Информатика. Пособие учебное

Жесткий диск – это устройство для долговременного хранения файлов и данных. Когда вы сохраняете файл на свой компьютер, он записывается на жесткий диск. Можно сказать, что жесткий диск – это своеобразный цифровой картотечный шкаф для ваших файлов. Принцип работы жёсткого диска основан на магнитной записи данных. Когда информация записывается на диск, специальные головки создают магнитное поле. Это поле изменяет состояние молекул на пластинках диска, где и хранится информация. При чтении данных головки считывают эти магнитные изменения и передают информацию компьютеру. Магнитная запись – это метод сохранения информации, который основан на изменении магнитных свойств носителя и создании на нём рисунка намагниченности, который соответствует записываемому сигналу. Намагниченность каждого участка носителя зависит от того, как намагничены отдельные частицы домены, находящиеся в этом участке.

Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство ОЗУ, – это вид памяти, в котором во время работы компьютера хранится машинный код и данные, обрабатываемые процессором. Работа оперативной памяти заключается в хранении информации, к которой процессор может быстро получить доступ для выполнения задач. В неё записываются данные, необходимые компьютеру в текущий момент. Это могут быть временные файлы, открытые программы, веб-страницы, игры и многое другое.

Процесс записи данных в оперативную память происходит следующим образом: процессор отправляет информацию в определённые ячейки памяти. А чтобы прочитать данные, процессор получает адрес нужной ячейки памяти и извлекает из неё информацию для последующей обработки. Ячейка памяти электронное устройство, которое хранит один бит информации в двоичном коде. Она может быть настроена на хранение логической единицы высокий уровень напряжения или сброшена для хранения логического нуля низкий уровень напряжения.

Дисковод от англ. Disk drive – это устройство компьютера, которое позволяет считывать и записывать информацию на съёмный носитель. Дисковод считывает информацию с диска, направляя на его поверхность луч лазера. Этот луч отражается от поверхности диска по-разному в зависимости от типа находящегося на нём фрагмента дорожки.

Блок питания – это устройство, которое обеспечивает электроэнергией все компоненты компьютера. Он преобразует переменный ток в постоянный и снижает напряжение до значений +3,3, ±5 и ±12 В, в зависимости от того, какой компонент компьютера нуждается в питании.

Видеокарта, или видеоадаптер, – это устройство, которое отвечает за вывод графики на экран компьютера. Процессор обрабатывает данные и отправляет их на видеокарту, где они преобразуются в изображение, которое может быть отображено на мониторе или проекторе. Процессор вычисляет данные, передает их на видеокарту и преобразует данные таким образом, чтобы монитор или проектор могли воспроизводить все в виде изображения.

Кулер от англ. Cooler – это устройство, которое состоит из вентилятора и радиатора и предназначено для воздушного охлаждения электронных компонентов компьютера, выделяющих большое количество тепла обычно более 5 Вт. Кулеры используются для охлаждения центрального и графического процессоров, а также микросхем чипсета. Всё гениальное – просто. Кусок алюминия, иногда с медным сердечником, устанавливается на процессор. Когда процессор нагревается, тепло передаётся этому бруску. Затем тепло равномерно распределяется по радиатору, включая рёбра, где оно отводится потоком воздуха с помощью вентилятора

Карта плата расширения от англ. Expansion card – вид компьютерных комплектующих: печатная плата, которую устанавливают в слот расширения материнской платы компьютерной системы с целью добавления дополнительных функций.

Звуковая карта или аудиокарта – это дополнительное оборудование для персональных компьютеров и ноутбуков, которое позволяет обрабатывать звук. Она может выводить звук на акустические системы или записывать его. Звуковая карта преобразует цифровые сигналы, которые поступают от компьютера, в аналоговый звук. Этот звук можно воспроизвести через динамики или наушники. Кроме того, звуковая карта позволяет записывать звук с микрофона или других аудиоустройств.

Сетевая карта – это устройство, которое позволяет компьютеру, серверу или сетевому хранилищу подключаться к сети передачи данных. Она может быть как внешней, так и встроенной в компьютер. Она преобразует информацию, отправленную компьютером, в формат, понятный сетевому кабелю, передаёт эти данные на другой компьютер и управляет передачей информации.

Правила работы за компьютером

Как правильно сидеть за компьютером?

Для начала давайте вспомним основные правила, которые должен знать каждый:

Соблюдайте правильное расстояние между глазами и монитором. Чтобы определить его, вытяните руку и коснитесь кончиками пальцев верхней части монитора.

Если вы работаете поздно вечером, используйте программы и приложения, которые блокируют синий цвет. Это поможет снизить нагрузку на зрение и улучшить качество сна.

Не держите руки на весу. Располагайте клавиатуру на расстоянии не менее 20-30 см от края стола. Локти должны находиться на столе или подлокотниках, если вы используете высокое офисное кресло с регулируемыми подлокотниками. От специальных подставок для кистей лучше отказаться.

Контролируйте положение тела: спина должна быть прямой, немного упираясь в спинку кресла.

Не допускайте перенапряжения кистей, так как это может привести к развитию «туннельного синдрома». Также важно правильно выбрать компьютерную мышь.

Во время работы за компьютером ноги должны быть прямыми и стоять на твёрдой поверхности. Не закидывайте ногу на ногу и не поджимайте их под стул или кресло.

Делайте перерывы каждый час, чтобы снять напряжение в суставах и мышцах.

Особенно важно следить за осанкой детей, ведь именно в этом возрасте она только формируется. Обратите внимание на то, сколько времени ваш ребёнок проводит перед экраном. Рекомендации физиологов и педиатров расходятся, но в целом можно сказать следующее:

Дети дошкольного возраста 5–6 лет должны проводить перед экраном не более 60–75 минут в день.

Младшие школьники 7–9 лет – до 90 минут.

Дети 10–12 лет – не более 120 минут в день.

Подростки 13–16 лет – до 150–180 минут.

Память 1.1.3.

С точки зрения физики, память – это чип, который считывает информацию из оперативной памяти ОЗУ с помощью электрических сигналов. Скорость работы памяти зависит от скорости электричества, которая равна скорости света. Когда вы перемещаете данные с диска в оперативную память, ваш компьютер работает в 5000 или даже в миллион раз быстрее . Мы помним что ОЗУ это оперативная память. И все после выключения устройства удаляется. А ПЗУ это постоянное записывающее устройство. Ячейка памяти представляет собой байт. В один байт можно записать одно число, но также можно записать и несколько чисел одновременно. Количество байт, которое может быть обработано процессором одновременно, косвенно определяется его битностью. Вся информация сохраняется исключительно в виде бинарного кода, что состоит из нулей и единиц. Любая программа, изображение, игра, звук, видео и прочее – всегда описывается последовательностью нулей и единиц. Данные сохраняются в виде файлов, которые можно сравнить с картотекой. Файлы размещаются в папках, а те, в свою очередь, находятся на дисках. Устройство хранения представляет собой носитель информации, который способен сохранять данные даже при выключенном компьютере.

Давайте вспомним, что самая простая единица памяти – бит – может находиться в одном из двух состояний: «включено» или «выключено». Если мы используем один бит для хранения числа, то можем использовать каждое из этих состояний для представления другого числа. Например, можно было бы использовать бит для представления чисел: 0 – когда бит выключен и 1 – когда бит включён. В устройствах используются магнитные материалы, в которых элементарные магниты расположены либо вверх, либо вниз. Это позволяет хранить данные в памяти в виде двоичных целых чисел – 0 и 1. Именно они составляют основу двоичной системы счисления, где все числа представлены всего двумя символами. Каждая ячейка памяти может хранить одно из двух возможных состояний: 0 или 1. Одна ячейка – это 1 бит информации, то есть она может представлять собой один разряд какого-либо числа. В памяти компьютера целые числа хранятся в формате с фиксированной запятой. В общем случае данные, которые записываются в файл, сначала сохраняются в оперативной памяти, а затем переносятся на диск. Этот процесс называется буферизацией. Данные записываются на диск только тогда, когда имеется хотя бы один блок для записи. Когда файл закрывается, все буферизованные данные переносятся на диск, а запись в OpenFileTableEntry завершается. Компьютер проводит вычисления, пропуская двоичные числа через электронные схемы. Он не совершает ошибок в вычислениях, поэтому если ваша программа выдаёт неверный результат, то ошибку следует искать в самой программе. Давайте разберёмся, как данные сохраняются в памяти компьютера.

В области обработки данных кэш – это быстрый уровень хранения, на котором временно хранятся необходимые наборы данных. Доступ к этим данным осуществляется гораздо быстрее, чем к их основному хранилищу.

Облачное хранилище 1.1.4.

Облачное хранилище – это сервис, который позволяет сохранять данные, передавая их через интернет или другую сеть на серверы стороннего поставщика услуг. Облачное хранилище данных работает так: на ноутбук, компьютер или другое устройство устанавливается специальная программа. Затем на неё переносятся нужные файлы и папки с этого устройства. После этого облако начинает автоматически отслеживать изменения в этих файлах и папках. Когда появляются новые файлы, они загружаются в облако. Риски, связанные с облачной инфраструктурой, включают в себя несовместимые устаревшие системы и сбои в сторонних услугах хранения данных. Кроме того, есть внутренние угрозы, которые могут возникнуть из-за человеческого фактора, такие как неправильная настройка пользовательского доступа.

Память 2.0

Первый портативный компьютер. Этот компьютер был оснащён всем необходимым для работы: процессором, энергонезависимой памятью на несколько сотен килобайт, оперативной памятью объёмом 16–64 килобайта, 5-дюймовым электронно-лучевым трубчатым дисплеем, клавиатурой и ленточным накопителем. Интересно, как раньше создавалась память компьютера? Да, такая память слишком мала для нашего современного поколения. Такая память пойдёт только для файла. Даже самую маленькую игры с графикой не потянет. Да и раньше компьютеры были предназначены только для вычислений. Затем появился интерфейс. DIMM Dual Inline Memory Module – это модуль памяти, который используется в персональных компьютерах для увеличения объёма оперативной памяти. DIMM Dual In-line Memory Module – это двухсторонний модуль памяти, который является устаревшей формой модулей памяти DRAM. Он заменил собой более ранний форм-фактор SIMM. Основное отличие DIMM от своего предшественника заключается в расположении контактов на разных сторонах модуля.

Введение в компьютер. Файловая система

Файловая система – это специальная структура, которая используется операционной системой для организации и управления файлами на устройствах хранения, таких как жёсткие диски, SSD-накопители или USB-флеши. Она определяет, как данные будут храниться, организовываться и доступны для пользователя. Разные файловые системы имеют свои особенности и часто используются с определёнными операционными системами или устройствами. Рассмотрим некоторые из наиболее распространённых файловых систем, а также их преимущества и недостатки. SSD и HDD – это устройства для хранения данных. SSD используют флэш-память, а HDD – магнитные диски. SSD – это новая технология, которая использует физические и химические свойства кремния для увеличения объёма, скорости и эффективности хранения данных.

На данный момент существует четыре типа ячеек памяти: SLC, MLC, TLC и QLC.

Существует два основных типа интерфейсов для SSD-накопителей: SATA и PCI-E. Для обычного покупателя главное различие между ними заключается в скорости работы. Накопители с интерфейсом SATA могут развивать скорость до 550 Мбайт/с, что в 5–10 раз быстрее, чем у обычных жёстких дисков HDD. Однако это преимущество имеет и обратную сторону – основной недостаток интерфейса. HDD, HMDD – запоминающее устройство устройство хранения информации, накопитель произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров, хотя в современных ноутбуках, например, часто используются только SSD.

FAT таблица размещения файлов – это одна из самых старых и простых файловых систем. Она была создана для операционной системы MS-DOS и до сих пор применяется во многих устройствах для хранения данных.

Существуют две основные версии этой системы: FAT16 и FAT32. FAT использует специальную таблицу для отслеживания расположения файлов на диске. Однако в этой системе отсутствуют некоторые дополнительные функции, такие как управление правами доступа к файлам и ведение журнала изменений. Из-за этого она менее подходит для современных операционных систем.

FAT16 была представлена в 1987 году вместе с релизом DOS 3.31. А FAT32 появилась в Windows 95 OSR2 MS-DOS 7.1 в 1996 году.

exFAT Extended File Allocation Table

exFAT – это усовершенствованная файловая система, разработанная компанией Microsoft. Она представляет собой улучшенную версию FAT32, позволяющую использовать файлы большего размера и повышающую производительность.

exFAT обычно используется для съемных устройств хранения данных, таких как внешние твердотельные накопители, жесткие диски и SD-карты. Это связано с тем, что она обеспечивает совместимость с различными операционными системами.

Впервые exFAT была представлена 2006 году как часть Windows CE 6.0

APFS – это файловая система, созданная компанией Apple для операционных систем macOS, iOS и других продуктов Apple. Она разработана с целью обеспечить максимальную производительность и совместимость с аппаратным и программным обеспечением Apple.

APFS включает в себя такие функции, как клонирование дисков, шифрование файлов на уровне диска и оптимизацию работы на твердотельных накопителях SSD. Эта файловая система была представлена вместе с выпуском macOS 10.13 High Sierra в 2017 году.

HFS Hierarchical File System и HFS+

HFS – это файловая система, которая изначально использовалась на компьютерах Apple. Позже её заменили системы HFS+ и APFS. HFS имеет иерархическую структуру каталогов и поддерживает метаданные и ветви ресурсов для хранения дополнительной информации о файлах. Система совместима с предыдущими версиями Mac. HFS была представлена в 1986 году вместе с System 2.1 для Mac Plus. А HFS+ была внедрена в 1998 году вместе с Mac OS 8.1. В 2019 году, с выходом macOS 10.15, HFS+ была постепенно заменена на APFS. Ext4 – это популярная файловая система, используемая в операционной системе Linux. Она является эволюционным развитием предыдущей версии – Ext3. Ext4 предлагает несколько улучшений в производительности, масштабируемости и надёжности по сравнению с Ext3. Ext4 стала стандартной файловой системой для многих дистрибутивов Linux. Она была представлена в 2003 году и с тех пор активно используется в различных системах.

Дерево файлов – это структура, которая показывает, как организованы каталоги, подкаталоги и файлы на диске. Она помогает понять, где находятся файлы в подкаталогах и каталогах, а также как подкаталоги расположены в каталогах.

Файлы и Дерево каталогов

Файл file – папка – сущность, позволяющая получить доступ к какому-либо ресурсу вычислительной системы.

Файл – поименованная совокупность однородных данных на диске.

В различных операционных системах файлы могут отображаться различными способами. Ниже представлен пример отображение файлов в ОС Windows

Файловая система

Файловая система file system – способ организации, хранения и именования данных на носителях информации.

Папки и Каталоги

Папка, Каталог, Директория равноценные понятия – специальный файл, содержащий информацию о других файлах их именах, расположении и др. Традиционно в графическом режиме отображается значком папки.

Дерево каталогов и файлов

В связи с тем, что файловая система компьютера имеет четкую иерархическую структуру, бывает удобно отображать файлы и каталоги в виде Дерева каталогов.

Разворачивая с помощью символа “плюс” необходимую папку каталог – можно получить доступ ко всем файлам в компьютере. Структура файловой системы Windows . Основой файловой системы Windows являются диски C, D, E и так далее. Папка C:WINDOWS содержит операционную систему.

C:Program Files – это папка с установленными программами.

C:Documents and Settings – папка, в которой хранятся настройки и данные пользователей системы.

C:Recycled – это корзина, где хранятся файлы, предназначенные к удалению.

Структура файловой системы UNIX и подобных систем Linux, Mac OS, FreeBSD

В UNIX и подобных системах существует единый «КОРЕНЬ» файловой системы /.

/bin – это папка, в которой хранятся важнейшие пользовательские программы, такие как копирование, перемещение и другие.

/boot – папка, содержащая файлы, необходимые для загрузки операционной системы.

/dev – это папка, в которой представлены программные представления устройств компьютера.

/etc – папка с настройками операционной системы.

/home – папка, в которой хранятся данные и настройки пользователей.

/mnt – папка, куда присоединяются CD, DVD, Flash и другие устройства.

/root – папка администратора операционной системы.

/usr – обычно используется для установки программ.

Место, где сохраняются загруженные файлы, зависит от используемого браузера.

Браузеры Internet и Chrome по умолчанию сохраняют все скачанные из интернета файлы в папку «Загрузки», которая находится в памяти устройства. В других браузерах также могут создаваться собственные папки для сохранения загруженных файлов.

Право на чтение обозначается буквой r от английского read. Право на редактирование и запись в файл обозначается буквой w от английского write.

Право на чтение позволяет пользователю получить список содержимого папки.

Право на запись позволяет создавать и удалять файлы в этой папке.

Право на исполнение разрешает перейти в эту папку

Для каждого файла и папки определены три категории пользователей:

Владелец файла папки;

Группа пользователей, в которую входят владельцы;

Все остальные пользователи.

Права доступа для каждой категории пользователей записываются как в цифровом виде числами, так и в буквенном символами. При цифровой записи первая цифра обозначает права владельца, вторая – группы, а третья – всех остальных пользователей. В буквенной записи первые три символа определяют права владельца, следующие три – права группы, а последние три – права остальных пользователей. Вот примеры прав доступа в цифровом и буквенном виде:

Числовая запись: 755 владелец может читать, писать и выполнять файл, группа может только читать и выполнять, остальные не имеют доступа;

Буквенная запись: rwxr-xr-x владелец имеет права на чтение, запись и выполнение, группа может только читать и выполнять, остальные не имеют доступа. Изменить права доступа к файлам и папкам можно двумя способами: через панель управления хостингом и с помощью SSH. SSH ― безопасная оболочка ― это защищенный сетевой протокол для удалённого управления сервером через интернет. По умолчанию ключи SSH хранятся в каталоге /.ssh. Если у вас нет такого каталога, создайте его с правильными разрешениями. Для этого можно использовать команду ssh-keygen.

Существует два типа SSH-ключей:

Публичный ключ – это открытый ключ, который можно передать на удалённый сервер для идентификации.

Приватный ключ – это закрытый ключ, который необходимо хранить в секрете на локальном компьютере пользователя.

Права администратора позволяют определить, кто из пользователей может вносить изменения в важные части системы. Вы можете указать, какие пользователи имеют права администратора, а какие – нет. Администраторы могут изменять настройки безопасности, устанавливать программное обеспечение и оборудование, редактировать другие учётные записи, а также имеют доступ ко всем файлам на компьютере. Для входа с правами администратора на компьютере должна быть учётная запись с соответствующими правами.

Корневой пользователь root или суперпользователь – это специальный аккаунт или группа пользователей в UNIX-подобных операционных системах. У этого пользователя идентификатор пользователя UID 0 User IDentifier, что даёт ему право выполнять все операции без ограничений.В операционной системе Android root-права предоставляют пользователю расширенные возможности и полный доступ к системным каталогам. В операционной системе Windows нет понятия «суперпользователь», но есть роль администратора компьютера. Администратор имеет право редактировать, изменять и удалять файлы из системных папок. Устройства с правами «root» более подвержены атакам вредоносных программ и злоумышленников, так как они получают полный доступ ко всем данным и настройкам устройства. Это может привести к утечке личных данных, взлому аккаунтов и установке вредоносного программного обеспечения

ДИРЕКТОРИЯ – это папка на компьютере, в которой хранятся файлы, объединённые по определённым признакам.

Подкаталог – это каталог файлов, который является частью другого каталога и выполняет функцию его структурной единицы.

В информационных системах для более эффективного поиска информации используются метаданные – описание документа как материального объекта, включающее в себя значения его свойств атрибутов, реквизитов. С другой стороны, также описывается содержание информации, содержащейся в этом документе.

Тип файла

Возможные расширения:

Графические файлы: bmp, .jpg, .gif, xcf, .psd, .tif и другие

Веб-страницы: html, .htm, .dll и другие

Исполняемые файлы: exe, .com, .bat, .msi и другие

Электронные таблицы: xls, .xlsx, .xlsb и

Текстовый файл txt, doc, docx, odt

Удаление файла означает, что он будет удалён из места, где хранится. Если это ваш жёсткий диск, то файл переместится в корзину. Корзина – это элемент графического интерфейса пользователя, который используется для удаления и временного хранения удалённых объектов. В некоторых системах корзина позволяет восстановить недавно удалённый объект, если пользователь ошибся или передумал.

Редактирование – это следующий этап работы с документом после его создания. В процессе редактирования мы проверяем документ на наличие ошибок и исправляем их. Также мы можем вносить необходимые изменения в содержание.

Копирование – это создание точной копии файла.

Перенос данных – это процесс перемещения информации из одной системы, места или формата в другие. Сброс настроек приводит к удалению всех данных. Прежде чем выполнить сброс, убедитесь, что вы испробовали все остальные методы решения проблемы. Резервное копирование БК – это процесс создания копий личных или корпоративных файлов, папок или систем на дополнительных носителях информации, таких как локальные или облачные хранилища. Синхронизация позволяет согласовывать все изменения, вносимые в файл на локальном компьютере и в облачных службах. Благодаря этому последние правки отображаются в каждой копии файла.

Сжатый файл – это тип компьютерного файла, размер которого был уменьшен с помощью специального алгоритма сжатия. Этот алгоритм удаляет избыточную информацию и реорганизует данные так, чтобы они занимали меньше места для хранения. Сжатие данных позволяет уменьшить размер файла, удаляя избыточную информацию. Каждый алгоритм сжатия работает по-своему. Например, алгоритм Хаффмана присваивает символам в файле код в зависимости от частоты их использования. Сжатие данных основывается на устранении избыточности исходной информации. Наиболее простой пример избыточности – это повторение фрагментов в тексте например, слов естественного или машинного языка.

Архивация – это запись информации в электронном виде для долговременного хранения. Её не следует путать с созданием резервных копий данных. Архивация сжатие данных представляет собой процесс преобразования информации в другую форму перекодирования с целью уменьшения занимаемого ею места для хранения. Архивация – это не только способ сэкономить место на диске, но и надёжный способ сохранить копии важных данных. Кроме того, архивация позволяет быстро передавать информацию по сети. Процесс архивации упаковки, сжатия заключается в записи файла в специальный архив. Разархивирование распаковка – это процесс извлечения файла из архива. Архиватор – это программа, которая позволяет сжать один или несколько файлов в один архив или в несколько архивов. Это удобно для хранения и переноса данных. Чтобы извлечь файлы из архива, можно использовать тот же архиватор или специальные совместимые программы