Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ |
||
|
Симферопольский колледж транспортной инфраструктуры |
||
|
Методическое пособие для студентов I-II курса по дисциплине «Основы информатики» |
||
|
Преподаватель высшей категории: |
||
|
Заморина Наталья Юрьевна |
||
|
Симферополь, 2011 |
Лекция 1: Информатика и информация.
1.
Давайте посмотрим вокруг себя и попробуем ответить на вопрос: с чем нам приходится иметь дело в повседневной жизни? Во-первых, это множество материальных объектов: стул, на котором сидим; одежда, которую носим; пища, предметы и орудия труда, транспортные средства, растения, животные, люди. Для обозначения всего разнообразия материальных объектов как единого целого в науке используется термин «вещество».
Во-вторых, это энергия. Для большинства современных людей понятие «энергия» 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 вашему приемнику 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.
В-третьих, это 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 — это получение 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. Развитию информатики послужило одно из самых значительных достижений XX века — создание электронно-вычислительных машин (ЭВМ). ЭВМ — это универсальное техническое средство для работы с информацией. В последнее время их чаще называют компьютерами, от английского «to compute» - вычислять.
Информатика – это отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с её сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности.
К слову «информация» люди привыкли давно. Если спросить вас: что такое информация? — то, наверное, прежде всего вы вспомните газеты, радио, телевидение, то есть все 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.
Информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников.
Все, что мы с вами знаем, мы когда-то узнали от родителей, учителей, из книг, из личного практического опыта и сохранили в своей памяти. В свою очередь все, что написано в книгах, журналах, газетах, отражает знания авторов этих текстов, а потому это тоже информация.
Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. В обиходе информацией называют любые сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше".
Все процессы в природе сопровождаются сигналами. Зарегистрированные сигналы образуют данные. Данные преобразуются и обрабатываются соответствующими методами, в результате чего образуется информация.
Информация – это данные и сведения, представленные в различном виде и обработанные адекватными им методами.
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Сообщения могут передаваться от человека к человеку, от человека к устройству, от устройства к человеку, от устройства к устройству.
Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Говорить об информации вообще, а не применительно к какому-то ее конкретному виду (роду, типу, классу) беспредметно. Какие типы или виды информации можно выделить?
Во-первых, по способу восприятия информации. У человека пять органов чувств:
Человек получает информацию о внешнем мире с помощью своих органов чувств. Практически около 90% информации человек получает при помощи органов зрения (визуальный), примерно 9% – при помощи органов слуха (аудиальный) и только 1% при помощи остальных органов чувств (обоняния, вкуса, осязания). Следует отметить, что органы чувств человека получили название анализаторов, поскольку именно через эти органы информация попадает в головной мозг. А вот, например, для лисы, собаки и многих других животных основная информация та, которая поступает через нос. У них хорошо развито обоняние. Для летучих мышей главная информация – звуковая, они воспринимают ее своими большими, чуткими ушами.
Компьютер, помогающий человеку хранить и обрабатывать информацию, приспособлен в первую очередь для обработки текстовой, числовой, графической информации.
Во-вторых, по форме представления информации, информацию можно разделить на следующие виды. Рассмотрим только те виды информации, которые “понимают” технические устройства (в частности, компьютер).
Текстовая информация, например текст в учебнике, сочинение в тетради, реплика актера в спектакле, прогноз погоды, переданный по радио. Заметим, что в устном общении (личная беседа, разговор по телефону, радиопостановка спектакля) информация может быть представлена только в словесной, текстовой форме. Числовая информация, например таблица умножения, арифметический пример, счет в хоккейном матче, время прибытия поезда и др. В чистом виде числовая информация встречается редко, разве что на контрольных по математике. Чаще всего используется комбинированная форма представления информации.
Графическая информация: рисунки, схемы, чертежи, фотографии. Такая форма представления информации наиболее доступна, так как сразу передает необходимый образ (модель), а словесная и числовая требуют мысленного воссоздания образа. В то же время графическая форма представления не дает исчерпывающих разъяснений о передаваемой информации. Поэтому наиболее эффективно сочетание текста, числа и графики.
Музыкальная (звуковая) информация. В настоящее время мультимедийная (многосредовая, комбинированная) форма представления информации в вычислительной техники становится основной. Цветная графика сочетается в этих системах со звуком и текстом, с движущимися видеоизображением и трехмерными образами.
В-третьих, по общественному значению информации, информация может быть:
2.
Информация нам нужна для того, чтобы принимать правильные решения. Рассмотрим свойства информации, т.е. качественные признаки.
1. Объективность информации. Информация – это отражение внешнего мира, а он существует независимо от нашего сознания и желания. Поэтому в качестве свойства информации можно выделить ее объективность. Информация объективна, если она не зависит от чьего-либо мнения, суждения. Пример. Сообщение “На улице тепло” несет субъективную информацию, а сообщение “На улице 220С” - объективную (если термометр исправен).
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Но, отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, т.к. преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знания или “вредности” конкретного субъекта.
2. Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:
3. Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решения. Например, мечта историка – иметь полную информацию о минувших эпохах. Но историческая информация никогда не бывает полной, и полнота информации уменьшается по мере удаленности от нас исторической эпохи. Даже события происходившие на наших глазах, не полностью документируются, многое забывается, и воспоминания подвергаются искажению.
Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению. Не зря русская пословица гласит: “Недоученный хуже неученого”.
4. Актуальность (своевременность) информации – важность, существенность для настоящего времени. Только вовремя полученная информация может принести необходимую пользу. Неактуальной информация может быть по двум причинам: она может быть устаревшей (прошлогодняя газета) либо незначимой, ненужной (например, сообщение о том, что в Италии снижены цены на 5%).
5. Полезность или бесполезность (ценность) информации. Так как границы между этими понятиями нет, то следует говорить о степени полезности применительно к нуждам конкретных людей. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с ее помощью.
Самая ценная для нас информация – достаточно полезная, полная, объективная, достоверная и новая. При этом примем во внимание, что небольшой процент бесполезной информации даже помогает, позволяя отдохнуть на неинформативных участках текста. А самая полная, самая достоверная информация не может быть новой.
С точки зрения техники свойство полезности рассматривать бессмысленно, так как задачи машине ставит человек.
6. Понятность. Информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя.
Любой человек постоянно занят какой-то работой с информацией: читает книги, подсчитывает стоимость покупки, пересказывает другому человеку какие-то сведения, заучивает правила, решает задачи и многое другое. Профессии многих людей связаны исключительно с информационной деятельностью: это учителя, студенты, журналисты, ученые, переводчики, писатели, библиотекари, работники архивов и многие другие. Можно ли найти что-то общее в столь разнообразных видах работы с информацией? Оказывается, можно! Любая информационная деятельность человека сводится к выполнению трех основных видов 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 понадобится адрес или телефон, который вы не помните, то поможет записная книжка или телефонный справочник.
Память человека можно условно назвать оперативной. Здесь слово «оперативный» является синонимом слову «быстрый». Сохраненные в памяти знания воспроизводятся человеком мгновенно. 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. Чтобы воспользоваться такой информацией, ее сначала нужно поместить во внутреннюю память. Например, прочитать номер телефона в записной книжке, а потом использовать эту информацию по назначению (набрать номер на аппарате).
Наша внутренняя память не всегда надежна. Человек нередко что-то забывает. Информация на внешних носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помощью внешних носителей люди передают свои знания из поколения в поколение.
Передача информации. Очень часто любому человеку приходится участвовать в процессе передачи информации. Передача может происходить при непосредственном разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи: телефона, радио, телевидения. Такие средства связи называются каналами передачи информации.
В процессе передачи информация может искажаться или теряться, если информационные каналы плохого качества. Многие знают, как трудно общаться при плохой телефонной связи.
Передача информации — всегда двусторонний процесс: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, вы являетесь приемником информации, рассказывая товарищу последние новости или отвечая на уроке — источником информации. Каждому человеку постоянно приходится переходить от роли источника к роли приемника информации и обратно.
Обработка информации — третий вид информационных процессов. Вот хорошо вам знакомый пример — решение математической задачи. Например, даны значения сторон прямоугольника. Нужно определить его площадь. Чтобы решить такую задачу, кроме исходных данных ученик должен знать математическое правило, с помощью которого можно найти решение. Применяя это правило, получаем искомую величину. В данном примере процесс обработки заключается в том, что новая информация получается путем вычислений, произведенных над исходной информацией. Вычисление — лишь один из вариантов обработки информации. Если путем обработки исходной информации получается другая, то это совсем не обязательно должны быть математические расчеты. 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. Человеческая логика - это система правил, с помощью которой из одной информации можно вывести другую.
Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, учитель русского языка проверяет написанные вами сочинения на тему «Как я провел лето». Исправив ошибки, он вносит изменения не в содержание сочинений, а в их форму. Перевод текста с одного языка на другой — это тоже пример процесса обработки информации, изменяющего форму, но не содержание текста. К информационным процессам обработки относится кодирование информации.
Процесс кодирования — это преобразование формы представления информации в новую форму, удобную для ее хранения, передачи и обработки.
Особенно широко понятие «кодирование» 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. Иногда кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифровкой.
Еще одной разновидностью процесса обработки информации является ее сортировка (иногда говорят — упорядочение). Например, вы решили записать адреса и телефоны всех своих друзей на отдельные карточки. В каком порядке нужно сложить эти карточки, чтобы затем было удобно искать среди них нужные сведения? Наверняка вы разложите их в алфавитном порядке по фамилиям.
Еще одна разновидность процесса обработки — поиск информации. Нам с вами очень часто приходится этим заниматься: 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.
3.
Чтобы компьютер мог обработать информацию, она должна быть представлена в закодированном виде, понятном ему. Причём, понятна единственным образом. То есть, информация, вводимая в компьютер, должна быть конкретной и однозначной.
Для обработки компьютером любая информация представляется в виде чисел, записанных с помощью цифр. Цифрам соответствуют электрические сигналы, с которыми работает компьютер. Для простоты технической реализации в компьютере используются сигналы двух уровней. Один из них соответствует цифре 1, другой цифре – 0. Цифры 0 и 1 называют двоичными. Они являются символами, из которых состоит язык, понимаемый и используемый компьютером. Информация, с которой работает компьютер, кодируется с помощью этого языка. Любой компьютер должен иметь запоминающее устройство, в которое можно было бы записывать двоичные коды. С другой стороны, нужны устройства для декодирования, то есть для представления информации в исходном, привычном для нас виде. Такие устройства называются устройствами ввода-вывода.
Таким образом, вся информация в компьютере представлена в двоичных кодах (используется двоичная система счисления). Двоичная система счисления обладает такими же свойствами, что и десятичная, только для представления чисел используется не 10 цифр, а всего 2. Рассмотрим представление чисел в двоичной системе счисления.
Запись числа в двоичной системе:
an·2n + an-1·2n-1 + an-2·2n-2 + ... + a2·22 + a1·21 + a0·20 , где коэффициенты an … a0 – либо 0, либо 1, причём an=1.
Простыми вычислениями можно показать, что используя n битов, можно записывать двоичные коды чисел от 0 до 2n-1, то есть всего 2n чисел.
Рассмотрим для примера запись некоторых чисел в двоичной системе:
|
десятичная |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
25 |
120 |
|
двоичная |
0 |
1 |
10 |
11 |
100 |
101 |
110 |
111 |
11001 |
1111000 |
Например, 1101 = 1·23 + 1·22 + 0 · 21 + 1· 20 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13
Наименьшим количеством информации является одно из двух возможных значений – 0 или 1. такое количество информации называется бит (от англ. binary digit двоичная цифра). То есть, бит – наименьшая единица измерения количества информации в компьютере. Бит можно понимать как ячейку в которой помещается либо 0, либо 1.
Обработка информации происходит в процессоре - устройстве, которое может обработать сразу несколько бит (8, 16, 32, 64, ...). Чем больше бит информации одновременно обрабатывается, тем быстрее работает компьютер. Первые компьютеры обрабатывали одновременно 8 бит информации, поэтому появилась новая единица измерения - байт.
1 байт = 8 бит
С помощью одного байта можно записывать двоичные коды 28 = 256 чисел от 0 до 255.По сравнению с книгой, в которой хранится огромное количество страниц текста, один символ очень маленькая единица. Необходимы более крупные единицы измерения информации.
Основные единицы измерения количества информации в компьютере:
1 килобайт=1024 байта,
1 мегабайт=1024 Кбайта,
1 гигабайт=1024 Мбайта,
1 терабайт=1024 Гбайта.
. Для сокращения записей и удобства пользования кодами символов используют шестнадцатеричную систему счисления, состоящую из 16 символов – 10 цифр и 6 первых букв латинского алфавита. Цифры кодируются в шестнадцатеричной системе при вводе-выводе и если они встречаются в тексте. Если они участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичный код.
5.
В течение всей истории человечества непрестанно рос общий объём информации, которую человеку надо было хранить и обрабатывать.
Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.
Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.
Компьютер – это электронное устройство, предназначенное для программируемой обработки информации.
В современном понимании компьютер предназначен для обработки, хранения информации любого типа. Это обусловило широкое применение компьютеров во всех без исключения областях человеческой деятельности.
Основные направления использования компьютеров:
Несмотря на многообразие решаемых с помощью компьютера задач, принцип применения компьютера в каждом случае один и тот же: информация, поступающая в компьютер, обрабатывается с целью получения требуемых результатов. Для решения конкретной задачи компьютер должен выполнить определённые действия (команды) в строго определённом порядке. Программа – это записанный в определённом порядке набор команд, выполнение которых обеспечивает решение конкретной задачи. Процесс составления программ называется программированием.
Ныне существует огромное количество модификаций компьютеров, которые отличаются размерами (от спичечной коробки до многоэтажного дома), скоростью обработки информации, назначением и т.п.
Компьютеры различаются по своей архитектуре – составу и взаимному соединению устройств аппаратной части. Тип архитектуры определяет назначение и его характеристики. Наиболее важные из них:
Современным компьютерам предшествовали ЭВМ нескольких поколений. В развитии ЭВМ выделяют пять поколений. В основу классификации заложена элементная база, на которой строятся ЭВМ.
Существует и другие различные системы классификации ЭВМ. Рассмотрим схему классификации ЭВМ, исходя из их вычислительной мощности и габаритов.
К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop). Первый персональный компьютер был выпущен в 1975 г. американской фирмой MIТS. Он назывался Альтаир – 8800, имел центральный процессор Интел-8080 и объём памяти 256 байтов.
Широко известны персональные компьютеры фирм Compaq Computer, Apple Macintosh, Hewlett Packard, Olivetty, Toshiba и др. В настоящее время наиболее распространёнными в Украине являются персональные компьютеры фирмы IBM и совместимые с ним по архитектуре (IBM-совместимыми).
Для обработки информации необходимы определённый набор технических устройств – аппаратная составляющая (hardware – с англ. твёрдый, изделие) – и программы – программная составляющая (software – с англ. мягкий, изделие) -, которые будут руководить работой этих устройств.
Таким образом, информационная система представляет собой совокупность аппаратной и программной составляющей, а также человека – пользователя.
|