1. Предмет и задачи информатики как науки о методах обработки информации с использованием ЭВМ. Место информатики в системе наук.

Информатика занимается вопросами сбора, обработки, хранения, поиска и передачи информации с помощью ЭВМ и компьютерных сетей.

-учебная дисциплина, которая занимается вопросами обучения по всем разделам информатики, чтобы каждый ученик обладал элементами информационной культуры.

Кратко: Информатика - Информация+ЭВМ

В информатику входят (составляющие): теоретические основы информатики, численные методы, программирование, программное обеспечение, компсети, искусственный интеллект.

Курс информатики (как общеобр. курс) рассматривается в новом стандарте в двух аспектах: I аспект – системно-информационная картина мира, общие информационные закономерности строения и функционирования самоуправляющих систем. II аспект – методы и средства получения, обработки, передачи, хранения и использования информации, решение задач с помощью компьютера.

Информатика как наука выполняет следующие функции:

1. Формирование основ научного мировоззрения.

2. Развитие мышления учащихся.

3. подготовка школьников к практической деятельности, труду, продолжению образования.

Общими целями, стоящими перед курсом информатики, являются:

• формирование и развитие научных и технологических ЗУН, необходимых для использования информационных технологий.

• формирование умений использования компьютера и программного обеспечения для решения практических задач.

Задачи изучения информатики:

1. начальная школа (формирование мировоззрения в соответствии с системно- информационной картиной мира; формирование навыков учебной деятельности с использованием ЭВМ; формировании потребности в использовании компов)

2. основная средняя школа – моделирование технологии (формирование навыков работы с информацией; поддержание мотивации использования компьютеров в учебной деятельности, умение передавать информацию с помощью электронной почты)

3. полная средняя школа (подготовка к профессиональной деятельности)

Место информатики в системе наук:

Информатика имеет тесную связь с другими науками (базируется на фундам-х науках): философией (мировоззренческий подход изучения системно-информационной картины мира); филологией (изучение текстовых редакторов); математикой и физикой (комп. модел-ние); живописью и графикой (изучение графических редакторов, мультимедиа); русским языком (грамматика, синтаксис); логикой (мышление); психологией (восприятие, мышление, коммуникация); педагогикой (МПИ); биологией (биологические с/управляемые системы), химия, лингвистика, системный анализ.

Инф-ка изучает инф-ионные процессы (объект инф-ки), фундаментальная наука (имеет свой предмет исследования – обшие закономерности, свойственные информационным процессам).

ИКТ - процессы обработки, передачи, хранения информацции на основе использования средств ВТ (Н-р: прогр-ие, моделир-ие, сетевые технологии)

Средства ИКТ - программные и аппаратные системы, реализующие ИКТ.

На современном этапе научного познания информацию рассматривают как 1 из 3-х сущностей: вещество, энергия, материя(инф-ия ?). Информатика как наука претендует на фундаментальность знаний, т.е. объект и предмет исследования имеет значение и получает отражение во многих областях научного знания.

Информационные технологии совершенствуют методы научного познания. Например, обобщение – Internet, анализ – БД, системы организаций информации – электронные таблицы, гипертекст, методы обработки информации – текстовые редакторы.

2. Понятие информации. Виды информационных процессов.

Термин информация является основным понятием науки информатики, которая определяется как ввод, переработка, хранение, вывод и передача информации с помощью ЭВМ. Информация – не материя, не вещество, но ее можно услышать, увидеть, прочитать.

Информация – это сообщение о состоянии и свойствах объекта, явления, процесса, это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые мозгом человека или техническим устройством. Виды инф-ии: синтактическая (весь получаемый объем инф-ии), прагматическая (применяемая в практике) и семантическая (новая и понимаемая инф-ия).

Свойства информации:

1. объективность – это понятие является относительным. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается.

2. полнота – характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся.

3. достоверность – если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, то достоверность информации может быть более высокой.

4. адекватность – степень соответствия реальному объективному состоянию дела.

5. доступность – мера возможности получить ту или иную инф-ию.

6. актуальность – степень соответствия информации текущему моменту времени.

Инф-ция м. б. представлена в след. формах: звуковой, графической, алфавитно-цифровой.

Информационные процессы - это процессы передачи, хранения, обработки и поиска информации.

Процессы передачи инф-ии пронизывают всю нашу жизнь. Для передачи инф-ии на большие расстояния человечество создало средства связи: почту, телеграф, телефон, радиосвязь, спутниковую связь и т.д. Благодаря средствам связи современный человек может в тот же день узнать о событии, произошедшем в любой точке земного шара.

В передаче инф-ии всегда участвуют две стороны: передаёт инф-ию - источник, а получает - приёмник.

Хранение инф-ии - это распространение ее во времени. Человек  хранит инф-ию либо в собственной памяти, либо на каких-то  внешних носителях.

Обработка инф-ии составляет основу процесса преобразования инф-ии.     Инф-ия может быть передана для ее последующего использования, обработки  или хранения. Передача инф-ии - всегда двустор. процесс.

3. Принципы получения, хранения, обработки и использования информации.

ЭВМ работают, т.е. преобразовывают, хранят информацию в двоичной системе счисления, которая записывается в свою очередь в кодах.

Коды бывают: прямой, обратный, дополнительный. Напр-р, число 23: 0.10111 – прямой, 1.01000 – обр. (меняются 0 и 1), 1.10001 – дополн.

Кодирование – преобразование инф-ции (сообщения) в код, т.е. в совокупность символов, отображающих сообщение. Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет 8 бит. Каждый байт имеет свой номер (адрес). Наибольшую последовательность бит, которую ЭВМ может обраб-ть как единое целое, наз-т машинным словом.

Конечное множество различных символов, применяемых в коде, наз-ся алфавитом. Основу построения алфавита составляет СС – кол-во цифр (символов), используемых для представления чисел (величин). Алфавит внутреннего языка ЭВМ имеет 2 символа: 0 и 1. СС бывают: двоичная, двоично-десятичная, троичная, 8-ичная, 10-ичная, 16-ичная.

Любое число N в позиционной СС с основанием а выражается в виде: , где i – порядковый номер; k – коэф-т, принимающий значения: 0, 1, …, а-1; п – кол-во разрядов целого числа; т – кол-во разрядов дробной части чисел; а – кол-во символов (чисел) в СС.

Двоично-десятичная система: для хранения каждого десятичного знака нужен полубайт (4 бита) и десятичные цифры от 0 до 9 предствляются соответсвующими двоичными числами от 0000 до 1001.

Числа с плавающей точкой: Число 312,3125; двоичная запись 100111000,0101; выделим мантиссу 1,001110000101*2⁸; получаем смещенный порядок 8+1023(для Double)=1031. 1031=10000000111. Итого: 0₆₃ 10000000111₅₂ 001110000101(0*40 штук)₀.

Выделяют следующие сист-ы кодирования:

1. ASCII (стандартный код инф-ионного обмена в США)

2. КОИ-8 (код обмена инф-ией, 8-ичный – Россия)

3. ISO (м/ународный институт стандартизации) – на практике используется редко

4. Windows-1251 (Россия)

5. ГОСТ - альтернативная (ОС MS-DOS)

Измерение инф-ии:

, где p_i – вероятность появления события или информации, Н – энтропия (неопределенность исхода опыта).

Если алфавит источника сообщений содержит 2 символа, т.е. р = 0.5, то

1 бит – самая наименьшая единица измерения инф-ии. В двоичной СС каждый разряд числа с равной вероятностью может принимать значение 0 или 1, поэтому количество инф-ии, приходящей на 1 разряд, равно 1 биту.

1 байт = 8 битов; 1 Кбайт = 1024 бит; 1 Мбайт = 1024 Кбит; 1 Гбайт = 1024 Мбит ЭВМ работают, т.е. преобразовывают, хранят инф-цию в двоичной сист-е счисления, которая записывается в свою очередь в кодах.

4. Теория кодирования. Виды кодирования. Оптимальные коды.

Коды бывают: прямой, обратный, дополнительный.

Например, число 23: 0.10111 – прямой, 1.01000 – обр. (меняются 0 и 1), 1.10001 – дополн.

Кодирование – преобразование информации (сообщения) в код, т.е. в совокупность символов, отображающих сообщение.

Конечное множество различных символов, применяемых в коде, наз-ся алфавитом. Основу построения алфавита составляет СС – кол-во цифр (символов), используемых для представления чисел (величин). Алфавит внутреннего языка ЭВМ имеет всего 2 символа: 0 и 1. СС бывают: двоичная, двоично-десятичная, троичная, 8-ичная, 10-ичная, 16-ичная.

Любое число N в позиционной СС с основанием а выражается в виде: , где i – порядковый номер; k – коэф-т, принимающий значения: 0, 1, …, а-1; п – кол-во разрядов целого числа; т – кол-во разрядов дробной части чисел; а – кол-во символов (чисел) в СС.

Выделяют следующие сист-ы кодирования:

1. ASCII (стандартный код инф-ионного обмена в США)

2. КОИ-8 (код обмена инф-ией, 8-ичный – Россия)

3. ISO (м/ународный институт стандартизации) – на практике используется редко

4. Windows-1251 (Россия)

5. ГОСТ - альтернативная (ОС MS-DOS)

Измерение инф-ии:

, где p_i – вероятность появления события или инф-ии, Н – энтропия (неопределенность исхода опыта).

Если алфавит источника сообщений содержит 2 символа, т.е. р = 0.5, то

1 бит – самая наименьшая единица измерения инф-ии. В двоичной СС каждый разряд числа с равной вероятностью может принимать значение 0 или 1, поэтому количество инф-ии, приходящей на 1 разряд, равно 1 биту.

1 байт = 8 битов; 1 Кбайт = 1024 бит; 1 Мбайт = 1024 Кбит; 1 Гбайт = 1024 Мбит

КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ

Для хранения и преобразования чисел в ЭВМ исполь­зуются следующие коды: прямой, обратный, дополнитель­ный и модифицированный.

В прямом коде старший разряд (самый левый) отводится для записи знака числа, а все остальные разряды содержат значение абсолютной величины числа.

Прямой код получается из формулы Х(пр) = х, если х>=0

1 + х, если х<0

Положительные числа в прямом коде не применя­ются, а отрицательные числа отличаются тем, что в зна­ковом разряде записывается 1.

Х= 0.1011 Х(пр) = 0.1011,

Х = -0.1011 Х(пр)= 1.1011

В прямом коде числа хранятся в ОЗУ (ПЗУ), а также используются в операции умножения чисел.

В обратном коде двоичные цифры абсолютной величины инвертируются.

Обратный код для дробного числа получается из фор­мулы:

х, если х>=0 Х(обр) = 2 – 2^-m + х, если х<0

Положительные числа не изменяются, а отрицатель­ные числа записываются в обратном коде таким образом, что вместо 0 записывается 1, а вместо 1 записывается 0.

Х = 0.1011 Х(обр) = 0.1011

Х = -0.1011 Х(обр) = 1.0100

Обратный код целого числа получается из формулы

Х(обр) = х, если х>=0

Х(обр) =2^-n –2⁰ +x, если х<0

Дополнительный код числа получают прибавлением единицы к обратному коду.

Дополнительный код дробного и целого чисел соот­ветственно получаются, из выражений

Х(доп) х, если х>=0 Х

Х(доп) = 2 + х, если х<0

Х(доп)= х, еслих>=0

2ⁿ+ х, еслих<0

Для дополнительного кода отрицательного числа надо вместо нулей записать единицы и наоборот и в младший разряд добавить 1.

Х = 0.1011 Х(доп) = 0.1011

Х =-0.1011 Х(доп)= 1.0101

Модифицированные коды получаются путем ввода двух знаковых разрядов. Положительным числам 00, от­рицательным числам 11. Эти коды используются для определения переполнения разрядной сетки чисел.