Основы информатики и вычислительной техники 10-11 классы (Гейн, Житомирский, Липецкий, Сапир, Шолохович) 1991 год - старые учебники

§ 6. Достижимые цели 36

Конспект главы 2 40

Глава 3. Ветвления в алгоритмах 43

§ 7. Ветвления 43

§ 8. Ветвления и исполнители алгоритмов 50

§ 9. Задача о дорожном происшествии 55

Лабораторная работа 3. Решение задач с использованием разветвляю¬щихся алгоритмов 59

Конспект главы 3 63

Глава 4. Циклы в алгоритмах 66

§ 10. Циклы 66

§ 11. Циклы и исполнители алгоритмов 70

Лабораторная работа 4. Решение задач с использованием циклических алгоритмов 75

§ 12. Метод Монте-Карло 76

Лабораторная работа 5. Решение задач с использованием циклических 1 и разветвляющихся алгоритмов 82

Конспект главы 4 83

Глава 5. Вспомогательные алгоритмы 85

§ 13. Понятие вспомогательного алгоритма 85

§ 14. Вспомогательные алгоритмы и исполнители алгоритмов ... 90

Лабораторная работа 6. Подпрограммы и их использование при решении задач 96

§ 15. Задача о выборе места строительства железнодорожной станции 100

Лабораторная работа 7. Решение задач с использованием ветвлений, циклов и вспомогательных алгоритмов 106

§ 16. Последовательное построение алгоритмов 107

Лабораторная работа 8. Решение задач с помощью пошаговой детали¬зации 111

Конспект главы 5 112

Глава 6. Организация данных И5

§ 17. Табличный способ организации данных 115

§ 18. Таблицы и исполнители 117

Лабораторная работа 9. Решение задач с использованием табличной формы организации данных 126

§ 19. Задачи планирования 129

Лабораторная работа 10. Решение задач планирования 136

Конспект главы 6 137

Глава 7. Язык программирования Бейсик 140

§ 20. Основные команды языка Бейсик 141

§ 21. Ветвления в языке Бейсик 145

Лабораторная работа 11. «Артиллерийская» задача 151

§ 22. Циклы в языке Бейсик 151

Лабораторная работа 12. Задача о плавающем шаре 156

§ 23. Подпрограммы и определяемые функции 157

Лабораторная работа 13. Задача о производстве вакцины .... 164

§ 24. Организация данных в языке Бейсик 165

Лабораторная работа 14. «Криминалистическая» задача 173

Конспект главы 7 174

Глава 8. Символьные переменные 179

§ 25. Слова и действия с ними 179

§ 26. Символьные переменные и операции над ними в языке Бейсик 183

§ 27. Использование ЭВМ для шифровки и дешифровки сообщений 190

Лабораторная работа 15. Задачи шифровки и дешифровки .... 197

Конспект главы 8   198

Глава 9. Информатика — отрасль производства 200

§ 28. Информация и измерение ее количества 201

§ 29. Информационно-поисковые системы 205

Лабораторная работа 16. Решение задач с использованием учебной ИПС 209

§ 30. Редактирование текстов с помощью ЭВМ 211

Лабораторная работа 17. Учебный редактор текстов 212

§ 31. Электронные таблицы 213

Лабораторная работа 18. Учебная электронная таблица 217

§ 32. Пакеты прикладных программ 221

Лабораторная работа 19. Работа с прикладной программой «Оптима» 224

Конспект главы 9 227

Глава 10. ЭВМ: устройство и сферы применения 230

§ 33. Системы счисления 231

§ 34. Представление информации в памяти ЭВМ. Принцип программно¬го управления   234

Лабораторная работа 20. Программирование для учебной ЭВМ КРОХА 239

§ 35. Как устроена ЭВМ. Микропроцессорные системы 240

§ 36. Где применяются ЭВМ 242

Конспект главы 10 245

Предметный указатель 248

Перед вами учебник по основам информатики и вычислитель¬ной техники. Чему же вы сможете научиться, занимаясь по это¬му учебнику?

А чему вообще учат в школе? По существу, в школе учат од¬ному — решать задачи. Ведь жизнь — постоянное решение задач. Как починить магнитофон и как долететь до Марса, как подобрать цветы для букета и что предпринять для спасения Байкала, как проявить фотопленку и как рационально использовать запасы апатитов Кольского полуострова — многообразие жизненных за¬дач беспредельно. Конечно, каждый школьный предмет предлагает вам свой подход к решению задач. Скажем, перспективы полета на Марс можно обсуждать и на уроках математики, и на уроках химии, и на уроках литературы.

Есть свой подход к решению задач и у информатики. Суть его — в использовании ЭВМ.

На уроках информатики вы узнаете:

— какие задачи обычно решают с помощью ЭВМ, для решения каких задач стоит использовать ЭВМ, а для каких — нет;

— каковы этапы решения задач с помощью ЭВМ;

— какими средствами снабжают ЭВМ, чтобы облегчить обще¬ние человека с машиной.

Вы находитесь в самом начале долгого пути изучения инфор¬матики. Наша цель — помочь вам пройти этот путь. Вы научи¬тесь применять ЭВМ для решения самых разнообразных задач: по математике и физике, по химии и биологии, из криминалистики, экономики, экологии... И многих других задач, которые поста¬вит перед вами жизнь.

Желательно, конечно, чтобы вы имели доступ к ЭВМ, снаб¬женной комплексом учебных программных средств: редактором текстов, электронными таблицами, информационно-поисковой системой и др. Эти программы понадобятся вам для выполнения лабораторных работ, описания которых приведены в учебнике.

Вам предстоит знакомство с учебными исполнителями алго¬

ритмов: ЧЕРТЕЖНИКОМ, ВЫЧИСЛИТЕЛЕМ, РОБОТОМ-МА¬НИПУЛЯТОРОМ. Они сделают изучение информатики более простым и наглядным. Лучше всего, если ваша ЭВМ позволяет ра¬ботать с этими исполнителями. Если же нет — не стоит сильно огорчаться: рядом с программами для ВЫЧИСЛИТЕЛЯ в книге приведены их переводы на язык Бейсик (его «понимают» почти все ЭВМ).

Вопросы к параграфам помогут вам понять, хорошо ли вы ус¬воили новый материал. Учебник содержит много разнообразных задач — простых и посложнее. Мы надеемся, что каждый из вас найдет себе задачи по вкусу.

После каждой главы приведена сводка основных содержащих¬ся в ней фактов, понятий, идей. Это поможет вам при повторении изученного материала. Возможно, некоторые из вас предпочтут сначала ознакомиться с кратким содержанием главы и, лишь встретив непонятное место, обратиться к основному материалу. Что ж, дело вкуса, ничего плохого в этом нет.

В нашей книге, как и в любом учебнике, вам встретятся но¬вые термины. Для удобства они напечатаны жирным шрифтом. Оп¬ределения, свойства и правила выделены курсивом. Разумеется, их не надо заучивать наизусть. Важно понимать их смысл и уметь применять на практике (мы, со своей стороны, стреми¬лись исключить необходимость зубрежки). Если вы хотите быс¬тро найти, что означает то или иное слово, воспользуйтесь предметным указателем. Он расположен в конце книги.

В заданиях мы будем использовать следующие условные знаки:

* — задача повышенной трудности;

0 — решение задачи необходимо записать так, чтобы его можно было использовать в дальнейшем.

В учебнике вам встретятся короткие (и не вполне серьезные) фразы. Иногда они в сжатой форме выражают суть нового мате¬риала, а порой освещают его с неожиданной стороны. Кроме того, мы считаем, что временами и о серьезных вещах можно говорить в шутливой форме. В общем, надеемся, что читать эту книгу вам будет не только полезно, но и приятно.

Пусть ЭВМ станет вашим добрым другом!

Пройдет не так уж много лет, и человек, незнакомый с ЭВМ, не привыкший обращаться к ее помощи в повседневной практике, окажется совершенно не приспособленным к жизни. Управление сложнейшими автоматизированными процессами, быстрая пере¬работка необозримых объемов научно-технической, политической, экономической и другой разнообразной информации станут уделом не сотен и не тысяч, а миллиардов людей, практически каждого из вас. Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают нам ориентироваться в окру¬жающем мире. Можно сказать, что информация необходима че¬ловеку, как воздух и вода. И если в предыдущие века человек имел дело только с «ручейками» информации, то теперь его окружают бездонные «моря» разнообразных сведений, способные поглотить любого в своих пучинах. Легко перейти через ручей. Но чтобы переплыть море, нужны корабли и навигационные карты, нужна наука о кораблях и кораблевождении. Информатика — это наука о навигации в «Тихом океане» информации, а ЭВМ — океанские лайнеры, покоряющие информационные просторы. (Не правда ли, красиво сказано?) Если говорить более точно, информатика изучает технологию сбора, хранения и переработки информации, а ЭВМ — основной инструмент в этой технологии.

§ 1. ЧТО УМЕЕТ ЭВМ

Люди всегда стремились облегчить свой труд. Для этого они придумывали разнообразные приспособления, механизмы и маши¬ны, усиливающие различные физические возможности человека. Но лишь очень немногие механизмы помогали человеку лучше вы¬полнять умственную работу. С этим можно было мириться в те-чение сотен лет, пока большинство людей занимались в основном физическим трудом. Однако за последние несколько десяти¬летий все изменилось. Ныне почти половина всех работающих в

развитых странах занимаются исключительно умственной де¬ятельностью. Ясно, что теперь без машин, способных резко усилить умственные возможности человека, просто не обойтись.

Первая такая машина появилась в 1945 г. Она называлась ЭНИАК и предназначалась для расчета артиллерийских таблиц. Сегодня же «умных» машин миллионы. Это — электронно-вычис¬лительные машины (ЭВМ). Часто используют и другое название: компьютеры. Они предсказывают погоду и результаты футбольных матчей, управляют стыковкой космических кораблей и заводами- автоматами, играют в шахматы и рисуют мультфильмы. Вряд ли среди вас найдется человек, который никогда не видел ЭВМ, хотя бы по телевизору.

Таинственно мигающие лампочки, огромные магнитофоны, ко¬торые вдруг ни с того ни с сего начинают бешено перематывать ленту и так же неожиданно останавливаются, чудесные пишущие машинки, работающие с огромной скоростью без всякого участия человека, волны перфолент, горы перфокарт... Захватывающее зрелище! К сожалению, оно мало проясняет, что же может ЭВМ.

На лабораторных работах вы убедитесь, что компьютер обла¬дает многими способностями человека. Одна из них — умение мысленно имитировать поведение механизмов, живых существ и даже таких объектов, которых в природе не существует. Вы уви¬дите, что эта способность в некоторой степени присуща и ЭВМ. Именно поэтому с помощью компьютера можно еще до воплоще¬ния нового самолета в металле узнать его поведение в экстремаль¬ных погодных условиях, без карандаша и бумаги по разрозненным описаниям свидетелей создать портрет преступника, без препо¬давателя научиться печатать на пишущей машинке.

Человеку, конечно, мало, чтобы машина просто обладала ка¬кими-то его способностями. Ведь машины для того и существуют, чтобы в чем-то быть лучше человека: экскаватор быстрее вы¬копает траншею, подъемный кран поднимет больший груз, ста¬нок точнее выточит деталь. Электронно-вычислительная машина заткнет за пояс любого из вас в умении быстро и точно вычис¬лять. ЭВМ и были созданы прежде всего для того, чтобы осво¬бодить человека от громоздких и утомительных вычислений.

А всего несколько десятилетий назад существовала много¬численная армия людей, которые всю свою трудовую жизнь зани¬мались вычислениями. Опытный вычислитель тратил на выполне¬ние одного арифметического действия около 20 секунд. Совре¬менные ЭВМ выполняют десятки миллионов операции в секунду. Всего за 40 лет благодаря компьютерам скорость проведения вычислений возросла в сотни миллионов раз. Для сравнения скажем, что если бы скорость ракеты во столько же раз превосхо¬дила скорость пешехода, то ракеты летали бы со скоростью света.

Быстродействие ЭВМ позволило легко решить многие практи¬ческие задачи, требующие больших объемов вычислений. До по¬

явления ЭВМ решение каждой такой задачи было самым настоя¬щим научным подвигом.

Так, великий математик Л. Эйлер потерял зрение после трех¬дневного напряженного труда по расчету траектории кометы.

ЭВМ может решить эту задачу за считанные минуты.

Навсегда в историю науки вошло открытие «на кончике пера» планеты Нептун. У. Леверье рассчитал ее траекторию, проанали¬зировав результаты наблюдений за планетой Уран. Он потратил на расчеты более трех лет.

ЭВМ потратила бы несколько часов.

Подобные вычисления ЭВМ проводят постоянно. Ведь ежеднев¬но нужно рассчитывать траектории полета сотен спутников.

Конечно, труд Эйлера, Леверье и других подвижников не пропал даром. Без методов вычислений, созданных ими, многие важные задачи так и остались бы нерешенными, даже если бы ЭВМ работали в миллионы раз быстрее. О некоторых из этих ме¬тодов будет рассказано в последующих главах.

@ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ПЕРВЫЙ РАЗ В ДИСПЛЕЙНОМ КЛАССЕ

Вы пришли в дисплейный класс. Прежде всего нужно позабо¬титься о безопасности работы на ЭВМ. Необходимо помнить, что к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напря¬жение. Если вы обнаружили какую-либо неисправность, немед¬ленно сообщите об этом преподавателю.

ЭВМ, стоящая на вашем столе, за свои небольшие размеры называется микроЭВМ. Тем не менее может она многое — гораздо больше, чем ее «прабабушка» ЭНИАК, занимавшая несколько комнат. Конечно, каждому из вас интересно, как устроена микро¬ЭВМ. Сейчас расскажем.

Самая главная часть ЭВМ — процессор. Именно он руководит всей работой ЭВМ, осуществляя связь между остальными ее частя¬ми, а также между ЭВМ и человеком. Поэтому можно сказать: процессор — мозг ЭВМ. Чем больше команд умеет «понимать» процессор, тем ЭВМ «умнее»; чем больше скорость его работы, тем ЭВМ «сообразительнее». Быстродействие процессора микроЭВМ, на которой вы работаете,— свыше 300 тыс. операций в секунду.

Но ЭВМ была бы бесполезна, если бы она не могла запоми¬нать информацию, необходимую для решения задачи. Для хране¬ния информации предназначено особое устройство — память. Ос¬новной вид памяти — оперативная память — находится, как и процессор, внутри ЭВМ. В этой памяти машина способна дер¬жать, например, около 48 страниц текста. Но часто информации требуется значительно больше. Ведь и человек, имеющий гораз¬

до большую «оперативную память», не может все упомнить. По¬этому мы пользуемся записными книжками, магнитофонными лен¬тами, видеокассетами и т. п. Подобные «записные книжки» — их называют внешней памятью — имеются и у ЭВМ. Для микроЭВМ это, главным образом, магнитные диски (дискеты) и магнитофон¬ные кассеты. На одной дискете может храниться до 600 страниц текста. Как видите, на одну дискету можно поместить несколько школьных учебников.

Аналогия с человеком наверняка подсказывает вам, что ЭВМ должна иметь нечто, заменяющее ей органы чувств (чтобы, напри¬мер, воспринимать указания человека), а также какие-то устройст¬ва, позволяющие ей рапортовать о выполнении заданий.

И действительно, каждая ЭВМ снабжена такими устройствами. Они называются устройствами ввода-вывода. С помощью клави¬атуры человек дает ЭВМ задания, с помощью дисковода (магни¬тофона) ЭВМ получает информацию из внешней памяти, а итоги своей работы ЭВМ печатает на экране дисплея или на бумаге при помощи принтера.

А теперь познакомимся поближе с клавиатурой ЭВМ. В этом вам поможет сама ЭВМ и обучающая программа «Клавиатура».

Мы надеемся, что к концу десятого класса вы научитесь составлять подобные программы. А пока мы расскажем, как за¬ставить ЭВМ выполнять самые простые указания.

Сейчас ассистент подготовит ЭВМ к этой работе... Готово? Тогда начнем. В верхней строке экрана указаны значения некото¬рых клавиш. Вы научитесь пользоваться ими чуть позже, поэтому пока не обращайте на них внимания.

Приглядевшись, вы заметите на экране небольшой квадратик или черточку. Это — курсор. Он указывает, в каком месте экрана появится очередной символ. Наберите текст:

Мы изучаем информатику

Посмотрите: курсор остановился за последней буквой фразы. С по¬мощью клавиш со стрелками вверх, вниз, вправо, влево можно перемещать курсор в соответствующих направлениях. Переведите курсор в правый нижний угол экрана. Получилось?

Перемещая курсор, можно вносить исправления в набранный текст. Переместите курсор к началу фразы «Мы изучаем инфор¬матику» и измените ее так, чтобы получилась фраза:

Он изучает информатику.

Если вы захотите заменить «Он» на «Она», вам придется раздви¬нуть первые два слова фразы. Для этого служит клавиша «ВСТАВ¬КА». На ЭВМ разных типов эта, как и другие указанные ниже специальные клавиши, может обозначаться по-разному. Напри¬мер, на клавише «ВСТАВКА» может быть написано «INSERT» или «INS», а то и просто «ВСТ» — все зависит от фантазии из¬готовителя ЭВМ. Замените «Он» на «Она».