1 Основные понятия и определения информатики. Краткая история развития информатики. Цель и задачи курса «Информатика» Информация (от латинского informatio. - презентация

1 1 Основные понятия и определения информатики. Краткая история развития информатики. Цель и задачи курса «Информатика» Информация (от латинского informatio – разъяснение, изложение, осведомленность) – одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т.п. В широком смысле «информация» - это отражение реального мира, в узком смысле -это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

2 2 Общая схема передачи информации

3 3 Сообщение от источника к приемнику передается в материально-энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигналы и т.д.). Человек воспринимает сообщения посредством органов чувств. В технике приемники информации воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. В обоих случаях с приемом информации связано изменение во времени какой-либо величины, характеризующей состояние приемника. В этом смысле информационное сообщение можно представить функцией x(t), характеризующей изменение во времени материально- энергетических параметров физической среды, в которой осуществляются информационные процессы.

4 4 Сигналы Сигнал есть средство перенесения информации в пространстве и времени. Параметры сигнала, изменяемые во времени в соответствии с передаваемым сообщением, называются информативными. Если x(t) = const, то имеется только один информативный параметр – уровень. При использовании гармонических электрических колебаний информативными могут стать такие параметры, как амплитуда, частота, фаза. Колебания подразделяют на детерминированные и случайные. Детерминированными называют колебания, которые точно определены в любые моменты времени.

5 5 В зависимости от структуры информационных параметров сигналы подразделяются на дискретные, непрерывные и дискретно-непрерывные. Сигнал считают дискретным по данному параметру, если число значений, которое может принимать этот параметр, конечно (или счетно). Если множество значений параметра образует континуум, то сигнал считают непрерывным по данному параметру. Сигнал, дискретный по одному параметру и непрерывный по другому, называют дискретно-непрерывным.

6 6 непрерывная функция непрерывного аргумента, например непрерывная функция времени (рис. 1.1, а); непрерывная функция дискретного аргумента, например функция, значения которой отсчитываются только в определенные моменты времени (рис. 1.1, б); дискретная функция непрерывного аргумента, например функция квантованная по уровню (рис. 1.1, в); дискретная функция дискретного аргумента, например функция, принимающая одно из конечного множества возможных значений (уровней) в определенные моменты времени (рис. 1.1, г).

7 7 Гармонические сигналы. S c = S cos(ωt + φ), Здесь S – амплитуда, ω – круговая частота (ω = 2 f, f - частота), φ – фаза гармонического колебания. Модулированные колебания. Амплитуда, частота и фаза являются информативными параметрами гармонического сигнала. Соответственно различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию S ам = S(t) cos(ω 0 t + φ 0 ) – амплитудная модуляция S чм = S 0 cos(ω(t) t + φ 0 ) – частотная модуляция S фм = S 0 cos(ω 0 t + φ(t) )– фазовая модуляция

8 8 Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – это машина, оперирующая информацией, представленной в виде непрерывных изменений некоторых физических величин: сила тока электрической цепи, угол поворота вала, скорость и ускорение движения тела и т.д. Процессы описываются уравнениями и моделируются. Цифровая вычислительная машина (ЦВМ) – машина, оперирующая информацией, представленной в дискретном виде. В настоящее время разработаны методы численного решения многих видов уравнений, что дало возможность решать на ЦВМ различные уравнения и задачи с помощью набора простых арифметических и логических операций. Поэтому, если АВМ обычно предназначаются для решения определенного класса задач, то ЦВМ, как правило, являются универсальными вычислительными средствами.

9 9 Свойства информации: внутренние и внешние. Внутренние свойства – это свойства, органически присущие объекту. Для информации – это количество информации и ее внутренняя организация (структура) (различают линейную, иерархическую и табличную структуры). Внешние свойства – это свойства, характеризующие поведение объекта при взаимодействии с другими объектами. Для информации можно указать три объекта взаимодействия: источник информации, приемник информации (ее потребитель) и объект (или явление), которые данная информация отражает. В связи с этим к внешним свойствам информации можно отнести: для взаимоотношения «информация-потребитель» релевантность – способность информации соответствовать нуждам (запросам) потребителя;

10 10 полнота – свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображаемый объект и/или процесс; своевременность – способность информации соответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени; достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок; доступность – свойство информации, характеризующее возможность ее получения данным потребителем; защищенность – свойство, характеризующее невозможность несанкционированного использования или изменения; эргономичность – свойство, характеризующее удобство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя; для взаимоотношения «информация-объект/явление» адекватность – свойство информации однозначно соответствовать отражаемому объекту или явлению;

11 11 Слово «информатика» происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Information (информация) и Automatique (автоматика), что выражает ее суть как науки об автоматической обработке информации. Кроме Франции термин «информатика» используется в ряде стран Восточной Европы. В странах Западной Европы и США используется другой термин – Computer Science (наука о средствах вычислительной техники). Информатика как наука стала развиваться с середины прошлого столетия, что связано с появлением ЭВМ и начинающейся компьютерной революцией. Всю историю информатики принято разбивать на два больших этапа: предыстория и история.

12 12 Предистория имеет несколько этапов. Начальный этап предистории - освоение человеком развитой устной речи. Язык стал социальным средством хранения и передачи информации. Второй этап – возникновение письменности. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность и как средство для передачи информации. В этот же период возникло понятие числа, люди пользовались при этом той или иной системой счисления. Третий этап – книгопечатание, которое можно смело назвать первой информационной технологией. Книги можно печатать целыми тиражами, следовательно, увеличиваются и возможности хранения информации, также повышается доступность информации и точность ее воспроизведения.

13 13 Четвертый и последний этап предыстории связан с успехами точных наук (прежде всего математики и физики). На этом этапе возникли такие мощные средства связи, как радио, телефон и телеграф, к которым потом добавилось и телевидение. Кроме средств связи появились новые возможности по получению и хранению информации – фотография и кино, запись информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски). С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, начало ее истории. Информатика долгое время рассматривалась как часть математики и развивалась усилиями математиков. Это объясняется тем, что явления и процессы часто удается описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и т.д. Описание явления или процесса с помощью понятий математики часто называют математической моделью этого явления или процесса.

14 14 Благодаря бурному развитию вычислительной техники информатика выделилась в отдельную науку. Этому способствовало и такое важное свойство современной вычислительной техники, как единая двоичная форма представления обрабатываемой и хранимой информации. Т.к. первые ЭВМ использовались в основном для числовых расчетов, то и под наукой «информатика» понималась наука о вычислениях. На сегодняшний день информатика представляет собой научно-техническую дисциплину, которая все время находится в стадии интенсивного развития. На сегодня можно сказать, что: Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

15 15 Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией. Для направлений и специальностей, в которых информатика – непрофилирующая дисциплина, целью изучения является изложение фундаментальных понятий об информации, методах ее получения, хранения, обработки и передачи. В соответствии с требованиями Государственных образовательных стандартов (ГОС) высшего профессионального образования студенты технических направлений и специальностей в результате изучения курса «Информатика» должны: знать и уметь использовать: базовые понятия информатики и вычислительной техники; предмет и основные методы информатики;

16 16 историю развития информатики и вычислительной техники; азы программирования; принцип и работу технических и программных средств; закономерности протекания информационных процессов в искусственных системах (в том числе в системах управления); иметь опыт: использования возможностей вычислительной техники и программного обеспечения; иметь представление: об информатике как особом способе познания мира; об информатизации общества.