5. Конспекты лекций по дисциплине

Лекция 1.

Тема: «Введение. Информатика – предмет и задачи».

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин информатика (informatigue) образован путем слияния слов информация (information) и автоматика (automatigue) и означает "информационная автоматика ".

В англоязычных странах этому термину соответствует синоним наука о компьютерной технике (computer science).

В нашей стране подобная трактовка термина "информатика" утвердилась с момента принятия решения в 1983 г. на сессии годичного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как "комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики".

Существует множество определений информатики. Рассмотрим несколько из них:

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Информатика – молодая дисциплина, изучающая вопросы, связанные с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Информатика – фундаментальная естественная наука, изучающая процессы передачи и обработки информации.

Часто возникает путаница в понятиях "информатика" и "кибернетика". Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Поэтому может сложиться впечатление об информатике как о более емкой дисциплине, чем кибернетика. Однако, с другой стороны, информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между этими двумя дисциплинами провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.

Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:

• в информатике - на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;

• в кибернетике - на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.

Структура информатики.

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Информатику, как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за неформализуемости процессов и явлений.

Лекция 2.

Тема: «Классификация и кодирование информации».

Понятие информации является ключевым понятием информатики. Любая деятельность человека представляет собой процесс сбора и переработки информации, принятия на ее основе решений и их выполнения. С появлением современных средств вычислительной техники информация стала выступать в качестве одного из важнейших ресурсов научно-технического прогресса.

Термин "информация" происходит от латинского слова informatio – сведения, разъяснения, пояснение.

С понятием информации связаны такие понятия как сигнал, сообщение и данные.

Сигнал представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение - это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Данные - это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например ЭВМ.

Различают две формы представления информации - непрерывную и дискретную. Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т.д. Информации представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала) либо комбинацией нескольких параметров.

Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения.

Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксированные значения.

По способу передачи и восприятия различают следующие виды информации:

• визуальную - передаваемую видимыми образами и символами,

• аудиальную - звуками,

• тактильную - ощущениями,

• органолентическую - запахами и вкусом, машинно-выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, и т.д.

Свойства информации:

• достоверность;

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

• полнота;

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

• точность;

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

• ценность;

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

• своевременность;

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

• понятность;

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

• доступность;

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

• краткость;

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Меры информации: синтаксическая, семантическая, прагматическая.

• Синтаксическая (техническая) - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; Семантическая - это передача смысла текста с помощью кодов;

• Прагматическая - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Способы кодирования информации: символьный, лингвистический, табличный, графический. Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (алфавит, тезаурус, спектр цветности , система координат, основание системы счисления и т.п.) и правил конструирования информационных образов на этой основе.

В качестве наименьшей единицы измерения информации принят 1 бит. Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений.

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.

Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам.

Поскольку информация в компьютере хранится в дискретной форме, для ее записи используется некоторый конечный набор знаков, называемый алфавитом. Очень часто в качестве алфавита используется таблица кодов, содержащая около 256 знаков.

Наиболее популярна таблица кодов ASCII. Она состоит из 16 строк и 16 столбцов, пронумерованных от 0 до F в 16-ричной системе счисления.

Для измерения количества информации используются специальные единицы: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт.

• 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт,

• 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт,

• 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как: Терабайт, Петабайт.

• 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт,

• 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.

Система счисления

Изучение систем счисления, которые используются в компьютерах, важно для понимания того, каким образом производится обработка числовых данных в ЭВМ.

Система счисления — способ записи чисел с помощью заданного набора специальных символов (цифр) и сопоставления этим записям реальных значений.

Все системы счисления можно разделить на непозиционные и позиционные.

В непозиционных системах счисления, которые появились значительно раньше позиционных, смысл каждого символа не зависит от того места, на котором он стоит. Примером такой системы счисления является римская, в которой для записи чисел используются буквы латинского алфавита. При этом буква I всегда означает единицу, буква — V пять, X — десять, L — пятьдесят, C — сто, D — пятьсот, M — тысячу и т.д. Например, число 264 записывается в виде CCLXIV.

Поскольку выполнить арифметические действия с числами в непозиционных системах счисления достаточно сложно, то постепенно во всем мире перешли к позиционным.

В позиционной системе счисления значение цифры зависит от ее места (позиции). Основанием позиционной системы счисления называется число используемых цифр в системе.

В компьютере для представления информации используются десятичная, двоичная и шестнадцатеричная системы счисления.

Лекция 3.

Тема: «Аппаратное обеспечение ПК».