Тема лекции: «Базовые понятия информатики»

Термин «Информатика» Термин информатика введен в обращение в 1960-х годах во Франции для обозначения области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Термин образовался путем слияния французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и означает информационная автоматика, или автоматизированная обработка информации. Следует заметить, что в англоязычных странах термину информатика соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике). Информатика в настоящее время - это и отрасль хозяйства страны, и фундаментальная наука, и прикладная дисциплина, занимающаяся изучением средств и методов сбора, хранения, передачи, обработки и использования разнообразной информации с применением компьютеров.

Термин «Информация» В законе РФ Об информации, информатизации и защите информации (от ФЗ) дается следующее определение термина информация – это «… сведения о лицах, предметах, фактах, событиях и процессах независимо от способа их представления». Объединяя общенаучную и нормативно-правовую трактовки понятия информации, получим следующее определение понятия информации - как изменение объема и структуры знания о некоторой предметной области (лица, предметы, факты, события, явления, процессы) воспринимающей системой независимо от формы и способа представления знания.

Понятие «Количество информации» Понятие количества информации. В соответствии с положениями общей теории информации в качестве эталона меры для нее выбирается некоторый абстрактный объект, который может находиться в одном из двух состояний (например, включен/выключен, да/нет, 0/1 и т. п.), или, как еще говорят, бинарный объект. Говорят, что такой объект содержит информацию в 1 бит (от англ. binary digit). Безусловно, данный метод измерения информации во многом был предопределен возможностями ее хранения в различных технических устройствах. От бита как наименьшей меры количества информации происходят производные единицы: 1 байт = 8 бит, 1 килобайт (Кбайт) = 2 10 = 1024 байт, 1 мегабайт (Мбайт) = 2 20 байт, 1 гигабайт (Гбайт) = 2 30 байт, 1 терабайт (Тбайт) = 2 40 байт, 1 петабайт (Пбайт) = 2 50 байт…

Термин «Данные» Следующим важным понятием является данные. От информации данные отличаются конкретной формой представления. Данные могут рассматриваться как признаки или записанные наблюдения, которые по каким-то причинам не используются, а только хранятся. В том случае, если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию. Поэтому информацией являются используемые данные.

Термин «Информационная технология» Информационная технология – процесс, использующий средства и методы сбора, хранения, обработки первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Цель информационной технологии – производство качественно новой информации для анализа её человеком и принятия на его основе решения. Принятие решения – акт целенаправленного воздействия на объект управления, основанный на анализе ситуации, определении цели и разработке программы достижения этой цели.

Термин «Информационная система» Информационная система – объединение средств и методов сбора, хранения, обработки и использования информации в интересах достижения поставленной цели. Современная информационная система – это система, основанная на использовании компьютеров и средств телекоммуникаций. Другое равнозначное определение: Информационная система – это среда для реализации информационных технологий.

Тема лекции: «Представление чисел в компьютере»

Системы счисления, применяемые в компьютерах Система счисления ОснованиеЦифры Двоичная2 0, 1 Восьмеричная80,1,2,3,4,5,6,7 Десятичная100,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Шестнадцатеричная16 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F

Полезно запомнить соответствия: Система счисления ДесятичнаяДвоичнаяВосьмеричнаяШестнадцатеричная A B C D E F

Поставим вопрос: Сколько значений можно представить в n двоичных разрядах? Очевидно, в 1 разряде 2 значения (0 или 1); в 2 разрядах – 4 (00, 01, 10, 11), в 3 разрядах 8 (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). В общем случае в n разрядах можно представить 2 n значений. При этом максимально представимое целое будет равно (2 n -1). В связи с этим следует запомнить следующие соотношения: 2 0 =1, 2 1 =2, 2 2 =4, 2 3 =8, 2 4 =16, 2 5 =32, 2 6 =64, 2 7 =128 и 2 8 = Таким образом, в 1 байте можно представить 256 значений (от 0 до ). Если же требуется представить число со знаком, для которого выделяется 1 старший разряд (0 это +, 1 это - ), то в байте можно представить максимум (2 7 -1), т.е , и минимум

Примеры вопросов на экзамене Вопрос 1: сколько двоичных разрядов необходимо для представления десятичного числа 33? Рассуждаем так: в 5 разрядах максимум – 31 (2 5 -1), в 6 разрядах соответственно 63 (2 6 -1). Ответ: 6 разрядов (с запасом).

Примеры вопросов на экзамене Вопрос 2: сколько двоичных разрядов необходимо для представления десятичного числа со знаком «-99»? Рассуждаем так: для представления модуля числа 99 требуется 7 разрядов ( = 63 < 99 < 127 = ). Плюс один разряд на знак. Итоговый ответ: 8 бит.

Поставим вопрос: Сколько максимум десятичных цифр (m) можно представить в n двоичных разрядах? Используем очевидные равенства: 10 m = 2 n Log 10 (10 m ) = Log 10 (2 n ) m = n*Log 10 (2) m = n*0,301

Примеры вопросов на экзамене Вопрос 3: сколько максимум десятичных цифр можно представить в разрядной сетке из 24-х двоичных разрядов (типовой разрядной сетке для представления мантиссы – значащей части числа режима с плавающей точкой)? Ответ: максимум 7 десятичных цифр (m= 24*0,301 = 7,224 > 7 и < 8).

Тема лекции: «Типы данных и их структуры»

Типы данных в компьютере: 1.Числовой (арифметический) чаще в виде числа с двойной точностью с представлением до 17 десятичных цифр. 2.Текстовый (строковый, символьный) с представлением в основном по правилу «1 символ – 1 байт» с использование нескольких кодировочных таблиц (ASCII – для англоязычных текстов, Windows-1251, KOI8-R, UTF-8 и пр. – для русскоязычных текстов). 3.Логический (boolean), в котором представляются всего 2 числа-цифры: истинно (true) и ложно (false). 4.«Дата/Время» с представлением значения в виде неправильной дроби, где целая часть – это номер дня (чаще, начиная с ), а дробная часть – время суток. 5.Графический в трёх основных видах: растровый, векторный и 3D- формата. 6.Звуковой в двух разновидностях: цифровой и MIDI. 7.Видео в различных форматах файлов (MPEG-2, MPEG-4, 3GPP, VC-1, AVI).

Структуры данных 1.Одномерный массив (вектор) – конечное упорядоченное множество данных одного и того же типа. 2.Двумерный массив (матрица) – это вектор, каждый элемент которого в свою очередь является вектором. 3.Многомерный массив - это вектор, каждый элемент которого является вектором, каждый элемент которого является вектором и т.д. Размерность массива – это количество его измерений, которое равно числу индексных выражений при ссылке на элементы массива. 4.Запись (англ. record), кортеж, строка в таблице – упорядоченное конечное множество элементов в общем случае различных типов. Элементы записи – поля, реквизиты, атрибуты, которым присваиваются уникальные имена. 5.Таблица – конечное множество записей (строк), имеющих одну и ту же структуру. 6.База данных - в общем случае набор из нескольких взаимосвязанных таблиц (применительно к базам данных реляционного типа; см. тему лекций «Системы управления базами данных»).

Тема лекции: «Основные логические операции»

Отношение, как логическое выражение Синтаксис отношения: где – выражения любого совместимого типа; - один из 6-ти знаков:, >=, =, (неравно). Первоначально вычисляются выражения, а затем производится сравнение полученных значений. Результат сравнения – логическое значение («истинно» или «ложно»).

Логическое сложение, ИЛИ, OR, дизъюнкция, V Х1Х2Х1 OR Х

Логическое умножение, И, AND, конъюнкция, & Х1Х2 Х1 AND Х

Исключающее ИЛИ, XOR, сложение по модулю 2 Х1Х2Х1 XOR Х

Импликация, IMP Х1Х2Х1 IMP Х

Стрелка Пирса,, ИЛИ-НЕ Х1Х2 Х1 Х

Штрих Шеффера, |, И-НЕ Х1Х2 Х1 | Х

Отрицание, инверсия, НЕ, NOT ХNOT Х 01 10