Теоретичні основи інформатики, комп’ютерна техніка та програмне забезпечення

План

1. Теоретичні  основи інформатики 

      1.1. Інформатика як наука. Поняття  інформації 

      1.2. Методи оцінки та види інформації 

      1.3. Методи зберігання та передачі  інформації 

      1.4. Обробка інформації. Двійкова система  числення 

      1.5. Подання інформації в комп'ютері.  Одиниці виміру інформації 

2. Комп'ютерна  техніка 

      2.1. Історія створення обчислювальної техніки

     2.2. Архітектура фон Неймана

     2.3. Пристрій сучасного комп'ютера

     2.4. Покоління комп'ютерів

3. Програмне  забезпечення 

      3.1. Системне програмне забезпечення 

      3.2. Прикладне програмне забезпечення 

4. Перспективи  розвитку  

1.1. Інформатика як  наука. Поняття  інформації 

      Інформатика - це наука про способи та методи подання, обробки, передачі та зберігання інформації за допомогою ЕОМ.

      Термін "інформатика" походить від французького Informaticue. В англомовній літературі можна зустріти інший термін, що позначає ту ж галузь людської діяльності, - Computer Science.

      Чіткого визначення терміну "інформація" не існує; є безліч варіантів, наведемо деякі з них.

      Визначення 1. Інформація є форма руху матерії.

      Визначення 2. Інформація - одна з трьох складових основ світобудови поряд з матерією та енергією.

      Визначення 3. Інформація є відображенням реального світу, це відомості, що один реальний об'єкт містить про інше реальному об'єкті.

      Згідно  з останнім визначенням, поняття  інформації зв'язується з певним об'єктом, властивості якого вона відображає.

      Інформація  про будь-якому матеріальному  об'єкті може бути отримана шляхом спостереження  за цим об'єктом, обчислювального  експерименту над ним або шляхом логічного висновку. У зв'язку з  цим інформацію поділяють на додосвідну, або апріорну, і послеопитную, або апостеріорного, отриману в результаті проведеного експерименту.

      Інформація  передається за допомогою повідомлень. Під повідомленням будемо розуміти різні засоби спілкування людей.

      Відповідність між повідомленням та інформацією не є взаємно однозначним. Для однієї і тієї ж інформації можуть існувати різні передавальні її повідомлення, які з'являються при додаванні повідомлення, що не несе ніякої додаткової інформації. Повідомлення, що передають одну і ту ж інформацію, утворюють клас еквівалентних повідомлень.

      У той же час одне й те саме повідомлення може передавати абсолютно різну  інформацію.

      Таким чином, одне й те саме повідомлення, по-різному інтерпретовано, може передавати різну інформацію. Правило інтерпретації може бути відомо лише обмеженому колу осіб; існують правила інтерпретації для спеціальних мов.

      Зв'язок між повідомленням та інформацією  особливо виразна в криптографії: ніхто сторонній не повинен зуміти витягти інформацію з переданого повідомлення, інакше це означало б, що він має в своєму розпорядженні "ключ".

      В життєвому сенсі під інформацією  ми розуміємо сукупність, що цікавлять нас відомостей, знань, набір даних і т. д. Інформація не може існувати без наявності джерела і споживача інформації. Основне джерело і споживач інформації - це людина, тому можна сказати, що існує стільки видів інформації, скільки органів чуття у людини.

      Інформацію  можна віднести до абстрактних понять. Однак ряд її особливостей наближає інформацію до матеріального світу. Інформацію можна отримати, записати, передати, продати, купити, вкрасти, знищити, врешті-решт, інформація може застаріти.  

1.2. Методи оцінки  та види інформації 

      При оцінці інформації розрізняють три  аспекти: синтаксичний, семантичний  і прагматичний.

      Синтаксичний  аспект пов'язаний зі способом подання інформації не залежно від її смислових і споживчих якостей і розглядає форми подання інформації для її передачі та зберігання (у вигляді знаків і символів). Даний аспект необхідний для виміру інформації. Інформацію, розглянуту тільки в синтаксичному аспекті, називають даними.

      Семантичний аспект передає смисловий зміст інформації і співвідносить її з раніше що була інформацією.

      Прагматичний  аспект передає можливість досягнення мети з урахуванням отриманої інформації.

      Види  інформації:

1. Наукова  інформація (найбільш повно відображає  об'єктивні закономірності природи,  суспільства і мислення);

2. Інформація  управління:

      а) виробнича, пов'язана з управлінням  людьми;

      б) технічна, пов'язана з управлінням  технічними об'єктами.

     Також класифікація інформації може проводитися  з таких підстав:

1. По  областях застосування:

      а) політична;

      б) технічна;

      в) педагогічна;

      г) фізична;

      д) економічна та ін;

2. За  призначенням:

      а) масова;

      б) спеціальна.  

1.3. Методи зберігання  та передачі інформації 

      Зберігання  та передача інформації здійснюються за рахунок перетворення інформації в зручну форму в залежності від  умов, в яких знаходяться джерело  і споживач інформації. Передача інформації може здійснюватися безпосередньо, а також за рахунок посилення  сигналу (рупор, локальна комп'ютерна мережа, письмова мова і т. д .) або ж шляхом перетворення сигналу та передачі його на далекі відстані (телефон, телеграф, радіо, телебачення, глобальні комп'ютерні мережі і т. д.).

      Зберігання  інформації здійснюється на довготривалих носіях: камінь, пергамент, шкіра, папір, магнітні носії, лазерні диски, сервери обчислювальних мереж і т. п. При цьому передача звільняється від гніту реального часу, стають можливими навіть повідомлення людини самої собі (нотатки на пам'ять). Таким чином, за рахунок використання "інструменту" зменшується навантаження на людську пам'ять. В даний час основним засобом зберігання інформації є персональний комп'ютер (ПК) та інші засоби обчислювальної техніки.

      Процедура зберігання інформації в ПК полягає в тому, щоб сформувати та підтримувати структуру зберігання даних в пам'яті комп'ютера. Сучасні структури зберігання даних повинні бути незалежні від програм, що використовують ці дані, і реалізовувати принципи повноти та мінімальної надмірності. Такі структури отримали назву "бази даних". Процедури створення структури збереження (бази даних), актуалізації, витягання і видалення даних виробляються за допомогою спеціальних програм, які називаються "системи управління базами даних".

      Процедура актуалізації даних дозволяє змінити значення даних, записаних в базі, або доповнити певний розділ, групу даних. Застарілі дані можуть бути видалені за допомогою відповідної операції.

      Процедура витягання даних необхідна для пересилання з бази даних необхідних відомостей або для перетворення, або для відображення, або для передачі по обчислювальної мережі.

      Зберігання  та передача даних тісно пов'язані  між собою, для виконання цих  процедур використовують мережеві інформаційні технології. Програми, призначені тільки для зберігання та передачі даних, носять назву "інформаційні сховища" і  являють собою комп'ютеризовані  архіви.  

1.4. Обробка інформації. Двійкова система  числення 

      Джерелами і носіями інформації можуть бути сигнали будь-якої природи: мова, музика, текст, показники приладів і т. д. Однак зберігання, передача і переробка  інформації в її природному фізичному  вигляді здебільшого незручна, а  іноді й просто неможлива. У таких  випадках застосовується кодування.

      Кодування - це процес встановлення взаємно однозначної відповідності елементам і словами одного алфавіту елементів і слів іншого алфавіту.

      Кодом називається правило, за яким зіставляються різні алфавіти і слова.

      Всю інформацію, що бере участь в електронному обчислювальному процесі, можна  розділити на оброблювану (дані) і  керуючу (програми).

      Процедура відображення – це перетворення інформації в вигляд, зручний для сприйняття людиною.

      Практично завжди основою кодування чисел  в сучасній ЕОМ є двійкова система  числення.

      Системою  числення називається спосіб запису чисел за допомогою обмеженої кількості символів (цифр).

      Позиційною системою числення називається система числення, при якій число, пов'язане з цифрою, залежить від місця, яке вона займає.  

1.5. Представлення інформації  в комп'ютері. Одиниці  виміру інформації 

      Комп'ютер може обробляти тільки інформацію, представлену в числовий формі. Вся  інша інформація для обробки на комп'ютері  повинна бути перетворена в числову  форму. Наприклад, щоб перевести  в числову форму музичний звук, можна через невеликі проміжки часу вимірювати інтенсивність звуку  на певних частотах, представляючи  результати кожного виміру в числовий формі.

      За  допомогою програм для комп'ютера  можна виконати перетворення отриманої  інформації, наприклад, накласти один на одного звуки різних джерел. Після  цього результат можна перетворити  назад у звукову форму.

      Аналогічним чином на комп'ютері можна обробити й текстову інформацію. При введенні в комп'ютер кожна буква кодується  певним числом, а при виведенні  на зовнішні пристрої для сприйняття людиною по цих числах будується  відповідне зображення літери.

      Біт - одиниця інформації, що представляє собою двійковий розряд, який може приймати значення 0 або 1.

      Байт - вісім послідовних бітів. В одному байті можна кодувати значення одного символу з 256 можливих (256 = 2⁸). Більш крупними одиницями інформації є наступні: 1 Кбайт = 2¹⁰ = 1024 байти; 1 Мбайт = 2²⁰ байт = 1024 Кбайта; 1 Гбайт = 2³⁰ байти і т.д. У них зазвичай вимірюється ємність запам'ятовуючих пристроїв.

     Комп'ютери  являють собою засоби обробки  та зберігання інформації. Для того щоб інформація перетворилася на дані, її треба зібрати, відповідним  чином підготувати і тільки після  цього ввести в ЕОМ, представивши у вигляді даних на машинних носіях. На етапах підготовки і введення інформації здійснюється процедура контролю - виявлення та усунення помилок. Зазвичай для контролю застосовують сукупність ручних і машинних методів, спрямованих  на виявлення помилок.  
 

  

 

 
 

      Методи  підрозділяються на візуальний (перед введенням в комп'ютер людина переглядає інформацію на наявність можливих помилок), логічний (інформація у міру введення в комп'ютер порівнюється з еталоном, правилами або раніше що була інформацією), і арифметичний (перевірка шляхом підрахунку контрольних сум, застосовується в бухгалтерії). Введення інформації здійснюється ручним способом з клавіатури або за допомогою сканера і програм розпізнавання. Програми розпізнавання діляться на програми оптичного розпізнавання, що розпізнають друкований текст, і інтелектуального - для розпізнавання рукописного тексту.