Лекция по "Информатике"

Введение

Информатика как наука сформировалась в середине 90-х годов прошлого столетия. Именно в эти годы в школах и вузах  стали изучать дисциплину "Информатика". Сейчас она претендует на звание базовой  дисциплины в системе высшего  образования и в комплексе  с другими классическими дисциплинами (математикой, физикой, химией, естествознанием, биологией, историей) призвана создавать  фундамент профессионального образования  в вузе.

К сожалению, до сих пор нет единой точки  зрения на область знаний под названием "Информатика" и соответствующую  дисциплину. Одни считают информатику  сложной премудростью. Другие воспринимают информатику лишь как практическую дисциплину, где учат "правильно  нажимать на кнопки" персонального  компьютера.

Однако, если проанализировать требования к  профессиональной пригодности поступающих  на работу в любой сфере деятельности, то становится очевидным, что информатика  и связанные с ней информационные технологии - необходимый атрибут  профессиональной пригодности в  обществе.

А это  означает, что наступило время, когда  профессионал экономист, таможенник, юрист, социолог и т.д. - уже с трудом справляется  с потоками информации, поэтому умение использовать компьютер в своей  деятельности становится очень важным и необходимым.

Информатика служит, прежде всего, для формирования определенного мировоззрения в  информационной сфере и, следовательно, для формирования информационной культуры, т.е. умения целенаправленно работать с информацией, профессионально используя компьютерную технологию и соответствующие ей программные и технические средства.

Информатика служит, прежде всего, для формирования определенного мировоззрения в  информационной сфере и освоения информационной культуры, т.е. умению целенаправленно  работать с информацией, профессионально  используя компьютерную технологию и соответствующие ей программные  и технические средства.

Поэтому для получения необходимого объема знаний следует выделить:

• Относительно стабильные базовые знания (ядро)
• Динамично изменяемые знания, практикум.

Термин "Информатика" произошел от двух слов "Автоматика" и "информация", иными словами - это автоматизированная переработка  информации.

В англоязычных странах термину "Информатика" соответствует синоним Computer Science (Наука  о компьютерах).

 

Определение

Информатика - это наука, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров.

Иногда  путают информатику с кибернетикой, однако кибернетика совсем другая наука.

Определение

Кибернетика - это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и т.д.

В узком  смысле информатику можно представить, как состоящую из трех взаимосвязанных частей:

• Технические средства (Hardware)
• Программные средства (Software)
• Алгоритмические средства (Brainware)

С другой стороны, в широком смысле информатику можно рассматривать, как

• отрасль народного хозяйства,
• фундаментальную науку и
• прикладную дисциплину.

В данном курсе Информатика рассматривается  как прикладная дисциплина. Для получения целостного представления в курсе определены базовые понятия, связанные с тремя взаимосвязанными частями (технические, программные и алгоритмические средства) информатики, а также офисные технологии (текстовый процессор, электронная таблица, система управления базами данных).

Развитие  информатики привело к развитию и широкому внедрению новых информационных технологий (НИТ) в различные области  деятельности.

Определение

Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Определение

Новая информационная технология - это информационная технология, использующая компьютеры и телекоммуникационные средства.

Развитие  информационных технологий начиналось с наскальной живописи, далее появилась "бумажная технология" (книгопечатание), затем радиовещание, кино, телевидение  и, наконец, компьютеры открыли новую  эру - компьютерных или новых информационных технологий.

Можно выделить два направления НИТ:

• общего назначения (используются в любой области),
• узкоспециализированные (связаны со спецификой работы).

Среди НИТ общего назначения наиболее широко используются:

• офисные технологии (работа с текстами, вычисления, базы данных),
• мультимедиа-технология (обучение, игры с использованием анимации, видео, звука),
• интернет-технология (доступ к Мировой базе данных, электронная почта, телеконференции),
• технология презентаций (визуализация докладов, сообщений с помощью дополнительных средств графики, анимации, видео, звуком),
• технология экспертных систем (для решения задач типа, "что будет,если..).

Специализированные НИТ, как правило, предназначены для обработки данных в определенной области знания, в то числе и в деятельности таможенных органов используются, так называемые информационные таможенные технологии (ИТТ).

В настоящее  время осуществление таможенной деятельности на любом уровне исполнения проводится с максимальным использованием ЭВМ с преобладанием персональных компьютеров. На базе персональных компьютеров  внедрены в эксплуатацию таможенных органов России автоматизированные рабочие места (АРМ) таможенного  инспектора, работников служб таможенных платежей, валютного контроля, статистики, борьбы с контрабандой и др. Персональные компьютеры являются первичными ЭВМ  по сбору, обработке и передаче различной  таможенной информации.

Курс  “Информатика” играет фундаментальную  роль в подготовке специалистов любого профиля, свободно ориентирующихся  в современном компьютеризированном обществе и способных использовать ЭВМ в своей будущей профессиональной деятельности.

 

 

Содержание

 

Что такое информация, ее представление  в ЭВМ

& Понятие "информация"

Слово информация произошло от латинского слова informatio, что означает разъяснение, изложение.

Определения

Информация - это отображение реального мира с помощью сведений (сообщений).

Сообщение - это форма представления информации в виде текста, речи, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.д.

Можно сказать, что информация - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды. Например, экономическая информация - это совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы, таможенная информация - это совокупность сведений, отражающих таможенную политику (таможенный контроль и регулирование товарообмена) на таможенной территории Российской Федерации, правовая информация - это совокупность сведений, отражающих социально-правовые процессы и т.д.

Наряду  с термином "информация" в информатике используется понятие "данные". Это понятие уже, чем информация, т.к. представляет отрывочные, не связанные между собой сведения. Однако в работе с компьютерными программами чаще употребляется термин "данные".

В технологическом  процессе обработки данных можно  выделить 4 этапа:

1. Формирование  первичных данных - первичные сообщения  о хозяйственных операциях, документы,  содержащие нормативные и юридические  акты, результаты экспериментов,  например, параметры новой модели  самолета или автомобиля и  т.д.

2. Накопление  и систематизация данных, т.е.  организация такого размещения  данных, которое обеспечило бы  быстрый поиск и отбор нужных  сведений, методическое обновление  данных, защиту от искажений и  т.д.

3. Обработка  данных - процессы, в результате которых  на основе ранее накопленных  данных формируются новые виды  данных - обобщающие, аналитические,  рекомендательные, прогнозные и  т.д. Эти данные вторичной обработки  могут быть подвергнуты следующей  обработке и принести более  глубокие, точные обобщения.

4. Отображение  данных - представление данных в  форме, удобной для человека. Это  вывод на печать, графические  изображения (иллюстрации, графики,  диаграммы и т.д.), звук и т.д. 

Сообщения, формируемые на первом этапе, могут  иметь разный вид: обычный бумажный документ, звук, видео, числовые данные на каком-то носителе. Как правило, носители первичной информации (физические носители, полученные от аналоговых устройств) - бумага, пластинки, кассеты, видеокассеты очень недолговечны. 
Компьютерные технологии предлагают принципиально новый подход - цифровое (дискретное) представление информации на магнитных и лазерных носителях. 
Посредством технических и программных средств ЭВМ первичные данные преобразуются в машинный код.

Данные  характеризуются своим типом  и множеством операций над ними. Данные в компьютере условно делятся  на простые и сложные.

Примеры простых данных, которые может обрабатывать компьютер:

№	Типы  данных	Операции
1.	Числа (числовые данные)	Все арифметические операции
2.	Тексты (символьные данные)	Замещение, вставка, удаление символов, сравнение, конкатенация строк
3.	Логические (бинарные) данные	Все логические операции (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание  и др.)
4.	Изображения: рисунки, графика, анимация (графические данные)	Операции  над пикселями, из которых состоит  изображение: яркость, цвет, контрастность
5.	Видео данные	Удаление  фрагмента, вставка фрагмента, работа с кадрами
6.	Аудио данные	Усиление, уменьшение, удаление фрагмента, вставка  фрагмента

К сложным данным относятся: массивы и списки (однотипные), структуры, записи, таблицы (разнотипные).

 

 

& Представление информации в ЭВМ

Понятие систем счисления

Определения

Система счисления - это способ наименования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения.

В зависимости  от способа изображения чисел  системы делятся на позиционные и непозиционные.

В позиционных системах количественное значение каждой цифры зависит от места (позиции) в числе. В непозиционных системах цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе. Примеры, позиционная система - арабская десятичная система (0 - 9), непозиционная - римская, где для каждого числа используется специфическое сочетание символов XIV, CXXVII и т. д. Информация в ЭВМ кодируется в двоичной и двоично-десятичной форме. В двоичной системе любое число представляется комбинацией 0 и 1, что является очень удобным с точки зрения физики (два состояния: есть сигнал или нет сигнала, включено - выключено и т.д.). Двоично-десятичная система получила широкое распространение в современных ЭВМ ввиду легкости перевода в десятичную систему и обратно. В этой системе все десятичные числа кодируются четырьмя двоичными цифрами и в таком виде записываются последовательно друг за другом. При программировании иногда используется шестнадцатеричная система. Перевод из нее в десятичную - прост. Выполняется так же как из двоичной в десятичную. Таблица кодов десятичных и шестнадцатеричных цифр в двоичной системе

Цифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	А	В	С	D	E	F
Код	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111

Независимо  от типа информации, кодируется она  в виде элементарных единиц памяти, принимающих значения 0 или 1 и называемых битами.

Определения

Бит (binary digit -bit) - это разряд, принимающий значения 0 или 1.  
Байт (byte)- это единица представления одного символа информации, состоящая из 8-ми бит.  
Байт служит также единицей измерения компьютерной информации, но когда счет идет на сотни тысяч и миллионы байт, то используются более крупные единицы, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.

1 Кбайт=1024 байт (2¹⁰)  
1 Мбайт=1024 Кбайт (2²⁰)  
1 Гбайт=1024 Мбайт (2³⁰)  
1 Тбайт=1024 Гбайт (2⁴⁰).

Для представления  символов используются кодовые таблицы, в которых каждой букве, цифре или служебным знакам соответствует какой-либо код - десятичное число в диапазоне от 0 до 255. Таким образом, можно закодировать 256 символов, поскольку каждый символ - это 8 разрядов, то число возможных перестановок равно 2⁸=256.  
Во всем мире в качестве стандарта принята таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange), в которой кодируется ровно половина символов от 0 до 127.  
Вторая половина не определена американским стандартом и предназначена для размещения символов национальных алфавитов (в частности кириллицы), псевдографических символов и некоторых математических знаков.  
Таким образом, кодовая таблица ASCII состоит из основного стандарта и расширенного стандарта, который для различных операционных систем может различаться.  
Основной стандарт содержит десятичные коды от 0 до 127 (или шестнадцатеричные коды 00 - 7F), расширенный - десятичные коды от 128 до 255 (или шестнадцатеричные коды 8F - FF).