яблоки — 1 кг. Списки в рассмотренных примерах имеют одноуровневую структуру. Иногда возникает необходимость в создании многоуровневых списков. В таких списках элементы первого уровня сами являются списками и т. д. В качестве примера двухуровневого списка можно привести фрагмент из оглавления книги — справочника пользователя ПК. Список создан автоматически текстовым процессором. 1. Интерфейс текстовых редакторов WORD’97/2000 и их настройка. 2. Форматирование текста. 2.1. Стили и шаблоны. 2.2, Шрифты. Включение таблиц в текстовой документ Суидествует простое правило: если информацию можно как-то структурировать, то это надо сделать! Часто используемый способ структурирования (организации) информации — представление ее в виде таблицы. Пусть, например, требуется создать текстовый документ, содержа-ш;ий данные об учениках вашего класса: фамилии, имена, телефоны. Можно просто ввести текст, содержаш;ий эти данные, например: Петров Сергей, 456-456, Антонов Иван, 789-789. Дополнительные возможности текстовых процессоров Можно эти же данные представить в виде списка: 1. Петров Сергей, 456-456. 2. Антонов Иван, 789-789. Но лучше оформить их в виде таблицы: Фамилия Имя Телефон Петров Сергей 456-456 Антонов Иван 789-789 Для того чтобы вставить в текстовый документ таблицу, нужно отдать текстовому редактору команду «Добавить таблицу». Это можно сделать с помоидью пункта меню «Таблица» или воспользоваться кнопкой на панели инструментов. Таблица, как известно, состоит из столбцов и строк, на пересечении строк и столбцов находятся ячейки таблицы. Поэтому далее необходимо «сообш;ить» текстовому редактору, из какого количества строк и столбцов будет состоять новая таблица. После этого можно вводить текст в ячейки. Внутри каждой ячейки текст можно форматировать и редактировать обычным образом. Кроме того, в ячейку можно добавить рисунок, формулу, список и даже другую таблицу. Включение в текстовый документ графических объектов и формул При работе с текстовыми документами нередко возникает необходимость включать в них не только списки и таблицы, но и рисунки (иллюстрации к тексту), диаграммы (при подготовке делового отчета), формулы (при написании научного текста). Современные текстовые процессоры позволяют работать со всеми этими объектами. Рассмотрим сначала способы включения в текстовый документ рисунков. Это можно сделать двумя способами. Первый способ: 1. Открыть рисунок с помопдью графического редактора. 2. Скопировать рисунок в буфер обмена. 3. Перейти в текстовый документ и вставить рисунок из буфера. Второй способ: 1. Выбрать команду «Вставить рисунок» из меню текстового процессора. 2. Выбрать графический файл, содержащий нужный рисунок. Текстовая информация и компьютер После включения рисунка в текстовый документ вы можете изменять его размеры, положение относительно текста (на переднем плане, на заднем плане, посередине текста), а также снабдить его рамкой и подписью. Для того чтобы добавить в текст формулу, нужно вначале ее создать, воспользовавшись встроенной в текстовый процессор сервисной программой (мастером формул). Можно, например, получить формулу такого вида: 5х^ -2х + 1 f(x) = - 8х - 3 Затем формула вставляется в текстовый документ. Так как формула хранится в виде рисунка, то с ней можно выполнять те же действия, что и с рисунком. Текстовый процессор, как уже было сказано, предоставляет пользователю возможность включать в документ не только рисунки и формулы, но и другие объекты. С этими возможностями вы постепенно познакомитесь, расширяя свою практику работы с современными текстовыми процессорами. Внутренние и внешние ссылки в текстовом документе Текстовый процессор позволяет создавать связи для быстрого перехода между различными фрагментами внутри одного документа (внутренние связи), а также связи с другими документами, храняш;и-мися в разных файлах данного компьютера или на web-страницах Интернета (внешние связи). Средством организации таких связей являются гиперссылки. Гиперссылка может быть установлена на любом фрагменте в документе (слове, заголовке, предложении и пр.), который предварительно нужно выделить. Затем выполняется команда «Вставка, Гиперссылка». После этого открывается диалоговое окно, через которое пользователь выбирает объект для связи: фрагмент в том же документе, новый документ, файл, web-страницу, адрес электронной почты. Фрагмент текста, на котором установлена гиперссылка, выделяется визуально, обычно изменением цвета шрифта и подчеркиванием. Чтобы осуш;ествить переход по гиперссылке, нужно установить на ней указатель, нажать клавишу Ctrl и ш;елкнуть левой кнопкой мыши. Коротко о главном Текстовые процессоры обладают богатыми возможностями оформления документов. Системы перевода и распознавания текстов к дополнительным возможностям текстовых процессоров относятся: работа со списками, работа с таблицами, вставка гиперссылок, включение в текстовый документ разнообразных объектов (рисунков, диаграмм, формул и пр.). Стиль оформления документа фиксируется в его шаблоне. Вопросы и задания 1. Почему следует придерживаться единого стиля при создании текстового документа? 2. Что такое шаблон документа? 3. Приведите примеры, когда форма текстового документа очень важна. 4. Какие шрифты и начертания лучше использовать для заголовков, основного текста, выделений в основном тексте? 5. Создайте шаблон для оформления почтового конверта. 6. Как работать со списками? 7. Чем маркированный список отличается от нумерованного? 8. Что такое многоуровневый список? 9. Как добавить в текстовый документ рисунок, формулу, гиперссылку? 10. Приведите пример, когда для представления информации удобнее воспользоваться таблицей. О А О ЕК ЦОР; Часть 1, глава 3, § 16. ЦОР №1,6, 7. § 17 Системы перевода и распознавания текстов Основные темы параграфа: ■ как работают программы-переводчики; ■ распознавание печатного и рукописного текста. В современном мире происходит очень важный процесс — формирование единого информационного пространства. Стираются информационные границы между странами и народами, у человека появляется возможность общаться в буквальном смысле слова со всем миром. Всё это приводит к тому, что люди различных профессий начинают общаться с иностранными коллегами, читать справочную и другую специальную литературу на иностранном языке. 4 Информатика, 7 кл Текстовая информация и компьютер Но далеко не каждый человек свободно владеет иностранными языками. Современные компьютеры способны хранить большие массивы данных и производить в них быстрый поиск. Эти возможности компьютера можно использовать для создания электронных словарей и организации с их помош;ью перевода текста с одного языка на другой. Для этих целей сегодня уже суш;ествует множество программ. Как работают программы-переводчики Чтобы найти перевод неизвестного иностранного слова, пользователю электронного словаря достаточно ввести это слово в строке поиска, и уже через несколько мгновений будет получен исчерпыва-ЮЕЦий перевод. Современные текстовые процессоры имеют в своем составе словари, позволяюицие производить орфографическую проверку правильности написания слов (на разных языках). Но перевод отдельного слова и перевод целого текста — задачи совершенно разные. Чтобы понять смысл текста, не всегда хватает понимания значений всех входяш;их в него слов. Например, в английском языке слово unit имеет как минимум шесть различных значений. Какое из них имел в виду автор конкретного текста? Следствием необходимости решения этой проблемы стало появление компьютерных систем перевода текстов. Современные системы перевода позволяют не только переводить, но и редактировать перевод, работать с различными тематическими словарями, выполнять как простой и быстрый, так и сложный и профессиональный перевод. Эти программы (вернее, пакеты программ) позволяют работать с файлами различных типов, электронной почтой, гипертекстовыми документами и т. п. К сожалению, задача адекватного перевода до конца еш;е не решена — программы зачастую выполняют ее не всегда удачно. Рассмотрим простой пример. Переведем с помош;ью системы перевода на английский язык фразу: Информатика — это наука об информации. Результат перевода: Informatics is the science of information. A теперь c помош;ью той же программы переведем эту фразу на русский язык. Получим: Информатика является научной информацией. Как говорится, почувствуйте разницу! Системы перевода и распознавания текстов Системы перевода еще уступают человеку, особенно в работе с художественными текстами, но эта область информатики развивается очень быстро, и «электронные карманные переводчики» уже становятся незаменимыми помощниками туриста, отправляющегося в страну с незнакомым для него языком. Распознавание печатного и рукописного текста Перед обсуждением этой темы давайте вспомним, какие устройства ввода информации существуют у современных компьютеров. Клавиатура, мышь, сканер и др. Сканер, например, позволяет вводить графическую информацию с листа бумаги. За сотни лет человечество накопило огромный объем информации на традиционных бумажных носителях (книгах, газетах, журналах и т. п.). В настоящее время существует потребность (у электронных библиотек, например) переносить эту информацию в память компьютера. Конечно, это можно сделать с помощью клавиатуры и текстового редактора, но, представьте себе, сколько времени уйдет даже у профессионального оператора на ввод, скажем, романа «Война и мир». Необходимо как-то ускорить этот процесс. Встает вопрос: нельзя ли использовать сканер для ввода текстовой информации? Правда, в этом случае возникает такая проблема: все, что введено с помощью сканера, хранится в памяти компьютера как изображение. Надо «объяснить» компьютеру, что значок «с» — не просто закорючка, а буква, и хранить и обрабатывать его нужно как букву. Существуют программы, позволяющие вводить тексты в ПК с помощью сканера. Используя специальные алгоритмы, они распознают буквы, позволяют редактировать распознанный текст и сохранять его в различных форматах. Популярной программой такого типа является ABBYY FineReader. Работать с этой программой несложно. Сначала нужно отсканировать текст (управлять сканером можно прямо в среде FineReader), затем разбить этот текст на фрагменты, потом распознать эти фрагменты, отредактировать полученный текст и, наконец, сохранить его в нужном текстовом формате. Интерфейс программы позволяет освоить эти операции легко и быстро. Задача распознавания текста относится к области проблем, которые решает наука под названием «Искусственный интеллект». Современные распознающие программы умеют читать не только печатный текст, но и текст, написанный самым «корявым» почерком. Текстовая информация и компьютер А Коротко о главном Современные программные средства позволяют переводить тексты с одного языка на другой и распознавать их, переводя из отсканированного, графического представления в текстовое. Вопросы и задания 1. Что такое электронные словари? 2. Какие дополнительные проблемы возникают при переводе текстов? 3. Что отличает систему перевода текста от электронного словаря? 4. Почему отсканированный текст нельзя сразу обрабатывать текстовым редактором? 5. Что такое распознавание текста? 6. Подготовьте доклад по теме «Системы компьютерного перевода». ЕК ЦОР; Часть 1, глава 3, § 17. ЦОР № 2. Системы перевода и распознавания текстов Чему вы должны научиться, изучив главу III О • Набирать текст в одном из текстовых редакторов. • Выполнять основные операции над текстом, допускаемые этим редактором. • Сохранять текст на диске, загружать его с диска, выводить на печать. 5 Информатика, 7 кл Система основных понятий главы III г '• V S. { н ПС * ’ Глава IV Графическая информация и компьютер 001011101 010101010 010100101 111010100 001011011 OlOllOlOlOOOlOlllOlOOlOllOOlllOlOlOlOlOlJAf»^ OlllOlOOlOlOlOOOlOlllOlOOlOlllOlOlOOlOAllOlCj 101001011001110101010101110010111010*000101 lOlllOlOOlOlllOlOlOOlOlllOlOlOOOKilloilOl ooioioiiooiooioiioiioioiioioioiiinoioooi' OlOOOlOlOllllOlOOOOlOlOllOOOllinOOlOlOj lOllOlOllOlOlOllOlOlOOOlOlllOlWlOllOg 000101011000111010010101000103Л10100 01010001011101001011001110101^0101 10010101000101110100101110101«0101l' Остров КоГ (Компьютерная графика) )0101100111 L1010010111 L0101110010 )1011101010 >1000101011 П1010001010111101000010101100 1011001110101010101110010111С4010001С| 01001011101010010110101011101С100010} OlOlOlOlOlllOOlOlllOlOlOOOlOItJiillOl. oioiooioiiioioioooioiioiioioiioieio; llioioioooioioillioiooooioioiioooiri 0010110110101101010110101000101110 IIOIOOOOIOIOIIOOOIIIOIQOIOIOIOOOI 010110101000101110100^лтш01 01110100101010001011, 100010111010010110-lOlOlOOOlOlllOlOl 100111010101010 OlOlllOlOlOOlQ, IIOOIOIIIOIO^J 11101010010 01011101010' OlOOOlOlj__ ЮОЮПЯЛ! oiooioicisd 010110 ^‘рафинеские 101401101011010101101010001011 010(?*W101011000111010010101000 1010?»L110001100011000101001 lOOllltfXilOlOlOlllOOlOlllOl pi0111010I*pi01110101000101 ......Dl.10010111010100010101111010 , ,Представлени^^ ИЗОбражеНИЯ10^1^100010П10100 0001011ГЭ100101100111 ‘ lOlOOOlOlVOlOOlOlll 1101010Л101110010 1010100Л11101010 plllOlOlftOOlOlOll __ f»|4|7ifi/4qp|>^^^0101101^0101101 Э0 * .тЯ ^iQiooootoioiioo rna/fiiiii/iiiPlOllOlTlOllOlO фДфИКИ^101100;Ьц0100 10001011Ю100101 'Аппаратные^ : редакторы OIOOIOIOIOOO^OIIIOIO _ IliOlOOlOllOOlllOKlOlOlOl 0111101001010100010^1010010 uoioiiioiooioiiooiiioiotoioioiiio 101010001011101001011^»I01001011101 )1011001110101010101114ЭГ01110101100011 UllllOlOOOlllOOlOOOlOlpiitJOlOOOOlOlOllOOOlll ___ iUAll01CPi010111010100010110L;irfA€l.l0101011010100010111010 101010igill00101110I«iQQ01010111ifl*»mTul010110001110100101010001011 lOlOOlOlllOlOlOOlOlllOlOlOOOlOllOliaiWLOlOlOllOlOlOOOlOlllOlOOlOllOOlllOlOlOl 010111001011101010001010111101000010101100011101001010100010111010010111010100 101110101000101101101011010101101010001011101001011001110101010101110010111010 100010101111010000101011000111010010101000101110100101110101001011101010001011 Здесь вы узнаете: • что такое компьютерная графика • как изображение представляется в памяти компьютера • что можно делать с помощью графических редакторов графическая информация и компьютер § 18 Компьютерная графика Основные темы параграфа: ш история компьютерной графики; ш научная графика; ■ деловая графика; ■ конструкторская графика; ■ иллюстративная графика; ■ трехмерная графика; ■ компьютерная анимация. В наше время редко найдется школьник, который бы не играл в компьютерные игры или хотя бы не видел, как в них играют другие. На экране монитора, как на телеэкране, бегают человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины... Чего только нет! Причем качество цветного изображения на современном персональном компьютере бывает лучше, чем у телевизора. Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой. Как же получаются все эти «картинки» на экране компьютера? Вы уже хорошо знаете, что любую работу компьютер выполняет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию. Монитор — это устройство вывода информации, хранящейся в памяти компьютера. Значит, и «картинки» на экране — это отображение информации, находящейся в компьютерной памяти. История компьютерной графики Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными. Таково уж свойство человеческой психики: наглядность — важнейшее условие для понимания. Компьютерная графика § 18 Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помош;ью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) получались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей (рис. 4.1). oowetfiojcK jjiieeeCEEEEEEBEEEae IЖЦ1 !uisln^nr**'S^ccm^!iJjKxiai. mu mm шаоилтеетксвт •LJieEiccse wccDEGijjKU. mtuHi u.kjjieeiccm ILJliEK • BC1E6IJKL )tn* L KU liEDC E luiEEiecae Ш ССЮ e « i jjkk ll i«t« itt*i ll kkjj i » c mxx w. iLKiECSKCse see «Ю iffseiijjat u. lesi jrm ix lacjjiiteg дрсс tee ■sKJtcmcceertee ссспЕЕЕвешиккшлк иейтеи nmuoujiiesenKaii__________________ l)LUJLmUJJiJU-l-LmilHIII'W>*iF>WPPnnnfMltl 11 >li ( IT 1ГГ|ПтТПППШГГГГГT mil I РННЦ( Л 1И Ю0МР1|^^ 1 J TRPONHU.KXKK KKMOJJjmCOPHWBSSTTTUUUUU UUtWTTTSaWPOOllltUHaqOt кпосиш^и lueitKiNmx kkkkk LLUttHMOwesmrniuu хлоооооо» иииттт88«тххнт.си юоскк u.itwan)s I UTW>0NNHMLLLLLLUL#»fW0FFeeSSTTUUU»OO< UU >OOOCUUUTT«aWiFPOOM#HlJ.U.LLUIJtWlOTT iXTSRPOimi LL m WOOPWtSS ТТШ ХЖ иЦ1ЛМДААА> >QC UUTT &SIWPPOOI» m LL ЯГМ40ГЯ8Т ixPsitPOON m »eo m 6 TTuu kk vuu UMW »< uutt % к p оож m lUrrSRPONN m rt1 )#< 0 FPMS5 TU)0(U V)0(UT SSWVP 0 m ПИ HNOntC^ n HOPftSTTUXUU UUXUTrSffPON I H МОРРбТТУХУМ UWXUTT S t P 0 и ( ИИ NN 0 PPRR9S TU)OCU V)00( uun s r p oohn m WOOFPWSS гтии ж ШадДААМЛ >0< ШЛТ SSURPPOOHN ИИ МЯ/TSPPO N lUVrSIVD N tuuTSflMNK m tMiSRPOON m tXretPONMtf H OPPSTU M QPpSTU NH.NNOPRSTU ИИ NOOPftSU IliPIOPriST lifT^^P^Ii^^Llilt^lM^■■nf^^PilnrffffT^nAOQQQ< UU )000WffTSSaW№f4X>P»fHJJ.UJJXLItW^ iuMPO»Ntx KKKKK LLLwmoooppmssTTTUUU XMooooeow uuumsaepFooOHtf^LL ккккк luvwcprs tTHPQNNLUOQKK KKKKLLLJWIPOPrWSmTTmJUU UUUUmTSSgiWVOOWWXLXKKK MCKXUmOPt I ^umju Tm»jw»wo^^ I PO»ucKJine6eeee6niNkuoajj»Heooppiwweesssse«i*WFPooo*etujoujji 116666W Ш jncLNO iPWj(ji66eeEEEiEee66iijjj«JWa.LHWHCOOOO OOOOCiM tWtJUQCJJI 16ЯЮ W W »ПИШ1^ I ■—■■■ll QOQODO HWWlLWslJOI tWgEMBCCCCCCCCCWee&I^L m GCCMKmiiJjQOunw шнини утшоиопевтевссс er ВВв CC8D EE66IIJJKX U ttti m LL I0CJJII6«EC MCC вП BB CCNl e & 1 %LJKK LL NTffft rtRtt LL KKJJ 1 6 E DOCC BB в CDCBI JK L NMW i KJ IBCOC В PeCCBC&lJJKLL ItmiHi UKJJI6EDCCB8 I CCSNEEBBIliLiQOCU lt«t1 mm LLkKKsUU66€E»MCC BM ------firijjoaxLT—........................—^ t Ш<ЛВСВРВСССССССРР«6Е6611 jjmxmBHIPOOOOOOOOO» mMJJl IMCSEBBOCCCCCCCDDSEGURL Рис. 4.1. Пример «символьной графики» с помощью символьной печати программисты умудрялись получать даже художественные изображения. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью. Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу — графопостроители (другое название — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и пр. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение. Настоящая революция в компьютерной графике произошла с появлением графических дисплеев. На экране графического дисплея Графическая информация и компьютер стало возможным получать рисунки и чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок, чертежных инструментов. Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Существуют принтеры цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографии. Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами. Научная графика Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов (рис. 4.2). Рис. 4.2. Графическое изображение результатов расчета распространения волн на поверхности жидкости после падения капли Деловая графика Эта область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы (рис. 4.3). Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), с которыми мы познакомимся позже. Компьютерная графика § 18 Рис. 4.3. Графики, столбчатые и круговые диаграммы Конструкторская графика Она применяется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств (рис. 4.4). Рис. 4.4. Графика в САПР Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные изображения. Иллюстративная графика Программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования и черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности, поэтому они относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. графическая информация и компьютер Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами. Подробнее о графических редакторах речь пойдет ниже. Трехмерная графика Трехмерной графикой (ЗП-графикой) называют технологию, по-зволяюш;ую получать на устройствах вывода компьютера объемные изображения. Программы для работы с трехмерной графикой называют программами трехмерного моделирования. Эти программы позволяют создавать высококачественные изображения, очень похожие на фотографии. В самом названии «трехмерный» заложено указание на то, что объект рассматривается в трех измерениях (ширина, высота и глубина). В то же время экранное изображение трехмерных объектов, как и печатное, является всего лишь их двумерным образом. Эти образы на экране выглядят вполне реально благодаря наличию источников света, естественной окраске, присутствию теней и бликов, придаюш;их изображению глубину и делаюш;их его визуально правдоподобным (рис. 4.5). Таким образом, основная задача пользователя программы трехмерного моделирования — создать сцену — совокупность образов трехмерных объектов. Рис. 4.5. Изображение, полученное средствами ЗВ-графики Широкое применение ЗП-графика находит в архитектурном и техническом проектировании, рекламе, кинематографии, различных учебных и тренажерных системах, компьютерных играх. Создание изображений в программах трехмерного моделирования состоит из пяти этапов. 1. Моделирование — создание формы трехмерного объекта. 2. Наложение материалов. Материалы — краски и текстуры, которыми покрываются объекты. Кроме того, материалы определяют такие свойства объектов, как шероховатость, блеск, прозрачность. Компьютерная графика § 18 3. Расстановка источников света. Освещение придает сцене ощущение объемности и реальности, так как источники света способны создавать тени, когда их лучи падают на объекты. 4. Установка камер. Программы трехмерного моделирования предоставляют возможность рассматривать сцену через виртуальную съемочную камеру (фотоаппарат). Камера может устанавливаться в разных позициях, что дает возможность отражать сцену в различных ракурсах. 5. Визуализация — формирование изображения. Визуализация выполняется специальным программным обеспечением и может занимать довольно продолжительное время, зависящее от сложности сцены и быстродействия компьютера. Именно на этом этапе программа рассчитывает и наносит на изображение все тени, блики и отражения объектов. На первых четырех этапах используются законы векторной графики. В результате визуализации создается растровое изображение. (О растровой и векторной графике вы узнаете позже из § 21.) Компьютерная анимация Получение движущихся изображений на мониторе компьютера называется компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление». В недавнем прошлом художники-мультипликаторы создавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Существуют системы, в которых используется покадровая анимация, основанная на ключевых (наиболее важных) кадрах. Компьютерный художник создает на экране лишь изображения объектов в ключевых кадрах, а все положения объектов в промежуточных кадрах рассчитываются специальными программами. Такая работа связана с расчетами, опирающимися на математическое описание данного типа движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения (рис. 4.6). Многие современные анимационные фильмы создаются в технологии трехмерной графики. В некоторых игровых фильмах наряду с «живыми» артистами и реальными декорациями участвуют персонажи, созданные на компьютере. Одним из первых известных фильмов такого рода были «Звездные войны». Многие компьютерные игры построены в технологии ЗП-анимации. В начале появления ЗП-анимации такая работа была по силам только суперкомпьютерам. Позже для персональных компьютеров были разработаны устройства под названием ЗП-акселераторы (уско- графическая информация и компьютер рители трехмерной современных ПК эти устройства де- лают доступными ^^^^отмoвaтeлeй трехмерные игры. Коротко о гл^И Лая графика — область информатики, занимающаяся проб'^мами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере. Для создания графических изображений требуется специальное программное обеспечение — графические пакеты. Основные области применения компьютерной графики: научная графика, деловая графика, конструкторская графика, иллюстративная графика, трехмерная графика. Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране монитора. Вопросы и задания 1. Что называют компьютерной графикой? 2. Каким способом создавали рисунки на ЭВМ до появления аппаратных и программных средств компьютерной графики? 3. На какие устройства производится вывод графических изображений? 4. В чем преимущество графического дисплея перед другими устройствами графического вывода? 5. Опишите основные области применения компьютерной графики. 6. Что такое компьютерная анимация? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 4, § 18. ЦОР № 4. Технические средства компьютерной графики § 19 § 19 Технические средства компьютерной графики Основные темы параграфа: ■ монитор; ■ принципы работы монитора; ■ как получается цветное изображение на э ■ жидкокристаллические мониторы; ■ видеопамять и дисплейный процесс^ ■ устройства ввода изображени^ив^солгЛъютер. : во|ни: \У юцес^ dJ 1Я^Сс^мтък ъ Монитор В XIX веке во Франций вО^^кла техника живописи, которую назвали пуантилизмом: рисунок составлялся из разноцветных точек, наносимых кистью на холст. Подобный принцип используется и в компьютерах. Точки на экране компьютера выстроены в ровные ряды. Совокупность точечных строк образует графическую сетку, или растр (рис. 4.7). Рис. 4.7. Изменение качества изображения с изменением густоты графической сетки О Одна точка носит название видеопиксель (далее будем употреблять краткое название — пиксель). Слово «пиксель» происходит от английского picture element — элемент рисунка. Чем гуще сетка пикселей на экране, тем лучше качество изображения (см. рис. 4.7). Размер графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек в строке на число строк: М х N. О графическая информация и компьютер м N видеопиксель На современных мониторах используютс меры графической сетки: ап, ♦ 1 три \> мер, такие раз- 1280 X 1024j?^\ ' 1366 X 768; СА 1920 ^ 1^80 и более. Размер монитора характеризуётся длиной диагонали его экрана, выраженной в дюймах (1 дюйм = 2,54 см). Бывают мониторы с диагональю 15, 17, 19 и более дюймов. Принципы работы монитора Существуют мониторы, работа которых основана на разных физических принципах. Первоначально на ПК использовались только монйторы на основе электронно-лучевой трубки — ЭЛТ-мониторы. На экране такого монитора пиксель образуется люминесцирующим веществом, которое светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой. Такой луч пробегает по порядку (сканирует) все строки сетки пикселей. При этом он модулируется: на точки, которые должны светиться, падает, а на темных точках прерывается (рис. 4.8). Рис. 4.8. Получение растрового изображения в электронно-лучевой трубке Поскольку после прекращения воздействия электронного луча на точку экрана ее свечение быстро затухает, постольку сканирование периодически повторяется с высокой частотой (75-85 раз в секунду и более). При такой частоте наше зрение не замечает мерцания изображения. ш Технические средства компьютерной графики § 19 Первоначально на компьютерах использовались черно-белые мониторы. На черно-белом экране пиксель, на который падает электронный луч, светится белым цветом. Неосвещенный пиксель — черная точка. При изменении интенсивности электронного потока получаются промежуточные серые тона (оттенки). Как получается цветное изображение на экране Каждый пиксель на цветном экране — это совокупность трех точек разного цвета; красного, зеленого и синего. Эти точки расположены так близко друг к другу, что нам они кажутся слившимися в одну точку. Из сочетаний красного, зеленого и синего цветов скла-дывается вся красочная палитра на экране. Электронная пушка цветного монитора испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение точки только одного цвета. Для этого в мониторе используется специальная фокусирующая система. Жидкокристаллические мониторы Все большее распространение получают жидкокристаллические мониторы — ЖК-мониторы. По сравнению с электронно-лучевыми мониторами они значительно меньше по весу, имеют плоскую форму. При работе с ЖК-монитором меньше устают глаза. Видеопамять и дисплейный процессор На рисунке 4.9 дана схема системы вывода изображения на экран. Она включает в себя монитор (другое название — дисплей) и ви- Центральный Оперативная процессор память Информационная магистраль Видеопамять Дисплейный процессор Видеоадаптер Рис. 4.9. Схема системы вывода изображения на экран графическая информация и компьютер деоадаптер, который через информационную магистраль связан с центральным процессором и оперативной памятью. Видеоадаптер (другое название — видеокарта) — устройство, управляющее работой графического дисплея. Видеоадаптер состоит из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора. Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации — двоичного кода изображения, выводимого на экран. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана. Видеопамять — это электронное энергозависимое запоминающее устройство. На современных компьютерах ее размер составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов. Дисплейный процессор — вторая составляющая видеоадаптера. Дисплейный процессор читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет работой дисплея. Таким образом, к видеопамяти имеют доступ два процессора: центральный и дисплейный. Центральный процессор записывает видеоинформацию, а дисплейный периодически читает ее и передает на монитор, на котором эта информация превращается в изображение. Устройства ввода изображения в компьютер Монитор — это устройство вывода изображения. А каким образом изображение можно ввести в компьютер? Для этого используется сканер (рис. 4.10). Технические средства компьютерной графики Работа сканера как бы противоположна работе видеоадаптера и монитора: видеоадаптер преобразует двоичный код в изображение на экране; сканер преобразует изображение на рисунке, чертеже, фотографии в двоичный код, который записывается в память компьютера. Сканер получил свое название в соответствии с принципом своей работы: световой луч построчно сканирует плоский рисунок подобно тому, как электронный луч сканирует экран дисплея. С помощью сканера в компьютер можно вводить текст, напечатанный на листе бумаги. Как было сказано в главе 3, используя специальную программу распознавания текста, его изображение можно преобразовать в текстовый формат. В компьютер изображение может вводиться с цифрового фотоаппарата или с цифровой видеокамеры. На фотоаппарате фотография сохраняется в виде двоичного кода на сменной флеш-карте, а фильм в видеокамере записывается на карту памяти или встроенный жесткий диск. Затем они могут быть переписаны в компьютер для просмотра и обработки. Коротко о главном Система вывода изображения на экран включает в себя монитор (дисплей) и видеоадаптер. Видеоадаптер (видеокарта) состоит из видеопамяти и дисплейного процессора. Изображение на экране монитора получается из совокупности множества светящихся точек — видеопикселей. Пиксели на экране образуют сетку из горизонтальных строк и вертикальных столбцов, которая носит название «растр». Размер графической сетки М х N определяет разрешающую способность экрана, от которой зависит качество изображения. Используются два основных типа мониторов — на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и жидкокристаллические (ЖК). Цвет пикселя на цветном экране монитора формируется из трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Из сочетания этих трех цветов получаются все другие цвета. Для ввода изображения в компьютер используются сканеры, цифровые фотоаппараты, цифровые видеокамеры. Вопросы и задания 1. Что такое пиксель? Что такое растр? 2. Как работает ЭЛТ-монитор? е о графическая информация и компьютер О 3. в чем преимущества ЖК-монитора по сравнению с ЭЛТ-монитором? 4. Из каких трех цветов получаются все остальные цвета на цветном дисплее? 5. Какие устройства входят в состав видеоадаптера? 6. Для чего нужна видеопамять? 7. Что такое дисплейный процессор? Какую работу он выполняет? 8. Какие устройства используются для ввода изображения в компьютер? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 4, § 19. ЦОР № 2, 7. О § 20 Как кодируется изображение Основные темы параграфа: ш кодирование цветов пикселей; и объем видеопамяти. Кодирование цветов пикселей Информация о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти компьютера. Код может быть однобитовым, двухбитовым и т. д. Код пикселя — это информация о цвете пикселя. Для получения черно-белого изображения (без полутонов) используются два состояния пикселя: светится — не светится (белый — черный). Тогда для кодирования цвета пикселя достаточно одного бита памяти: 1 — белый; О — черный. Количество цветов, в которые может быть окрашен пиксель на цветном дисплее, больше двух. Поэтому одного бита на пиксель недостаточно. Для кодирования четырехцветного изображения требуется двухбитовый код, поскольку с помощью двух битов можно выразить четыре Как кодируется изображение § 20 различных значения (отобразить четыре различных состояния). Может использоваться, например, такой вариант кодирования цветов: 00 — черный; 10 — зеленый; 01 — красный; 11 — коричневый. Из трех базовых цветов — красного, зеленого, синего — можно получить восемь комбинаций трехбитового кода: — черный; к красный; с синий; к - с розовый; - 3 - зеленый; к 3 - коричневый; - 3 с голубой; к 3 с белый. В этом коде каждый базовый цвет обозначается его первой буквой (к — красный, 3 — зеленый, с — синий). Черточка означает отсутствие цвета. Следовательно, для кодирования восьмицветного изображения требуются три бита памяти на один видеопиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие — нулем, то получается таблица кодировки восьмицветной палитры (табл. 4.1). О о Таблица 4.1. Двоичный код восьмицветной палитры К 3 с Цвет 0 0 0 Черный 0 0 1 Синий 0 1 0 Зеленый 0 1 1 Голубой 1 0 0 Красный 1 0 1 Розовый 1 1 0 Коричневый 1 1 1 Белый Из сказанного, казалось бы, следует вывод: с помощью трех базовых цветов нельзя получить палитру, содержащую больше восьми цветов. Однако на экранах современных компьютеров получают цветные изображения, составленные из сотен, тысяч и даже миллионов различных оттенков. Как это достигается? Если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные оттенки, увеличивается. графическая информация и компьютер Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков) (табл. 4.2). Большее количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования интенсивности каждого из базовых цветов выделять больше одного бита. Таблица 4.2. Двоичный код шестнадцатицветной палитры. «и» — бит интенсивности И к 3 с Цвет 0 0 0 0 Черный 0 0 0 1 Синий 0 0 1 0 Зеленый 0 0 1 1 Голубой 0 1 0 0 Красный 0 1 0 1 Розовый 0 1 1 0 Коричневый 0 1 1 1 Белый 1 0 0 0 Темно-серый 1 0 0 1 Ярко-синий 1 0 1 0 Ярко-зеленый 1 0 1 1 Ярко-голубой 1 1 0 0 Ярко-красный 1 1 0 1 Ярко-розовый 1 1 1 0 Ярко-желтый 1 1 1 1 Ярко-белый Из сказанного можно вывести правило. Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования Ь связаны между собой формулой К = 2Ь. Как кодируется изображение § 20 2^ = 2, 2^ = 4, 2^ = 8, 2“^ = 16 и т. д. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов требуется 8 битов = 1 байт на каждый пиксель, так как 28 = 256. Величина Ь называется битовой глубиной цвета. Объем видеопамяти Объем необходимой видеопамяти определяется размером графической сетки дисплея и количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр (одна страница) изображения. Например, для сетки 640 х 480 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким: 640 • 480 • 1 бит = 307 200 битов = 38 400 байтов. Это составляет 37,5 Кбайт. Для работы с 256-цветной палитрой на мониторе с разрешением 1024 X 768 минимальный объем видеопамяти составляет 768 Кб. На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 миллионов цветов (Ь = 24 бита). Требуемый объем видеопамяти в этом случае — несколько мегабайтов. На самом деле видеопамять хранит одновременно не одно изображение экрана, а множество. Это способствует быстрой смене кадров. Поэтому размер видеопамяти на современных ПК составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов. Коротко о главном Информация в видеопамяти — это двоичные коды, обозначающие цвета пикселей на экране. Для кодирования двух цветов достаточно 1 бита на пиксель; четырех цветов — 2 битов; восьми цветов — 3 битов; шестнадцати цветов — 4 битов и т. д. Количество цветов К и размер кода в битах (битовая глубина цвета) Ь связаны формулой К = 2*’. Из трех базовых цветов можно получить 8 различных цветов. Большее число цветов получается путем управления интенсивностью базовых цветов. Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сетки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помещается несколько страниц (кадров) изображения одновременно. графическая информация и компьютер е А О О О Вопросы и задания 1. Какая информация содержится в видеопамяти? 2. Сколько битов видеопамяти на один пиксель требуется для хранения двухцветного; четырехцветного; восьмицветного; шестнадцатицветного изображения? 3. Какие цвета получаются из смешения красного и синего, красного и зеленого, зеленого и синего цветов? 4. Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать двумя битами? 5. Придумайте способ кодирования цветов для 256-цветной палитры. 6. Пусть видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Размер графической сетки — 640 X 480. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре из 16 цветов; 256 цветов? ЕК ЦОР; Часть 1, глава 4, § 20. ЦОР №1,8. § 21 Растровая и векторная графика Основные темы параграфа: ■ два принципа представления изображения; ■ растровая графика; ■ векторная графика. Два принципа представления изображения В компьютерной графике существуют два различных подхода к представлению графической информации. Они называются, соответственно, растровым и векторным. С растровым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета. Векторный подход рассматривает изображение как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами. В растровой графике графическая информация — это совокупность данных о цветах пикселей на экране. В векторной графике графическая информация — это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок. Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей со- Растровая и векторная графика § 21 впадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y — сверху вниз. Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоугольник — координатами его вершин; закрашенная область — граничной линией и цветом закраски и пр. Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10 х 10 и черно-белым изображением. На рисунке 4.11 одна клетка соответствует пикселю. Приведено изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов (1 бит на пиксель). На рисунке 4.12 этот код представлен в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сетки (1 обозначает закрашенный пиксель, а о — незакрашенный). 123456789 10 Рис. 4.11. Изображение, составленное из пикселей (одна клетка — пиксель) 0000000000 0001000100 0001001000 0001010000 0001100000 0001010000 0001001000 0001000100 0000000000 0000000000 Рис. 4.12. Растровый код черно-белого изображения буквы «К« графическая информация и компьютер О в векторном представлении буква «К» — это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов в таком виде: ЛИНИЯ (X1,Y1,X2,Y2) Изображение буквы «К» на рис. 4.11 описывается следующим образом: ЛИНИЯ (4,2,4,8) ЛИНИЯ (5,5,8,2) ЛИНИЯ (5,5,8,8) Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии. Для создания рисунков на компьютере используются графические редакторы. Графические редакторы бывают растровыми и векторными*. Графическая информация о рисунках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и векторные форматы. Растровые графические файлы хранят информацию о цвете каждого пикселя изображения на экране. В графических файлах векторного формата содержатся описания графических примитивов, составляющих рисунок. Растровая графика Растровые графические редакторы называют программами «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «кисти», «краски», «ластики» и др. При создании растрового изображения пользователь словно водит кистью по «электронному полотну», закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик». При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата. При выводе таких изображений на экран достигается их высокое качество (рис. 4.13). Это основное достоинство растровой графики. Основной недостаток растровой графики — большой размер графических файлов. Простые растровые картинки занимают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистические изображения, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, Morjrr занимать несколько мегабайтов. По этой причине информация в файлах растрового формата, как правило, хранится в сжатом виде. Для Графический редактор Paint является растровым, а CorelDraw — векторным. Растровая и векторная графика § 21 Рис. 4.13. Примеры растровых изображений, полученных путем сканирования цветных фотографий сжатия графической информации используются специальные методы, позволяющие сократить ее объем в десятки раз. Еще одним недостатком растровых изображений является их искажение, возникающее при изменении размеров, вращении и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, в областях однотонной закраски могут появиться ненужные узоры; кривые и прямые линии могут приобрести пилообразную форму и т. п. Векторная графика Векторные изображения получаются с помощью графических редакторов векторного типа — редакторов иллюстративной графики. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных изображений. Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания сохраняются в графическом файле. На рисунке 4.14 показан экран векторного редактора OpenOffice.org Draw (ОС Linux). i Графическая информация и компьютер О Eite gdit ^ew Insert Fsnnat loois й<н1^У ttelp x y»i 4•°^^ Ш ^ 0 ' i— —~-lH lo.oocm jgj ЙИ^1аск J-j ^ J2 10 a 6 4 '"'i_ ”\ 2 4 6 [a To 12 14 16 18 jg ^1»n\l-«vout/C0Btfols / DimensionLitg< / ll<; T Ф-Х-/-А- ^ --- SQ ТБыЗ(5.'П iB'o.Wi'O.do 'i Д2» ■'"! !5Mel7l Рис. 4.14. Рисунки, полученные с помощью графического редактора векторного типа К достоинствам векторной графики можно отнести следующие ее свойства. Графические файлы векторного типа имеют относительно небольшие размеры. Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный растровый рисунок требует в 10-1000 раз большую память. Векторные изображения легко масштабируются без потери качества. Чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно в его описании изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего эллипс. И снова для рисования объекта будет использовано максимально возможное число пикселей. Следует понимать, что различие в представлении графической информации в растровом и векторном форматах существует лишь для файлов. При выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информация, содержащая данные о цвете каждого пикселя экрана. Растровая и векторная графика § 21 Коротко о главном Существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный. Растровая графическая информация — это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран. Векторная графическая информация — это описания графических элементов (примитивов), из которых составлен рисунок: прямых линий, дуг, эллипсов, прямогоугольников, закрасок и пр. Растровые графические редакторы формируют графические файлы с данными растрового типа. Векторные редакторы формируют графические файлы векторных форматов. При сканировании изображений формируется графическая информация растрового типа. Растровый формат позволяет получать изображения фотографического качества; растровые графические файлы имеют большой размер и обычно подвергаются сжатию. Файлы векторного формата относительно невелики. Векторное изображение хорошо поддается растяжению и сжатию, не теряя при этом качества. Вопросы и задания 1. в чем разница между растровым и векторным способами представления изображения? 2. Что такое графические примитивы? 3. Какая информация хранится в файлах растрового типа и в файлах векторного типа? 4. Что такое система графических координат? 5. С помощью каких средств (программных, технических) получается растровая и векторная графическая информация? Подготовьте доклад. 6. Какой способ представления графической информации экономнее по использованию памяти? 7. Для чего производится сжатие файлов растрового типа? 8. Как реагируют растровые и векторные изображения на изменение размеров, вращения? 9. Получите растровые коды и векторы описания для изображения букв «Н», «Л», «Т» на черно-белом экране с графической сеткой размером 8x8. е о А О О ЕК ЦОР: Часть 1, глава 4, § 21. ЦОР № 1. графическая информация и компьютер § 22 Работа с графическим редактором растрового типа Основные темы параграфа: ■ среда растрового графического редактора; ш возможности растрового редактора; ш источники растровых изображений. Графический редактор (ГР) — инструмент пользователя (будем в дальнейшем его называть художником) для рисования и редактирования изображений. При этом качество получаемых изображений зависит не только от возможностей ГР, но и от навыков пользователя. Среда растрового графического редактора Среда у большинства графических редакторов организована приблизительно одинаково. На рисунке 4.15 представлено рабочее окно растрового графического редактора GIMP. Панель инструментов Строка меню Строка заголовка 4 Рабочая область Рис. 4.15. Рабочее окно растрового графического редактора GIMP Работа с графическим редактором растрового типа § 22 в строке заголовка указывается имя файла, а также название программы. Строка меню содержит команды для работы с изображениями. Все команды распределены по группам. Каждая группа включает близкие по назначению команды. К примеру, меню Цвет состоит из команд изменения цвета и яркости изображения, а меню Файл — из команд для работы с файлами. С левой стороны окна располагается панель, которая содержит инструменты для работы с изображениями. Верхняя часть этой панели состоит из набора пиктограмм (условных рисунков), которыми пользуются художники в процессе рисования и редактирования изображений. Нижняя часть панели предназначена для настройки выбранного инструмента. Таким образом, можно выбрать и подготовить к работе любой необходимый инструмент. Например, установить цвет кисти, размер и форму кончика кисти, а также степень прозрачности. В рабочей области располагаются изображения, которые создаются и редактируются художниками. Возможности растрового редактора Создание рисунков. Инструменты рисования растрового редактора Кисть, Карандаш, Аэрограф, Ластик, Заливка, Градиент, Текст и др. После выбора инструмента указатель мыгпи меняет свою форму и становится средством создания рисунков, стирания, закрашивания и пр. Кисть используется для рисования мягких и плавных линий. Карандаш позволяет создавать линии с жесткими границами. Ластик стирает лишние и неудачные фрагменты рисунка. Аэрограф, в отличие от Кисти, создает линии с эффектом распыления краски. Инструмент Заливка выполняет закраску фрагмента рисунка однородным цветом или текстурой (растровым изображением). Градиент позволяет закрашивать двумя и более цветами, плавно переходящими один в другой. С помощью инструмента Текст рисунок можно дополнить текстом, при этом существует возможность управлять шрифтом, размером символов и их начертанием. Основные операции над фрагментами изображения: перемещение, копирование, удаление, масштабирование, вращение, зеркальное отражение. Важно помнить, что перед выполнением любой операции необходимо выделить группу пикселей, над которыми выполняется преобразование. Для этого используются разнообразные инструменты выделения: Прямоугольник, Эллипс, Многоугольник, Выделение группы пикселей по схожести цвета и др. В процессе рисования трудно сразу создать фрагмент рисунка подходящего размера и в нужном месте. Поэтому возникает необходимость в масштабировании и перемещении этого фрагмента. Такие one- графическая информация и компьютер г б Рис. 4.16. Искажение рисунка в результате перемещения его фрагмента в растровом редакторе (рисунок создан на белом фоне): а — до перемещения светильника; б — после перемещения светильника на прежнем месте остался фон рации могут разрушить весь рисунок, так как, работая с растровым изображением, мы имеем дело лишь с цветом пикселей (рис. 4.16). Несмотря на то что растровые редакторы содержат средства для рисования, все-таки их основное назначение — редактирование изображений. Для создания иллюстраций компьютерные художники, как правило, применяют специализированные программы рисования, а именно, векторные редакторы. Редактирование изображений. Используя ретуширование, можно убрать с изображения повреждения, а также лишние детали. Реставрация старых фотографий — еще один пример ретуширования. В этом случае с изображения удаляются пятна, трещины и другие дефекты. С помощью растрового редактора можно создать коллаж (перевод с французского — «наклеивание»), в котором объединяются фрагменты различных изображений (рис. 4.17). Обратите внимание, что над отдельными фрагментами (рис. 4.17, в) выполнены операции масштабирования, поворота и ретуширования. Растровый редактор позволяет улучшить яркость изображения. В результате такой операции темная картинка осветляется, светлая становится темнее, а тусклая — ярче. Кроме того, можно изменить цветовые оттенки изображения. Например, цвет платья персонажа на рис. 4.17, в легко сделать красным, синим, желтым и т. д. Раскрашивание черно-белых фотографий — еще одна из возможностей растрового редактора. Художник может подобрать по своему желанию цвет глаз, волос, костюма, мебели и других деталей. Как правило, перед раскраской выполняют ретуширование и улучшают яркость исходного изображения. т Работа с графическим редактором растрового типа Рис. 4.17. Создание коллажа: а, б — исходные изображения; в — коллаж из фрагментов изображений а и б Источники растровых изображений Растровые изображения могут быть получены из разных источников. Существуют коллекции на компакт-дисках (фотографии животных, цветов, автомобилей, городов и т. д.). Кроме того, изображения можно найти в Интернете или получить в результате сканирования. И наконец, еще одним источником растровых изображений (фотографий) являются цифровые фотоаппараты. Коротко о главном Растровый графический редактор — прикладная программа для рисования и редактирования изображений. Среда растрового редактора содержит строку заголовка, строку меню, панель инструментов, рабочую область. Инструменты рисования растрового редактора — Кисть, Карандаш, Аэрограф, Ластик, Заливка, Градиент, Текст и др. Основные операции над фрагментами изображения: перемещение, копирование, удаление, масштабирование, вращение, зеркальное отражение. Перед выполнением любой операции необходимо выделить группу пикселей, над которыми выполняется преобразование. Основные операции для редактирования изображений: ретуширование, создание коллажей, улучшение яркости, изменения цветовых оттенков, раскрашивание черно-белых фотографий. графическая информация и компьютер Вопросы и задания 1. Каково основное назначение растровых графических редакторов? 2. Почему в растровых редакторах используются разнообразные инструменты выделения? 3. Перечислите основные операции редактирования изображений. 4. В чем заключается ретуширование фотографий? 5. Что означает термин «коллаж»? Подготовьте коллаж. 6. Из каких источников могут быть получены растровые изображения? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 4, § 22. ЦОР № 11. §23 Работа с графическим редактором векторного типа Основные темы параграфа: ■ среда векторного графического редактора; ■ возможности графического редактора векторного типа. Рассмотрим особенности работы с графическими редакторами векторного типа, которые используются иллюстраторами, дизайнерами, книгоиздателями, а также художниками по рекламе. Среда векторного графического редактора На рисунке 4.18 представлено рабочее окно векторного редактора Inkscape. В строке заголовка указывается название документа и прикладной программы. Для удобства все команды редактора разделены на группы. Каждое меню отвечает за выполнение команд отдельной группы. Например, в меню Текст находятся команды для работы с текстом. В состав стандартной панели входят кнопки, пделчок на которых приводит к выполнению соответствующих команд меню, что повышает скорость работы с программой. Содержимое панели свойств определяется как используемым инструментом, так и объектом, над которым производятся действия. Это означает, что панель свойств является контекстно-зависимой. Работа с графическим редактором векторного типа §23 Строка заголовка / Новый документ 1 — !nksc^>e Строка меню Стандартная панель Панель свойств / / «ем Вид Сл/Л $;^ьегг &октуры 1мст Эфф^ы ртрввм / 95 -Qi> а@а йшш '0.М 5*тЕз& ;<а Панель инструментов Рабочий лист Палитра цветов * ни . -isv«r 1 Щелчок S;S-5*nsr4.- Рис. 4.18. Рабочее окно векторного редактора Inkscape О в центре окна располагается рабочий лист, на котором создаются рисунки. Пользователь может устанавливать ориентацию рабочего листа (горизонтальная или вертикальная) и его размеры по формату бумаги. Например, А4 — 210 х 297 мм, А5 — 148 х 210 мм. Палитра цветов, расположенная в нижней части экрана, позволяет выбирать цвет объекта. Возможности графического редактора векторного типа Для создания рисунков используются различные инструменты: Прямоугольник, Эллипс, Многоугольник, Карандаш. Инструменты для закраски рисунков позволяют создавать красочные иллюстрации. Объекты можно закрашивать единым цветом, а также заливкой из нескольких цветовых переходов. Интересной особенностью любого векторного редактора является работа с инструментом Карандаш. Дело в том что, рисуя мышью от «руки», трудно придать кривой желаемую форму. Векторный редактор предоставляет воз- графическая информация и компьютер Рис. 4.19. Рисунок из кривых можность изменения формы кривых. Поэтому сначала компьютерный художник создает эскиз рисунка, а затем получает его окончательный вид, используя специальные средства редактирования кривых (рис. 4.19). Прорисовка мелких деталей требует увеличения фрагментов изображения. Поэтому графические редакторы содержат инструмент Масштаб. Использование этого инструмента напоминает обычную лупу для чтения текста с мелким шрифтом. Если создается реклама, объявление или обложка для книги, то к иллюстрации добавляют текст; при этом надписи и заголовки можно размещать по произвольному пути, наклонять, а также изменять форму отдельных букв текста (рис. 4.20). Все графические редакторы позволяют перемещать, копировать, удалять, масштабировать, зеркально отражать, а также вращать изображения. Кроме того, в векторном редакторе можно изменять порядок расположения объектов друг относительно друга (рис. 4.21). С растровыми изображениями так поступать нельзя. Причина состоит в том, что в растровом редакторе каждому пикселю присваивается цвет; этот цвет закрепляется за определенным местом экрана. Дальнейшее перемещение фрагмента изображения разрушает рисунок. Рис. 4.20. Обложка для книги Работа с графическим редактором векторного типа §23 Рис. 4.21. Изменение порядка расположения объектов Перед выполнением любой операции над фрагментом изображения его необходимо выделить. В редакторах векторной графики выделяют объекты {векторные примитивы). В редакторах же растровой графики выделяют области (наборы пикселей). Чтобы выделить объект, достаточно выбрать инструмент Стрелка и щелкнуть на объекте мыптью. Вокруг выделенного объекта появится маркировочная рамка (рис. 4.22). В редакторах же растровой графики, как правило, используется несколько инструментов выделения, так как нужно точно указать, какая группа пикселей составляет область (прямоугольник, многоугольник и др.). О Рис. 4.22. Выделение объекта Векторные редакторы содержат средства точного расположения объектов относительно друг друга (обратите внимание на взаимное расположение окон здания на рис. 4.18). Большинство векторных редакторов содержат команды для получения специальных эффектов. Например, можно придать плоскому объекту объем. графическая информация и компьютер Векторный редактор сохраняет информацию обо всех объектах, составляющих рисунок, в виде математических описаний (команд). Пользователи редактора, как правило, не используют эти команды. Однако знания о том, как описываются рисунки, помогают понять особенности векторной графики. Коротко о главном Векторный графический редактор — прикладная программа для создания иллюстраций. Среда векторного графического редактора содержит строку заголовка, строку меню, стандартную панель, панель свойств, панель инструментов, палитру цветов. Рисунки создаются с помощью инструментов и команд. Основные операции над векторными объектами: перемещение, маспттабирование, вращение, копирование, зеркальное отражение, удаление, изменение порядка расположения объектов. В векторном редакторе выделяются объекты, а в растровом — области (наборы пикселей). Основное правило векторного редактора: выделить объект и только после этого выполнять над ним преобразования. Вопросы и задания 1. Для каких целей предназначен векторный графический редактор? 2. Какие инструменты используются в векторном редакторе? 3. Перечислите основные операции над объектами векторной графики. 4. В каком графическом редакторе можно менять порядок расположения объектов? 5. В чем состоит различие терминов «объект» и «область»? Приведите пример. ЕК ЦОР: Часть 1, глава 4, § 22. ЦОР № 12. Работа с графическим редактором векторного типа §23 Чему вы должны научиться, _______изучив главу IV______ О Освоить один из графических редакторов, имеющихся в программном обеспечении компьютерного класса, — научиться: • запускать графический редактор и завершать его работу; • загружать и сохранять рисунки; • создавать изображения и производить над ними различные операции. 6 Информатика, 7 кл Дополнение к главе IV 4.1. Форматы графических файлов О Основные темы параграфа: ш о стандартизации графических форматов; ш стандартные векторные форматы; ш стандартные растровые форматы; ш собственные форматы графических приложений. О стандартизации графических форматов Формат графического файла — способ представления графических данных на внешнем носителе. Во времена зарождения компьютерной графики не суш;ествовало стандартных форматов графических файлов. Разработчики графических программ нередко изобретали собственные форматы. В результате возникали проблемы при обмене графическими данными между разными программами (текстовыми процессорами, издательскими системами, пакетами иллюстративной графики, программами САПР и др.). Работа по стандартизации графических форматов началась в 80-х годах XX века. Единого формата, пригодного для всех графических приложений, нет и быть не может. Но все же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда областей использования компьютерной графики. Пользователю графического редактора не обязательно детально знать, как именно в том или ином формате хранятся графические данные. Однако умение ориентироваться в особенностях различных форматов имеет большое значение для организации эффективного хранения изображений и обмена графическими данными между разными приложениями. В соответствии с двумя технологиями работы с графикой различаются векторные и растровые форматы графических файлов. Суш;ес-твуют стандартные графические форматы и собственные форматы графических приложений. 4.1. Форматы графических файлов Стандартные векторные форматы Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т. д.). В § 21 дан пример такого описания. Разные векторные форматы различаются набором команд и способом их кодирования. К стандартным векторным графическим форматам относятся: WMF (Windows MetaFile), EPS (Encapsulated PostScript), DXF (Drawing exchange Format), CGM (Computer Graphics Metafile) и др. Формат графического файла можно распознать по расширению имени файла. Например, файл под именем picture.wmf является векторным файлом формата WMF. Стандартные растровые форматы В файлах растровых форматов запоминаются: • размер изображения — количество пикселей в рисунке по горизонтали и вертикали; • битовая глубина — число битов, используемых для хранения цвета одного пикселя; • данные, описываюш;ие рисунок (код цвета каждого пикселя рисунка). В файлах растровой графики разных форматов эти характеристики хранятся различными способами. В § 21 на рис. 4.12 показан код растрового изображения буквы «К» в форме двоичной матрицы. Однако память компьютера линейна, т. е. представляет собой непрерывную цепочку битов. Схематическое изображение расположения в памяти растрового кода буквы «К» показано на рис. 4.23. Здесь каждая клетка — бит памяти. Белая клетка — ноль, черная — единица. первая десятка пикселей вторая десятка пикселей третья десятка пикселей О :т тп : ^тг : Рис. 4.23. Сохранение информации о цвете каждого пикселя в растровом файле Изображения фотографического качества, полученные с по-мош;ью сканеров с высокой разрешаюш;ей способностью, часто требуют нескольких мегабайтов памяти. Например, если размер изображения 1766 X 1528, а количество используемых цветов — 224 = 16 777 216, то объем растрового файла составляет около 8 Мб. Дополнение к главе IV О Эта величина получается путем вычисления следующего выражения: 1766 X 1528 X 24 / 8 / 1024 / 1024. Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие, т. е. уменьшение размера файла за счет изменения способа организации данных. Никому пока не удалось даже приблизиться к созданию идеального алгоритма сжатия. Каждый алгоритм хорошо сжимает только данные определенной структуры. Разные графические форматы отличаются разными способами {алгоритмами) сжатия. К стандартным растровым графическим форматам относятся: BMP (Windows device independent BitMap), PCX (Picture any (X) image), GIF (Graphic Interchange Format), TIFF (Tagged Image File Format), JPEG (Joint Photographic Experts Group) и др. Форматы BMP и PCX желательно использовать в тех случаях, когда изображение содержит большие области однотонной закраски. Это связано с тем, что алгоритм сжатия, включенный в эти форматы, заменяет последовательность повторяющихся величин (в нашем случае — наборы битов для представления пикселей) парой — величиной и числом ее повторений. В формате BMP изображение можно сохранять и без сжатия. В формате GIF рекомендуется сохранять изображения с ограниченным количеством цветов (до 256). Данные в этом формате сжимаются всегда, так как алгоритм сжатия включен в формат файла. Различные варианты формата TIFF используют разные методы сжатия. Это означает, что возможна ситуация, когда файл в формате TIFF не может быть прочитан в некоторой графической программе, работающей с другой версией этого же формата. Другими словами, не все форматы TIFF одинаковы. Но, несмотря на эту проблему, TIFF является одним из самых популярных растровых форматов. Формат JPEG разработан специально для эффективного хранения изображений фотографического качества. Сжатие по методу JPEG сильно уменьшает размер файла с растровым рисунком. Высокая степень сжатия достигается за счет сжатия с потерями, при котором теряется часть исходной информации. Пользователю предоставляется возможность контролировать уровень потерь, указывая степень сжатия. Если сохраняемое изображение — фотография, предназначенная для высокохудожественного издания, то ни о каких потерях не может быть и речи, так как рисунок должен быть воспроизведен как можно точнее. Если же изображение — фотография, которая будет размещена на поздравительной открытке, то потеря части исходной информации не имеет большого значения. Экспе- 4.1. Форматы графических файлов риментально можно определить допустимый уровень потерь для конкретного изображения. Стандартные графические форматы позволяют осуществлять обмен данными между различными приложениями. Собственные форматы графических приложений Собственный формат — частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. Например, собственный формат CorelDRAW — CDR, Adobe Photoshop — PSD, Fractal Design Painter — RIFF, Paint (стандартная программа Windows) — BMP. Коротко о главном Формат графического файла — способ представления графических данных на внешнем носителе. Существуют стандартные графические форматы и собственные форматы графических приложений. Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простых геометрических объектов. В файлах растрового формата запоминается размер изображения, битовая глубина, а также код цвета каждого пикселя изображения. Стандартные растровые графические форматы: BMP, PCX, GIF, TIFF, JPEG и др. Стандартные векторные форматы: WMF, EPS, DXF, CGM и др. Вопросы и задания 1. Почему необходимо иметь общие графические форматы для различных приложений? 2. Как можно уменьшить размер растрового файла? 3. Какой формат разработан специально для хранения фотографий? 4. Чем различаются форматы TIFF? 5. Когда целесообразно сохранять изображения в формате BMP; в формате JPEG? 6. Какова особенность формата GIF? ЕК ЦОР: Часть 1, дополнение к главе 4. ЦОР №1,2. ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ га ю н и ч ф а U О) 2 X к п а га Характеристики: - размер по диагонали - частота воспроизведения Видео- адаптер (видеокарта) Дисплейный процессор Назначение: хранение видеоинформации Назначение: управление работой монитора Назначение: ввод изображения с листа IIIIIIL о. о ^ _ Растровые — п Ц. 0) о. 0> S а о о т S ■8- (0 о. Применение: 1) рисование с помощью карандаша, кисти аналогично живописи; 2) редактирование сканированных изображений Применение: 1) построение схем, чертежей аналогично черчению или аппликации; 2) работа с худ. графикой (шрифты, знаки, логотипы)____________ Система основных понятий главы IV ч- -о';,:-' . к:?тэнЭ нтшнбп ;^uHBQHzo ¥1 шввт L - ^ Г=П—_ 1 .; i. ; лу%Г^. *Г—е 1 :>—■ I;-' : 1^^' -. ■■: .^Д!^. ^'^::: :.:,Ч. - , , : .; ■: v- - i''.|,-"г ■ ■ t •flerti^;..; -jn 1 ? 'V ЦГГ>**^/> П ■ ■ « ^ -C . •; ? Г. Vt-,,-:-.. Л : Л t f '^1- 4 i .'• ;■ t i-§i U-- -■ i. '■ ft ^ - * » i j i- v*--^#i9ecz;z- /^.'—-. >i- -■ *-^л' Глава V Мультимедиа и компьютерные презентации 001011101 010101010 010100101 111010100 001011011 llOlOOOOlOlOllOOOlllOi'-0101101010001011101>5lC 01110100101010001Г>Л10, 101001011001110^*1010 1011101001011L^*IC 001010110010^^ OlOOOlOlOll^iO'’^ 1011010110401f^ 00010101:1/00 OlOlOOOK^ll-l IOOIOIOIOcJk 101100111010 010010111010 OlOlOlOlOlllC 0101001011101 1110101000101(1 ooioiioiioioi:] 1101000010101:1 OlOllOlOlOOOlC-01110100101010c 100010111010010 lOlOlOOOlOlllOlOcT lOOlllOlOlOlOlOlllC 0101110101001011101 llOOlOlllOlOlOOOllOlv’ 111010100101110101000.’ 0101110101000101011110 OlOOOlOllOllOlOllOlOlOliT lOOlOlllOOlllOlOlOlOlOlOli OlOOlOlOlOOOlOlllOlOOlOlllOlUJ 0101100111010101010111001011101 Остров MyM (Мультимедиа) )0101100111 LlOlOOlOlll lOlOlllOOlO )1011101010 )1000101011 LVOlOlOOlOlllOlOlOOOlOllOllOlOllOl ?*I101010001010111101000010101100 ■^■'.♦♦liOllOlOllOlOlOllOlOlOOOlOll ли?*'*^01011000111010010101000 ^ "I0x?>u0001100011000101001 01010111001011101 -' 1010>0101110101000101 ''11101«*100010101111010 POIOI/DIIOIOIIOIOIOII ^io:^#;ooioioiioooiiio 10^)101000101110100 101001010100010111 ' pi3*i/iooioiiooiii ‘‘OOlCVlOlOOlOlll lOlC^OlOlllOOlO lOlOitoillOlOlO lioifnoooioioil 010l})110101101 1010«*0010101100 ololioioioiiolo OlO'^OOOlllOlOO OOO/DlllOlOOlOl 01010*00010111010 fjll002»110101010101 bioic/oioiiioioolo OOll/OlOlOlOlOlllO презентации ^iiiQ^oiiioioiioooii .... ‘ ‘ “Tl111(^^0000101011000111 01(V*Jll010100010111010 ^ Лоио^^шоюоюююооюи 10100101110101001011101010001011UA.^^4-J4i|h|^ lTVr,/iOOO;*?110100101100111010101 01011100101110101000101011110100001010lluuuill-i^i/i**5i00010111010010111010100 101110101000101101101011010101101010001011101001011001110101010101110010111010 lOOOlOlQllllOlOOOOlOlOllQOOlllOlOOlOlOlOOOlOlllOlOQlOlllOlOlOOlOlllOlOlOOOlOll Здесь вы узнаете: • что такое мультимедиа • в каком виде звук хранится в компьютере • как делаются мультимедийные презентации н Мультимедиа и компьютерные презентации § 24 Что такое мультимедиа Основные темы параграфа: ■ что такое мультимедиа; ■ области использования мультимедиа; ■ представление результатов компьютерного моделирования; ■ реклама. Что такое мультимедиа Мультимедиа — сравнительно молодая отрасль новых информационных технологий. Дословный перевод термина «мультимедиа» означает «многие среды» {multi — много, media — среда). Под этим термином понимается одновременное воздействие на пользователя по нескольким информационным каналам. При этом пользователю, как правило, отводится активная роль. Большинство знакомых вам игровых программ относится к мультимедийным продуктам. В таких играх сочетаются разнообразные формы подачи информации с диалоговым управлением. Красочное оформление, стереофоническое звуковое сопровождение, движущиеся персонажи — все это создает иллюзию реальности происходящих на экране событий. Кроме того, с помощью мыши или джойстика играющий может перемещать на экране фигурки людей, запускать ракеты и многое другое. Мультимедиа — это интерактивные (диалоговые) системы, обеспечивающие одновременную работу со звуком, анимированной компьютерной графикой, видеокадрами, статическими изображениями и текстами. Области использования мультимедиа Компьютерные системы мультимедиа находят широкое применение в образовании, искусстве, рекламе, науке, торговле и других областях человеческой деятельности. Причем в каждой из этих областей применение мультимедиа открывает новые возможности, которые были недоступны при использовании старых технологий. Современные компьютерные обучающие программы, как правило, создаются с применением технологии мультимедиа. Используя Что такое мультимедиа § 24 одновременно зрительный и звуковой информационные каналы ученика, такие программы помогают ему лучше понять и запомнить учебный материал. Кроме того, интерактивный режим работы позволяет ученику самому влиять на темп обучения, проверять степень усвоения материала, возвращаться к повторению непонятых фрагментов урока. Все большей популярностью пользуются электронные справочники, энциклопедии, художественные и музыкальные альбомы, созданные в технологии мультимедиа. Они содержат невиданные ранее объемы информации, включающей цветные иллюстрации, анимационные фильмы, видеоролики и музыкальное сопровождение. Например, мультимедийная музыкальная энциклопедия дает возможность послушать музыкальные произведения и одновременно увидеть выдающихся дирижеров и исполнителей. Представление результатов компьютерного моделирования Представление результатов компьютерного моделирования в мультимедийной форме дает очень сильный эффект. Создается иллюзия реальности по отношению к процессам, которые недоступны человеческому глазу. Например, осуществив на компьютере астрономические расчеты, получив траекторию движения небесного тела через 100 лет, можно воспроизвести на экране его перемещение в космосе в виде анимационного ролика, да еще со звуковыми эффектами. Реклама Активно используется мультимедиа в торговой рекламе, в сфере услуг. Все чаще можно увидеть в торговых залах и витринах магазинов компьютеры, на экранах которых демонстрируется реклама продаваемых товаров. Мультимедийную рекламу все мы также постоянно наблюдаем по телевидению. Коротко о главном Мультимедиа — это интерактивные системы, обеспечивающие одновременную работу со звуком, анимированной компьютерной графикой, видеокадрами, статическими изображениями и текстами. н е Мультимедиа и компьютерные презентации Вопросы и задания 1. Что такое мультимедиа? 2. Чем отличается мультимедийная обучающая программа от учебного видеофильма? 3. Какие преимущества имеют мультимедийные приложения в образовании перед традиционной формой обучения? Подготовьте доклад. ЕК ЦОР: Часть 1, глава 5, § 23. ЦОР № 1. § 25 Аналоговый и цифровой звук Основные темы параграфа: i. история звукозаписывающей техники; ш аналоговое представление звука; цифровое представление звука; ш что такое АЦП и ЦАП. История звукозаписывающей техники Создание компьютерного звука — это современный этап истории развития звуковой техники. Кратко познакомимся с этой историей. С конца XIX века бурно развивались технические средства хранения и передачи информации. Так, в конце XIX века знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон создал фонограф. Принцип работы фонографа состоит в следующем. Речь, музыка или пение создают звуковые колебания, которые передаются на записывающую иглу фонографа. Игла, воздействуя на поверхность вращающегося воскового валика, оставляет на ней бороздку с изменяющейся глубиной — звуковую дорожку (рис. 5.1). При воспроизведении звука происходит обратный процесс: движение считывающей иглы по звуковой дорожке сопровождается ее колебаниями с той же частотой. Эти колебания превращаются фонографом в слышимый звук. Фонограф Эдисона — первое в истории устройство для записи звука. На этой же идее было основано производство целлулоидных грампластинок и механизмов, воспроизводящих записанный на них звук: граммофона и патефона. Аналоговый и цифровой звук § 25 Рис. 5.1. Профиль звуковой дорожки на фонографе при сильном увеличении В середине XX века появился электрофон — электрический аналог патефона. Аналоговое представление звука Звуковая дорожка грампластинки — это пример непрерывной формы записи звука. Такую форму называют аналоговой. В электрофоне колебания движущейся по звуковой дорожке иглы превращаются в непрерывный электрический сигнал, показанный на рис. 5.2. Такой график называется осциллограммой. Он может быть получен с помощью прибора, который называется осциллографом. Электрический сигнал передается на динамик электрофона и превращается в звук. В XX веке был изобретен магнитофон — устройство для записи звука на магнитную ленту. Здесь также используется аналоговая форма хранения звука. Только теперь звуковая дорожка — это не механическая « бороздка с ямками », как показано на рис. 5.1, а линия с непрерывно изменяющейся намагниченностью. С помощью считывающей магнитной головки создается переменный электрический сигнал, который озвучивается акустической системой. До недавнего времени вся техника передачи звука была аналоговой. Это и телефонная связь, и радиосвязь. При телефонном разговоре звуковые колебания мембраны микрофона превращаются в переменный электрический сигнал, который передается по электрическим проводам. В принимающем телефоне этот сигнал превращается в звук. в Мультимедиа и компьютерные презентации О е А О Цифровое представление звука Вам уже знаком основной принцип хранения информации в памяти компьютера — принцип дискретности: любые данные в памяти компьютера хранятся в виде цепочек битов, т. е. последовательностей нулей и единиц. Современные компьютеры умеют работать со звуком. Значит, и звук в компьютерной памяти хранится в дискретной форме, т. е. в виде цифр. Что такое АЦП и ЦАП Запись звука происходит через микрофон, который создает непрерывный электрический сигнал, а воспроизведение — через динамики, которые звучат также под действием непрерывного электрического сигнала. Как же работа этих устройств совмещается с дискретными данными в памяти компьютера? Происходит преобразование аналоговой формы представления звука в дискретную и обратное преобразование. Первый процесс называется аналого-цифровым преобразованием (АЦП), второй — цифро-аналоговым преобразованием (ЦАП). Подробнее о том, как осуществляется АЦП-преобразование, рассказывается в разделе 5.1. Коротко о главном Непрерывная форма представления звука называется аналоговой формой. Звук, записанный на фонографе, грампластинке, магнитной ленте, — это «аналоговый звук». В компьютере звук представляется в дискретной (цифровой) форме. АЦП — преобразование из аналоговой формы в цифровую (дискретную); ЦАП — преобразование из цифровой формы в аналоговую. Вопросы и задания 1. Приведите примеры технических устройств, в которых звук хранится и воспроизводится в аналоговой форме. 2. В каких технических системах звук передается в аналоговой форме? 3. Почему форму представления звука в компьютере можно называть дискретной и цифровой? 4. Что такое ЦАП и АЦП? ЕК ЦОР; Часть 1, глава 5, § 24. ЦОР № 3. Технические средства мультимедиа § 26 § 26 Технические средства мультимедиа Основные темы параграфа: ■ система ввода!вывода звука; т устройства для работы с видеокадрами; ш устройства хранения мультимедийной информации. Для работы с мультимедийными приложениями на компьютере необходимы специальные аппаратные и программные средства. Система ввода/вывода звука Микрофон используется для ввода звука в компьютер. Непрерывные электрические колебания, идущие от микрофона, преобразуются в числовую последовательность. Эту работу выполняет устройство, подключаемое к компьютеру, которое называется аудиоадаптером, или звуковой картой. Воспроизведение звука, записанного в компьютерную память, также происходит с помощью аудиоадаптера, преобразующего оцифрованный звук в аналоговый электрический сигнал звуковой частоты, поступающий на акустические колонки или стереонаушники. Из сказанного следует, что звуковая карта совмещает в себе функции ЦАП и АЦП. Рисунок 5.3 иллюстрирует описанный процесс. Ввод/вывод звука Аналоговый сигнал Звуковая карта Дискретный двоичный код Рис. 5.3. Преобразование звука при вводе и выводе Устройства для работы с видеокадрами Запись и воспроизведение видеофильмов на компьютере, как и работа со звуком, связаны с преобразованием ЦАП - АЦП. Для этих целей существуют специальные карты ввода/вывода видеоизображения. Оцифрованные и занесенные в компьютерную память видеокадры могут быть подвергнуты редактированию. н Мультимедиа и компьютерные презентации Для демонстрации мультимедийного приложения в большой аудитории используют мультимедийный проектор. Такой проектор переносит на большой экран изображение с экрана монитора. Устройства хранения мультимедийной информации Звук, видео, графика, объединенные в мультимедийном приложении, требуют больших объемов памяти. Поэтому для их хранения нужны достаточно емкие и желательно недорогие носители. Этим требованиям удовлетворяют оптические компакт-диски (CD — Compact Disk). Наряду с большой емкостью (около 700 Мбайт) они обеспечивают надежную защиту от потери данных. В настоящее время широко используются диски CD-ROM и CD-RW (см. § 6). Наибольшей информационной емкостью обладают цифровые видеодиски — DVD. На современном DVD может храниться до 20 Гбайт информации. Этого достаточно для размещения полнометражного кинофильма с высококачественным звуковым сопровождением. Коротко о главном Для работы со звуком используются микрофон, звуковая карта и динамики (колонки или наушники). Аналоговая видеозапись должна быть оцифрована перед обработкой на компьютере. Для хранения мультимедийных приложений используются компакт-диски, содержащие большие объемы информации. DVD-диски предназначены для хранения полнометражных видеофильмов с высококачественным звуковым сопровождением. Вопросы и задания 1. Какие элементы звуковой карты отвечают за запись звука в компьютер и за его акустическое воспроизведение? 2. Почему для хранения мультимедийных приложений используются компакт-диски? 3. Почему для работы с видео используются специальные карты ввода/вы-вода? 4. Для каких целей используется мультимедийный проектор? ЕК ЦОР: Часть 1, глава 5, § 25. ЦОР № 1. Компьютерные презентации § 27 § 27 Компьютерные презентации Основные темы параграфа: ■ что такое презентация; ш какие бывают презентации; я этапы создания презентации. Что такое презентация Разнообразные публичные выступления часто требуют использования демонстрационного материала. Такая потребность возникает при чтении доклада на научной конференции, представлении новой технической разработки или нового вида товара, отчета о разработанном проекте и во многих других случаях. В прежние времена для этих целей рисовались плакаты на листах ватмана; затем появилась проекционная техника: эпидиаскопы, слайд-проекторы, кодоско-пы. В последнее время на смену этим способам демонстрации пришли компьютерные презентации. Слово «презентация» обозначает представление, демонстрацию. Обычно для компьютерной презентации используется мультимедийный проектор, отражающий содержимое экрана компьютера на большом экране, вывешенном в аудитории. Презентация представляет собой совмещение видеоряда (последовательности кадров) со звукорядом (последовательностью звукового сопровождения). Презентация тем эффективнее, чем в большей мере в ней используются возможности мультимедийных технологий. Презентация представляет собой последовательность слайдов. Отдельный слайд может содержать текст, рисунки, фотографии, анимацию, видео и звук. О При создании презентаций, как правило, между слайдами организуются гиперсвязи. Благодаря этому становится возможной не только однозначная последовательность просмотра слайдов, но и произвольный просмотр по смысловым связям. Например, презентация может начинаться со слайда, содержащего общие сведения о представляемом материале и перечень его основных разделов (рис. 5.4). Каждый пункт перечня — это гиперссылка. Щелчком мышью на гиперссылке докладчик может перейти к любому разделу презентации (рис. 5.5). в Мультимедиа и компьютерные презентации Изображкш! на экране компьютера создаются с помощью графических редакт(фов. Эти редакторы обычно по^аздаляются на трнкатеторнн: • графмчеукнередактор м .ж-тяг-азда.кня ил.-шс^адкнrBeKiopifMe) ■ графн»гегк1гередаэ.1^р ы .Х1я у.ту’1шеннянзобра»ЕКК1'с (растровые i ■ храфнческшредзжтрры дщя со?/;с1Ння'|рёхмдрных шображенхш E-ZT _д_. -WP* *тг Рис. 5.4. Начальный слайд презентации программ компьютерной графики а,' .■у Ь г. Трёхмерные образы реальных объектов следует создавать в программах трёхмерного моделирования, например, 3D Studio МАХ. Назад Вперёд чж i 1 ТИ1 Рис. 5.5. Слайд, на который был выполнен переход после щелчка мышью на гиперссылке графические редакторы для создания трехмерных изображений Компьютерные презентации § 27 Если же технологию гипертекста применить к нетекстовым элементам презентации, то получим класс систем, которые называются гипермедиа. Презентация является системой гипермедиа, так как гиперсвязи могут быть наложены на графические и звуковые объекты. К примеру, после щелчка кнопкой мыши на изображении исторического памятника будет выполнен переход на слайд с подробной информацией о нем. Какие бывают презентации Презентации с точки зрения их организации можно разделить на три класса: 1) интерактивные презентации; 2) презентации со сценарием; 3) непрерывно выполняющиеся презентации. Интерактивная презентация — диалог между пользователем и компьютером. В этом случае презентацией управляет пользователь, т. е. он сам осуществляет поиск информации, определяет время ее восприятия, а также объем необходимого материала. В таком режиме работает ученик с обучающей программой, реализованной в форме мультимедийной презентации. При индивидуальной работе мультимедийный проектор не требуется. Все интерактивные презентации имеют общее свойство: они управляются событиями. Это означает, что, когда происходит некоторое событие (нажатие кнопки мыши или позиционирование указателя мыши на экранном объекте), в ответ выполняется соответствующее действие. Например, после щелчка мышью на фотографии картины начинается звуковой рассказ об истории создания картины. Презентация со сценарием — показ слайдов под управлением ведущего (докладчика). Такие презентации могут содержать «плывущие» по экрану титры, анимированный текст, диаграммы, графики и другие иллюстрации. Порядок смены слайдов, а также время демонстрации каждого слайда определяет докладчик. Он же произносит текст, комментирующий видеоряд презентации. Презентации со сценарием разрабатывает сам докладчик. Все шире эта форма презентаций используется в учебной и внеучебной работе школьников. В непрерывно выполняющихся презентациях не предусмотрен диалог с пользователем и нет ведущего. Такие самовыполняющиеся презентации обычно демонстрируют на различных выставках. Этапы создания презентации Создание презентации на заданную тему проходит через следующие этапы: • создание сценария; Q в Мультимедиа и компьютерные презентации • разработка презентации с использованием программных средств. Предварительно необходимо продумать содержание каждого слайда, а также связи между ними, поэтому основу любой презентации составляет схема в виде системы взаимосвязанных слайдов (рис. 5.6). Начало Конец Рис. 5.6. Схема презентации — множество слайдов и связей между ними: а) — простейшая структура; б) — сложная структура (многовариантный сценарий) Затем нужно выбрать программу разработки презентации. Каждая из существующих программ такого класса обладает своими индивидуальными возможностями. Тем не менее между ними есть много общего. Каждая такая программа включает в себя встроенные средства создания анимации, добавления и редактирования звука, импортирования изображений, видео, а также создания рисунков. Завершив построение презентации и подготовив доклад, следует провести репетицию, прежде чем выходить на публичное выступление. Важно выбрать правильный темп выступления и демонстрации. Он не должен быть слишком быстрым, поскольку слушатели должны не только услышать ваш текст, но и успеть рассмотреть слайды на экране. Однако всякое выступление бывает ограниченным по времени, поэтому надо позаботиться о том, чтобы уложиться в данный регламент. Очень полезно, если на вашем пробном выступлении с презентацией будет присутствовать «пробный» слушатель. Только он может объективно оценить качество вашего доклада и презентации. Компьютерные презентации § 27 Коротко о главном Презентация — способ представления информации в наглядной и убедительной форме. Презентация представляет собой последовательность слайдов. Для связи между отдельными фрагментами презентации часто используются гиперссылки. Презентации с точки зрения их организации делятся на три класса: интерактивные, со сценарием, непрерывно выполняюш;иеся. Области применения презентаций: наука, бизнес, образование, реклама, электронные учебники и энциклопедии и пр. Вопросы и задания 1. Какая информация может быть расположена на слайде презентации? 2. Какова особенность технологии гипертекста? 3. Как называется класс систем, в которых технология гипертекста применяется к нетекстовым видам информации? 4. Каковы основные этапы создания презентации? 5. Что такое сценарий презентации? 6. Как следует готовиться к проведению презентации? 7. В чем состоит отличие интерактивной презентации от презентации со сценарием? ЕК ЦОР; Часть 1, глава 5, § 26. ЦОР № 10, 11. в Мультимедиа и компьютерные презентации О Чему вы должны научиться, изучив главу V • Освоить один из программных пакетов создания презентаций. • Создавать сценарии несложных презентаций. • Создавать презентации на основе заданных шаблонов. Дополнение к главе V 5.1. Дискретизация аналогового сигнала Основные темы параграфа: = аналого-цифровое преобразование сигнала; ■ частота дискретизации; • разрядность дискретизации. Аналого-цифровое преобразование сигнала С преобразованием аналогового сигнала в дискретную форму вы встретитесь в нескольких темах курса информатики: это работа со звуком на компьютере, передача информации по телефонным линиям в компьютерных сетях, управление с помощью компьютера техническими устройствами. Аналого-цифровое преобразование — очень важный процесс в компьютерных технологиях. Попробуем разобраться, как же происходит АЦП-преобразование. На рисунке 5.7 в графическом виде представлен переменный аналоговый сигнал (А) и его дискретное представление — множество отдельных точек (Б). Рис. 5.7. Графическое представление аналогового сигнала (А) и его дискретное представление (Б) Дополнение к главе V Аналоговый сигнал — это непрерывно меняющееся со временем t значение физической величины F. Например, пусть F — сила тока. Дискретизация есть переход от формы А к форме Б. Физически это происходит следующим образом: в равноотстоящие моменты времени, например через каждые 0,01 секунды, измеряется величина F. Если моменты времени измерения обозначить ij, ig и т. д., а измеренные значения величины F обозначить Eq, F^, Eg и т. д., то дискретное представление зависимости Е от f можно свести в таблицу. Номер измерения 0 1 2 3 4 ... Момент времени ^0 ^2 ^3 и ... Измеренная величина Ео El Ег Ез Е4 ... Эту информацию и нужно отразить в памяти компьютера. Правда, не совсем в таком виде, как в таблице. Номера измерений хранить ни к чему. Все моменты времени измерений также не нужно хранить в памяти. Достаточно знать начальный момент и величину интервала времени между двумя измерениями, поскольку эта величина постоянная. Ее называют шагом дискретизации по времени. Обычно принимается iQ = 0, т. е. время начинает отсчитываться от начала измерений. Зная и шаг, можно определить все остальные моменты времени измерений. Например, если шаг равен 0,01 секунды, то = 0,01 с, ig = 0,02 с, ig = 0,03 с и т. д. Значения физической величины Е хранятся в памяти в виде числовой последовательности (таблицы). Дискретное цифровое представление сигнала — это таблица с результатами измерений физической величины в фиксированные моменты времени. Частота дискретизации Среди технических характеристик АЦП-устройств вместо шага дискретизации обычно указывается частота дискретизации. 5.1. Дискретизация аналогового сигнала Частота дискретизации — это количество измерений, производимых прибором за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду — 1 килогерц (кГц). В приведенном выше примере при шаге дискретизации 0,01 с частота будет равна 100 Гц, или 0,1 кГц. Разрядность дискретизации Наряду с частотой дискретизации еще одной характеристикой устройств АЦП является разрядность дискретизации. Значения измеряемой величины F заносятся в регистр АЦП — специальную ячейку памяти прибора. Результат измерения представляется в регистре в виде целого двоичного числа. От разрядности регистра, т. е. количества битов, зависит количество значений, которые в нем могут быть представлены. Если бы регистр был одноразрядный, то в нем представлялись бы всего два значения: 0 и 1. В двухразрядный регистр могут быть занесены четыре различных значения: 00, 01, 10, 11. В трехразрядный регистр — 8 значений: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, Шит. д. Всякая измеряемая физическая величина округляется до ближайшего к ней целочисленного значения, которое может храниться в регистре АЦП. О На рисунке 5.8 показано, как это происходит при работе АЦП с трехразрядным регистром. В графическом виде дискретизацию можно представить как переход от гладкой кривой к ломаной, состоящей из горизонтальных и вертикальных отрезков. На каждом временном шаге считается, что значение измеряемой величины остается постоянным. Таким образом, дискретную форму зависимости физической величины от времени можно графически изобразить либо в виде точечной диаграммы (см. рис. 5.7, Б), либо в виде ломаной линии (см. рис. 5.8). В память компьютера результаты такого измерения будут записаны в виде последовательности трехразрядных двоичных чисел. № измерения 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Результат 001 011 100 011 010 010 100 110 111 Дополнение к главе V Рис. 5.8. Измерения переменной физической величины при использовании трехразрядного регистра Это и есть результат аналого-цифрового преобразования измеряемого процесса! Если это процесс передачи звука, значит, мы получили цифровое представление звука в памяти компьютера. На самом деле трехразрядная дискретизация не используется на практике. Здесь мы привели такой вариант лишь в качестве учебного примера. Коротко о главном Аналоговый сигнал — это непрерывно меняюш;ееся со временем значение физической величины. Дискретное цифровое представление сигнала — это таблица с результатами измерений физической величины в фиксированные моменты времени. Частота дискретизации — это количество измерений, производимых прибором за 1 секунду. Измеряется в герцах (Гц). Разрядность дискретизации определяется размером регистра памяти устройства АЦП. Дискретное цифровое представление аналогового сигнала тем точнее его отражает, чем выше частота и больше разрядность дискретизации. 5.2. Представление и обработка звука Вопросы и задания 1. Как технически происходит переход от аналогового сигнала к его дискретному представлению? 2. Что такое шаг дискретизации и частота дискретизации? Попробуйте выразить связь между ними в виде формулы. 3. Какой частоте дискретизации соответствует шаг 0,005 с? 4. Какому шагу дискретизации соответствует частота 1 КГц? 5. Что такое разрядность дискретизации? 6. Какова разрядность дискретизации АЦП, если в регистр можно записывать 1024 различных значения? 5.2. Представление и обработка звука Основные темы параграфа: ш звуковая карта: основные характеристики; ■ цифровой (WAV) и синтезированный {MIDI) форматы звука. Звуковая карта: основные характеристики В § 26 сказано, что для ввода звука в компьютер используется микрофон, а для вывода — акустические колонки или наушники. Для записи звука в компьютер и его вывода (воспроизведения) из компьютера на динамик требуется звуковая карта (аудиоадаптер). Качество компьютерного звука, прежде всего, определяется частотой дискретизации и разрядностью дискретизации, с которыми работает звуковая карта. Первые звуковые карты, использовавшиеся на ПК, работали на частотах 11 кГц, 22 кГц. Высококачественное воспроизведение звука получается на частотах от 44 кГц и выше. Разрядность дискретизации связана с размером регистра аудиоадаптера. Наименьший размер регистра — 8 разрядов. В таком случае одно измеренное значение займет 1 байт памяти компьютера, а число различных значений будет равно 2® = 256. При 16-разряд-ном регистре каждая величина в памяти займет 2 байта, а число различных значений: 2^® = 32 768. Сугцествуют устройства с 32- и 64-разрядными регистрами. Чем выше разрядность дискретизации, тем выше точность измерений физической величины, но при этом растет и объем занимаемой памяти. Дополнение к главе V ^ Дискретное цифровое представление звука тем точнее его отражает, чем выше частота и больше разрядность дискретизации. Цифровой (WAV) и синтезированный (MIDI) форматы звука Любая звуковая карта может иметь дело с двумя Ьс1Й)вными форматами компьютерного звука: цифровым (WAV) и синтезированным (MIDI). Способ представления цифро^вц^о цвука подробно описан в предыдуш;ем разделе. Другой способ кодирования зву1^_^1^йфровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical |lii^l;runient Digital Interface, MIDI). MIDI-файл похож на нотную пЙрт^Ууру, так как в нем указывается: какая нота звучит; • в какое время начинается звучание; • как долго ^но продолжается; • каким инструментом исполняется звучание. МШ1?файД'— компьютеризированная нотная партитура, используемая для воспроизведения звука. Фактически MIDI-файл — последовательность команд, которыми записаны действия, такие как, например, нажатие клавиши пианино. Поэтому MIDI-файлы по размеру значительно меньше аналогичных цифровых файлов. MIDI-данные по отношению к цифровым данным — это примерно то же самое, что данные векторной графики по отношению к данным растровой графики. Звуковые карты проигрывают MIDI-файлы, используя встроенный синтезатор. Звучание у этих файлов совершенно особенное: непривычно чистое и в то же время какое-то синтетическое. Большинство инструментов может воспроизводиться на синтезаторе одновременно, создавая впечатление играющ;его оркестра. Прекрасная оркестровка произведений и чистота звучания доставляют истинное наслаждение любителям электронной музыки. В новой электронной оркестровке великолепно звучат произведения музыкальных классиков: Моцарта, Брамса, Баха и др. Однако MIDI-звук чрезвычайно трудно использовать для воспроизведения разговорной речи. Создание и редактирование MIDI-данных требуют серьезной профессиональной работы и под силу лишь композиторам или лицам с достаточным музыкальным образованием. Однако проигрывать такие файлы может любой пользователь. Вместе с тем для создания цифрового звука не требуется знания музыкальной теории. Подготовка цифровых аудиофайлов довольно проста и может быть выполнена Дополнение к главе V с помощью программ — редакторов звука. Кроме записи и прослушивания звука эти редакторы позволяют удалять фрагменты аудиозаписи, собирать несколько звуковых файлов в один, смешивать содержимое различных звуковых файлов, применять различные спецэффекты (эхо, нарастание и затухание звука и др.). Коротко о главном Качество компьютерного звука определяется ч, зации и разрядностью дискретизации Любая звуковая карта может иметь матами компьютерного звука: цифров^ MIDI-файл содержит нотную па Вопросы и задания дискрети- я основными фор-тезированным. для компьютера. 1. Какие элементы звуковой карты отвечают за воспроизведение цифрового и синтеш1ров£Ц1ного звука? 2. ПочеЫу 32разрядная звуковая карта точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 16-разрядная? 3. Какая информация хранится в MIDI-файлах? ЕК ЦОР: Часть 1, дополнение к главе 5. ЦОР № 1-3. Система основных понятий главы V Учебное издание Семакин Игорь Геннадьевич Залогова Любовь Алексеевна Русаков Сергей Владимирович Шестакова Лидия Валентиновна ИНФОРМАТИКА И ИКТ Учебник для 7 класса Редактор Е. В. Баклашова Методист И. Л. Сретенская Художник С. Инфантэ Иллюстрации: С. В. Белаш Технический редактор Е. В. Денюкова Корректор Е. Н. Клитина Компьютерная верстка: Л. В. Катуркина Подписано в печать 11.05Л2. Формат 70x100/16. Уел. печ. л. 13,14. Тираж 25000 экз. Заказ 5762. Издательство «БИНОМ. Лаборатория знаний» 125167, Москва, проезд Аэропорта, д. 3 Телефон: (499)157-5272 e-mail: [email protected] https://www.Lbz.ru, https://metodist.Lbz.ru При участии ООО Агентство печати «Столица» тел.: (495) 331-14-38; e-mail: [email protected] Отпечатано с готовых (|)айлов заказчика в ОАО «Первая Образцовая типография», филиал «УЛЬЯНОВСКИЙ ДОМ ПЕЧАТИ» 432980, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14 Этот учебник является частью УМК по информатике для 7-9 классов, включающего также учебники для 8 и 9 классов, задач ни к-практикум, методическое пособие и цифровые образовательные ресурсы, входящие в Единую коллекцию ЦОР. Шк .-*v * Семакин Игорь Геннадьевич — кандидат физико-математических наук, доктор педагогических наук, профессор. Имеет более 150 научных и учебных публикаций. Ведущий автор и руководитель авторского коллектива курса информатики и ИКТ для средней школы: учебников и учебных пособий. Область научных интересов: содержание и методика преподавания информатики, информатизация образования. Залогова Любовь Алексеевна — кандидат физико-математических наук. Автор и соавтор более 50 научных и учебнометодических работ. Соавтор учебников и учебных пособий для школы. Автор элективного курса «Компьютерная графика», награжденного медалью ВВЦ. Область научных интересов: языки программирования и методы трансляции, преподавание мультимедиа в системе непрерывного образования. Русаков Сергей Владимирович — доктор физико-математических наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации. Автор и соавтор более 50 работ в области проблем образования. Соавтор учебников и учебных пособий для школы. Область научных интересов: содержание и методика преподавания информатики, технологии оценки знаний, информатизация образования. Шестакова Лидия Валентиновна — кандидат физико-математических наук. Автор около 40 научных и учебно-методических публикаций. Соавтор учебников и учебных пособий для школы. Область научных интересов: методика преподавания информатики в средней школе, проблемы использования ИКТ в среднем и высшем образовании.