ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ ИНФОРМАЦИЯ- НАБОР СИМВОЛОВ, ГРАФИЧЕСКИХ ОБРАЗОВ ИЛИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, НЕСУЩИХ ОПРЕДЕЛЕННУЮ СМЫСЛОВУЮ НАГРУЗКУ. ИНФОРМАТИКА- НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ОБРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.

Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика" или другими словами автоматизированную обработку информации. Широко распространён также англоязычный вариант этого термина "Сomputer science", что означает буквально "компьютерная наука". В развитых странах большинство работающих заняты не в сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: "Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к экономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги."

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с: --разработкой, --созданием, --использованием, --материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, --организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Информатика научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её основные направления: --pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения; --теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации; --методы искусственного интеллекта, позволяющие создавать программы для решения задач, требующих определённых интеллектуальных усилий при выполнении их человеком (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.); --системный анализ, заключающийся в анализе назначения проектируемой системы и в установлении требований, которым она должна отвечать; --методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа; --средства телекоммуникации, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество; --разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, биологию, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Информационные технологии – это совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии исследуемого объекта, процесса или явления. Примерами наиболее впечатляющих реализаций информационных технологий могут служить: 1) АСУ – автоматизированные системы управления; 2) АСУ ТП – промышленные роботы; 3) АСНИ – автоматизированные системы научных исследований; 4) САПР – системы автоматизированного проектирования; 5) ГИС – географические информационные системы; 6) Медицинские диагностические системы – аппаратно- программные комплексы, применяемые для диагностики заболеваний человека. 7) Автоматизированные системы продажи билетов; 8) Системы автоматизированного ведения бухгалтерско-финансовой деятельности предприятий и организаций («1С Бухгалтерия», «Галактика») 9) Глобальная компьютерная сеть Internet объединяет сотни миллионов компьютеров в единую информационную систему.

Информатику обычно представляют состоящей из двух частей: --технические средства; --программные средства. Технические средства, то есть аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твёрдые изделия". Для программных средств выбрано слово Software (буквально "мягкие изделия"), которое подчёркивает равнозначность программного обеспечения и самого компьютера и вместе с тем подчёркивает способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться, развиваться. Программное обеспечение это совокупность всех программ, используемых компьютерами, а также вся область деятельности по их созданию и применению.

Помимо этих двух общепринятых ветвей информатики выделяют ещё одну существенную ветвь алгоритмические средства. Для неё российский академик А.А. Дородницин предложил название Brainware (от англ. brain интеллект). Эта ветвь связана с разработкой алгоритмов и изучением методов и приёмов их построения. Информационная система представляет собой массивы структурированных данных об объектах вместе с программно-аппаратными средствами их обработки. Под информационными процессами понимают процессы возникновения, передачи, преобразования и использования информации, направленные на достижение поставленной цели

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИЕМ (ВВОД) входной поток ПЕРЕДАЧА ОБРАБОТКА ВЫВОД выходной поток ХРАНЕНИЕ ПОИСК ГЕНЕРИРО-ВАНИЕ

Информация может существовать в самых разнообразных формах: в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий; в виде световых или звуковых сигналов; в виде радиоволн; в виде электрических и нервных импульсов; в виде магнитных записей; в виде жестов и мимики; в виде запахов и вкусовых ощущений; в виде хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Чтобы сообщение было передано получателю, необходим носитель информации. Сообщение, переданное с помощью носителя, называется сигналом. Сигналы делятся на дискретные (параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений) и непрерывные (параметр сигнала является непрерывной функцией от времени). дискретный сигнал непрерывный сигнал

достоверность; количество; полнота; ценность; своевременность; понятность; доступность; краткость; точность; и др. Характеристики информации

Информацию можно: создавать; передавать; воспринимать; иcпользовать; запоминать; принимать; копировать; формализовать; распространять; преобразовывать; комбинировать; обрабатывать; делить на части; упрощать; собирать; хранить; искать; измерять; разрушать; и др. Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Наряду с информацией используется термин данные. Данные –записанные наблюдения, которые только хранятся. Если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности, данные превращаются в информацию. Например, если записать цифры нескольких номеров телефонов – это данные, но если для них указать названия соответствующих организаций и их род деятельности, то это уже информация, которую можно использовать по назначению. Знания связаны с данными, основываются на них, но представляют результат мыслительной деятельности человека и обобщают его опыт, полученный в ходе выполнения какой-либо практической деятельности. Знания представляют собой закономерности предметной области, позволяющие решать задачи в этой области.

Существуют два подхода в измерении количества информации: вероятностный и объемный. Вероятностный подход развит американским математиком К. Шенноном, а объемный связан с двоичным представлением информации в ЭВМ. Iβ(α) = h(α) – hβ(α). вероятностный Определим количество информации, связанное с появлением любого символа русского языка в сообщении (33 буквы и знак «пробел»): h = log бит. объемный Информация измеряется количеством символов в сообщении. В разных системах счисления (с/с) один разряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения. В двоичной системе счисления единица измерения – бит (Bit – от английских слов Binary digit – двоичная цифра). В десятичной системе счисления единицей измерения является дит (десятичный разряд). Например, сообщение имеет объем 8 бит (в 2 с/с). Сообщение имеет объем 7 дит (в 10 с/с).

И числовая и символьная информация представляется в ЭВМ в виде последовательности нулей и единиц. Числовая информация при этом кодируется с использованием позиционных систем счисления. Система счисления – это способ представления чисел посредством цифр и соответствующие ему правила действий над числами. Системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. Знаки, используемые при записи чисел, называются цифрами. В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от ее положения в записи числа. Примером непозиционной системы счисления является римская система, использующая в качестве цифр буквы латинского алфавита: IVXLCDM

В римских числах цифры записываются слева направо в порядке убывания, в этом случае их значения складываются. Если же слева записана меньшая цифра, а справа большая, то их значения вычитаются. Например: VI = 5+1= 6 IV = 5-1 = 4 XCVIII = ( ) = 98 MMIII = =2003

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от ее позиции. Количество различных цифр, используемых для записи чисел, называется основанием позиционной системы счисления. В десятичной системе счисления число 777,77, например, включает цифру 7, представляющую сотни, десятки, единицы, десятые и сотые доли единицы: Число 10 является основой системы счисления (В = 10), определяемое количеством используемых в ней цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Для компактной записи числовых данных в ЭВМ используются системы счисления с основанием 2 n : двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная (соответственно, n = 1, n = 3, n = 4). Системы счисления с другими основаниями использовались ранее, например, цивилизацией майя – система счисления с основанием 20, в древнем Вавилоне – система счисления с основанием 60. Именно в соответствии с шестидесятеричной системой счисления час делится на 60 минут, а минута на 60 секунд. Позиции цифр в записи числа называются разрядами числа. Любое число в позиционной системе счисления записывается в виде 0,27 (10) = , р = 0; 3240 (10) = , р = 4

Перевод из одной системы счисления в другую 37 (10) = (2) 315 (10) = 473 (8)

В ЭВМ данные любого типа – числовые, символьные, графические, звуковые – представляются в двоичной системе счисления. Для компактного представления числовые данные записываются в восьмеричной или шестнадцатеричной системе счисления. Возможные цифры системы счисления с основанием В = 2, а i : 0, 1. Возможные цифры системы счисления с основанием В = 8, а i : 0, 1, 2, 3…,7. Возможные цифры системы счисления с основанием B = 16 – это цифры десятичной системы счисления 0, 1, 2, …, 9, а также буквы латинского алфавита a, b, c, d, e, f, соответственно, 10, 11, 12, 13, 14, (10) = af (16)

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ И ЕЕ ОБЪЕМ ЛЮБОЕ СООБЩЕНИЕ НА ЛЮБОМ ЯЗЫКЕ СОСТОИТ ИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СИМВОЛОВ- БУКВ, ЦИФР, ЗНАКОВ. Действительно, в каждом языке есть свой алфавит из определенного набора букв (например, в русском- 33 буквы, английском- 26, и т.д.). Из этих букв образуются слова, которые в свою очередь, вместе с цифрами и знаками препинания образуют предложения, в результате чего и создается текстовое сообщение. В ЭВМ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ 2 СИМВОЛА- НОЛЬ И ЕДИНИЦА (0 и 1), АНАЛОГИЧНО ТОМУ, КАК В АЗБУКЕ МОРЗЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТОЧКА И ТИРЕ.

ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО ИЗ ДВУХ СИМВОЛОВ-0 ИЛИ 1, НАЗЫВАЕТСЯ 1 БИТ (англ. binary digit- двоичная единица). 1 бит- минимально возможный объем информации. Он соответствует промежутку времени, в течение которого по проводнику передается или не передается электрический сигнал, участку поверхности магнитного диска, частицы которого намагничены в том или другом направлении, участку поверхности оптического диска, который отражает или не отражает лазерный луч, одному триггеру, находящемуся в одном из двух возможных состояний. Итак, если у нас есть 1 бит, то с его помощью мы можем закодировать один из двух символов- либо 0, либо 1. Если же есть 2 бита, то из них можно составить один из четырех вариантов кодов: 00, 01, 10, 11. Если есть 3 бита- один из восьми: 000, 001, 010, 100, 110, 101, 011, 111.

Закономерность очевидна: 1 бит- 2 варианта, 2 бита- 4 варианта, 3 бита- 8 вариантов; 4 бита- 16 вариантов, 5 бит- 32 варианта, 6 бит- 64 варианта, 7 бит- 128 вариантов, 8 бит- 256 вариантов, 9 бит- 512 вариантов, 10 бит варианта, N бит - 2 в степени N вариантов. В обычной жизни нам достаточно стандартных символов (больших и маленьких русских и латинских букв, цифр, знаков препинания, арифметических действий и т.п.). Если каждому из них будет соответствовать свой код из нулей и единиц, то 7 бит для этого будет недостаточно (7 бит позволят закодировать только 128 различных символов), поэтому используют 8 бит. ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОГО ПРИВЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКУ СИМВОЛА В ЭВМ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ 8 БИТ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 РАЗЛИЧНЫХ СИМВОЛОВ.

СТАНДАРТНЫЙ НАБОР ИЗ 256 СИМВОЛОВ НАЗЫВАЕТСЯ ASCII ( произносится "аски", означает "Американский Стандартный Код для Обмена Информацией"- англ. American Standart Code for Information Interchange). ОН ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ РУССКИЕ И ЛАТИНСКИЕ БУКВЫ, ЦИФРЫ, ЗНАКИ ПРЕПИНАНИЯ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ И Т.П. КАЖДОМУ СИМВОЛУ ASCII СООТВЕТСТВУЕТ 8-БИТОВЫЙ ДВОИЧНЫЙ КОД, НАПРИМЕР: A , B , C , D ,

ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО СИМВОЛА ASCII НАЗЫВАЕТСЯ 1 БАЙТ. 1 БАЙТ = 8 БИТ. Остальные единицы объема информации являются производными от байта: 1 КИЛОБАЙТ (1 КБ)= 1024 БАЙТА И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО ПОЛОВИНЕ СТРАНИЦЫ ТЕКСТА, 1 МЕГАБАЙТ (1 МБ) = 1024 КИЛОБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 500 СТРАНИЦАМ ТЕКСТА, 1 ГИГАБАЙТ (1 ГБ)= 1024 МЕГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ, 1 ТЕРАБАЙТ (1 ТБ)= 1024 ГИГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2000 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ. Обратите внимание, что в информатике смысл приставок кило-, мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ ИЗМЕРЯЕТСЯ В БОДАХ. 1 БОД = 1 БИТ/СЕК. В частности, если говорят, что пропускная способность какого- то устройства составляет 28 Килобод, то это значит, что с его помощью можно передать по линии связи около 28 тысяч нулей и единиц за одну секунду. 28 kbps (bps) – современное обозначение, либо 28 кбит/с.

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА РАСТРОВАЯ ГРАФИКА (ПИКСЕЛЬНАЯ) ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ С ПОМОЩЬЮ ОПРЕДЕЛЕННОГО ЧИСЛА БИТ КОДИРУЕТСЯ ЦВЕТ КАЖДОГО МЕЛЬЧАЙШЕГО ЭЛЕМЕНТА ИЗОБРАЖЕНИЯ - ПИКСЕЛА. Изображение представляется в виде большого числа мелких точек, называемых пикселами. Каждый из них имеет свой цвет, в результате чего и образуется рисунок, аналогично тому, как из большого числа камней или стекол создается мозаика или витраж, При использовании растрового способа в ЭВМ под каждый пиксел отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц). Например, если битовая глубина равна 1, т.е. под каждый пиксел отводится 1 бит, то 0 соответствует черному цвету, 1 -белому, а изображение может быть только черно-белым. Если битовая глубина равна 2, т.е. под каждый пиксел отводится 2 бита, 00- соответствует черному цвету, 01- красному, 10 - синему, 11- черному, т.е. в рисунке может использоваться четыре цвета. Далее, при битовой глубине 3 можно использовать 8 цветов, при и т.д. Поэтому, графические программы позволяют создавать изображения из 2, 4, 8, 16, 32, 64,..., 256, и т.д. цветов.

1 Бит 2 оттенка 8 Бит 256 оттенков 32 Бита 4, оттенков 4 Бита 16 оттенков РАСТРОВАЯ ГРАФИКА ОСНОВНЫМ НЕДОСТАТКОМ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ ПАМЯТИ, ТРЕБУЕМЫЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ В ПАМЯТИ ЭВМ СОХРАНЯЕТСЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КАЖДОГО ГРАФИЧЕСКОГО ПРИМИТИВА- ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (НАПРИМЕР, ОТРЕЗКА, ОКРУЖНОСТИ, ПРЯМОУГОЛЬНИКА И Т.П.), ИЗ КОТОРЫХ ФОРМИРУЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ. В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ОТРИСОВКИ ОКРУЖНОСТИ ДОСТАТОЧНО ЗАПОМНИТЬ ПОЛОЖЕНИЕ ЕЕ ЦЕНТРА, РАДИУС, ТОЛЩИНУ И ЦВЕТ ЛИНИИ. ОСНОВНОЙ СФЕРОЙ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ ОТРИСОВКА ЧЕРТЕЖЕЙ, СХЕМ, ДИАГРАММ И Т.П. Файлы *.bmp, *.pcx, *.gif, *.msp, *.img и др. соответствуют форматам растрового типа, *.dwg, *.dxf, *.pic и др. - векторного.

Информационные системы являются человеко-машинными системами и обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск и выдачу информации, которая необходима пользователю для принятия решений. В качестве технического средства переработки информации, как правило, предполагается персональный компьютер.