Тема 1.2. Основные сведения об информации и информационных процессах

Поскольку понятие информатики как науки тесно связано с понятием информации, рассмотрим основные концепции, раскрывающие сущность информации.

Информация - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности.

Термин информация имеет латинское происхождение и в переводе на русский язык означает «сведения о чем - то».

Клод Шеннон, американский ученный, заложивший основы теории информации – науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приемом, преобразованием и хранением информации, - рассматривает информации как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Первая концепция это концепция количественного измерения информации (концепция Клода Шеннона) определяет количество информации в сообщении как меру изменения неопределенности (энтропии) состояния системы, к которой относится это сообщение. Количество информации в том или ином сообщении зависит от вероятности, неожиданности его содержания: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. Этот подход послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений для вычислительной техники и технике связи. Смысловую сторону информации он не учитывает.

При таком понимании информация – это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.

Вторая концепция рассматривает информацию на основе синтаксического подхода. Эта концепция связывает информацию с формой ее представления. Появление этой концепции связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Количество информации при этом измеряется объемом, то есть количеством знаков.

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, «отец» кибернетики.

Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Третья концепция основана на семантическом подходе (семантика – изучение текста с точки зрения смысла), при котором информация трактуется как знание с учетом его содержания.

Четвертая концепция основана на прагматическом (потребительском) подходе, то есть связывает количество информации с ее полезностью. Согласно этой концепции представляет интерес не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления. Иными словами, информация – это действующая, полезная, «работающая» часть знаний и данных.

Данные (data) – это информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека.

Данные могут быть представлены в виде текста (цифры, буквы, служебные символы), графики и т.д.

Знания – это информация, на основании которой, путем логических, рассуждений могут быть получены определенные выводы.

Данные, представленные в виде экономических параметров, называют в информатике экономической информацией.

Экономическая информация - это совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере.

К экономической информации относятся сведения, которые циркулируют в экономической системе, в процессах производства, материальных ресурсах, процессах управления производством, финансовых процессах, а так же сведения экономического характера, которыми обмениваются различные системы управления.

Свойства экономической информации.

Полнота информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия для принятия правильного управленческого решения состав.

Доступность информации для ее восприятия при принятии управленческого решения обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования

Своевременность информации определяется возможностью ее использования при принятии управленческого решения без нарушения установленной процедуры и регламента. Таким образом, своевременной является информация, поступающая на тот или иной уровень управления не позже заранее назначенного момента времени.

Точность информации определяется степенью близости отображаемого информацией параметра управления и истинного значения этого параметра.

Устойчивость - это свойство информации реагировать на изменение исходных данных, сохраняя необходимую точность.

Достоверность информации определяется ее свойством отображать реально существующие объекты с необходимой точностью.

Ценность информации - это комплексный показатель ее качества, мера количества информации на прагматическом уровне.

Избыточность - это свойство, полезность которого человек ощущает очень часто, как качество, которое позволяет ему меньше напрягать свое внимание и меньше утомляться. Видеоинформация имеет избыточность до 90-99%, что позволяет нам рассеивать внимание и отдыхать при просмотре кинофильма.

Представление информации ПК. Информация в компьютере кодируется в двоичной или в двоично-десятичной системе счисления.

Система счисления (СС)– это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами. В зависимости от способа изображения чисел, системы счисления делятся: непозиционные и позиционные СС.

Особенность непозиционной СС заключается в том, что численное значение каждой цифры не зависит от занимаемой ею позиции, а определяется самим символом (цифрой).

В непозиционной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их положения в числе, то есть каждый символ означает десять единиц. Примером непозиционной системы счисления:IX, IV, XV и т.д.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции (разряда) в последовательности цифр, изображающих число.

В общем случае в системе счисления с основание P запись числа Аp производится следующим образом:

Ap=A_n·Pⁿ+…+A₀·P⁰+A_-1·P^-1+…+A_-m·P^-m

где n+1 – число целых разрядов, m – число дробных разрядов, коэффициенты a_i являются цифрами, принадлежащими алфавиту системы счисления с основанием P.

Число 5341₁₀ в десятичной системе будет выглядеть следующим образом 5341₁₀=5•10³+3•10²+4•10¹+1•10⁰ .

Как видно из примера, число в позиционных системах счисления записывается в виде суммы числового ряда степеней основания (в данном случае 10), в качестве коэффициентов которых выступают цифры данного числа. Наряду с десятичной системой счисления используются: восьмеричные, шестнадцатеричные и двоичные систем счисления.

Запись числа в какой-либо системе исчисления с основанием p означает сокращенную запись выражения.

A_n-1·P_n-1+A^n-2·P^n-2+…+A₁·P¹+A₀·P⁰+A_-1·P^-1+…+A_-m·P^-m (1)

где A_i – цифра системы счисления; n и m – число целых и дробных разрядов соответственно.

Системы счисления с основанием 2^n. Такие системы счисления легко переводятся в двоичную систему счисления и обратно. В таблице 1 представлены целые числа от 0 до 7 для десятичной, двоичной и восьмеричной системы счисления.

Таблица 1

Связь двоичной и восьмеричной систем

p=10	0	1	2	3	4	5	6	7
p=2	000	001	010	011	100	101	110	111
p=8	0	1	2	3	4	5	6	7

Незначащие нули для двоичных чисел от 000 до 011 приведены здесь для пересчета чисел из восьмеричной системы в двоичную систему счисления. Например, перевести число 513₍₈₎ в двоичную систему счисления следует заменить каждый разряд восьмеричного числа триадой (тройкой) двоичных чисел. Получим: 513₍₈₎=101001011_2.

В таблице 2 представлены целые числа от 0 до 15 для десятичной, двоичной и шестнадцатеричной системы счисления.

Незначащие нули для двоичных чисел от 0000 до 0111 приведены для перевода чисел из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную систему счисления.

Таблица 2

Связь двоичной и шестнадцатеричной систем

p=10	0	1	2	3	4	5	6	7
p=2	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111
p=16	0	1	2	3	4	5	6	7

p=10	8	9	10	11	12	13	14	15
p=2	1000	1001	1010	1011	1100	1101	1110	1111
p=16	8	9	A	B	C	D	E	F

Например, для перевода числа В3₍₁₆₎ в двоичную систему счисления следует заменить каждый разряд шестнадцатеричного числа тетрадой (четверкой) двоичных чисел. Получим: В3₁₆=10110011₂

Для перевода шестнадцатеричного числа в восьмеричное число и наоборот целесообразно использовать двоичную систему. Например, для перевода числа 72A₁₆ = 11100101010₂ . Для этого выделим триады двоичных чисел, начиная с младшего разряда единиц 11'100'101'010₂ и заменим их восьмеричными числами таблицы 1 « 3452₈ «_. Таким образом, 72A₁₆ = 3452₈

Измерение и кодирование информации. В качестве единицы информации принят  один  бит    (англ. bit — binary digit — двоичная цифра). Итак, бит в теории информации – это такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знания в два раза.

В вычислительной технике и теории цифровой связи битом называют значение двоичного разряда памяти компьютера, необходимого для хранения одного из двух знаков «0» и «1», используемых для внутри машинного представления данных и команд.

Двоичное число, соответствующее событию (сообщению), называют кодом этого события.

Институт стандартизации США (American National Standart Institute – ANSI) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange –американский стандартный код для обмена информацией), в которой закреплены две таблицы кодирования: базовая и расширенная. Базовая таблица определяет значения кодов от 0 – 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Коды 0 - 32 базовой таблицы отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков и которые не выводятся ни на экран, ни на устройства печати.

Коды 32 – 127 соответствуют кодам символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

В СССР действовала система кодирования КОИ – 7 (семизначный код обмена информацией), но поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» в расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов от 128 – 255.

Кодировка символов русского языка Windows – 1251 ,была введена корпорацией Microsoft. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ – 8 (восьмизначный код обмена информацией). На базе этой кодировки ныне действую кодировки КОИ – 8 – Р (русская) и КОИ – 8 – У (украинская). КОИ – 8 является стандартной в сообщениях электронной почты и телеконференций.

В связи с большим разнообразием систем кодирования текстовых данных, действующих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных – это одна из распространенных задач информатики.

Если кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет больше. Универсальной системой UNICODE называется система, основанная на 16- разрядном кодировании символов. Шестнадцать разрядов обеспечивают уникальные коды для 65 536 различных символов.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, важно унифицировать их форму представления. Для этого используется кодирование, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа.

Поскольку возможны различные формы представления символьной информации, то существуют специальные алгоритмы ее преобразования из одной знаковой системы в другую. Такие преобразования получили название кодирование. Результат преобразования называется кодом. Обратные операции называются декодированием.

Процесс перевода информации из одной знаковой системы в другую называется кодированием информации.

Во многих случаях используется 16-разрядное, 24-разрядное,32-разрядное кодирование.

Удвоенное слово представляет собой группу из 4 взаимосвязанных байтов (32 разряда).

Расширенное слово – группу из 8 байтов (64 разряда).

Словом называется группа из 16 взаимосвязанных бит (двух взаимосвязанных байтов).

Для кодирования текста каждому символу алфавита сопоставляется целое число (порядковый номер), кодирование которого было рассмотрено выше.

Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов, то есть всех символов английского и русского алфавитов, строчных, прописных, знаков препинания, символов основных арифметических действий и специальных символов.

Единицы измерения количества информации. Элементарная единица количества данных, которая может представлять только 1 или 0 , называется битом (от bit = binary digit – двоичная цифра).

В информатике - это самая маленькая единица измерения количества информации. Например: Двоичные числа 01 и 10101 несут соответственно 2 и 5 бит информации.

Восьмиразрядное двоичное число несет 8 бит информации. Такое количество информации называется байт (byte). Это более крупная единица измерения информации. Байт позволяет закодировать уже не два, а 256, т.е. 2⁸ состояний. В персональном компьютере одним байтом кодируется один символ – буква, цифра, знак.

В соответствии с Американский стандартным кодом для обмена информацией (кодом ASCII), каждый символ представляется байтом и имеет свой код. Кодирование всех букв и символов достаточно 8 бит (возможны 256 комбинаций из «0»и «1»).

В современных ЭВМ используются более крупные единицы измерения информации:

1 Килобайт (Кбайт) = байт = 1024 байт

1 Мегабайт (Мбайт) = байт = 1024 Кбайт = 1048576 байт

1 Гигабайт (Гбайт) = байт =1024 Мбайт = 1073741824 байт

1 Терабайт (Тбайт ) = байт = 1024Гбайт = 1099511627776 байт.

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.