Лекции по информатике

Определения:

1. Информатика — наука, изучающая законы и методы накопления и переработки информации с помощью ЭВМ.

2. Информатика — родовое понятие, охватывающее все виды человеческой деятельности, связанные с применением ЭВМ.

Важнейшими методологическими принципами информатики являются:

1. Изучение природного явления или объекта, информация о котором обрабатывается с помощью компьютера.

Первое, чем оперирует информатика — наличие модели. Без модели объекта трудно научить компьютер взаимодействовать с объектом.

Основными видами человеческой индивидуальной деятельности, изучаемой в информатике, являются:

1. Математическое моделирование (фиксация результатов познавательного процесса в виде математической модели).

2. Алгоритмизация (реализация причинно-следственных связей и других закономерностей в виде направленного процесса обработки информации по формальным правилам).

3. Программирование (реализация алгоритма на компьютере).

4. Проведение вычислительного эксперимента.

Мозг лучше обрабатывает логические ситуации, но проигрывает в скорости. Способен обучаться. Обладает памятью на причинно-следственные связи.

Причина возникновения компьютеров: неспособность человека обрабатывать большие объемы информации.

Информация — сведения об окружающем мире, воспринимаемые живыми организмами и другими системами в процессе жизнедеятельности и работы.

Информатика поддерживается информационной техникой, а именно:

1. Кибернетикой, изучающей способность живых организмов работать с потоками информации.

Кибернетика делится на технологическую кибернетику (изучает управление в технических системах) и бионику (возможность переноса закономерностей живых организмов на технические устройства).

2. Информационно-измерительной техникой (получение информации об окружающем мире).

Вычислительная аппаратура, поддерживающая информатику, включает в себя:

1. Средства сбора — первичные преобразователи (датчики).

2. Средства преобразования информации в вид, который воспринимается компьютером.

3. Средства обработки, хранения, отображения информации.

Разделы, освещаемые на курсе:

1. Общие принципы организации ЭВМ.

2. Основные элементы электронно-вычислительной аппаратуры.

3. Особенности построения средств вычислительной техники.

4. Периферийные средства вычислительной техники.

5. Принципы организации информационных систем.

Представление информации в электронно-вычислительной аппаратуре

Количественные оценки величины информации основаны на том, что данные, предназначенные для обработки хранения и восприятия, не известны заранее с полной определенностью. Заранее известно лишь множество, из которого могут быть выбраны эти данные и вероятность их появления.

Информация в технических средствах передается с помощью сообщений кодируются с помощью сигналов. В свою очередь, сигнал — физический процесс, отображающий сообщение и служащий для передачи по каналам связи. Преобразование сообщения в сигнал называется кодированием.

В большинстве реальных процессов сигналы являются функцией времени, то есть являются аналоговыми сигналами.

(В компьютере ограничивается разрядность — техника не безгранична по возможностям.)

Информация кодируется в сигнал с помощью электромагнитных полей.

Одна из проблем любых технических средств — независимость от внешней среды.

Управление одним или несколькими параметрами физических сигналов называется модуляцией. Наиболее простой модуляцией является амплитудная модуляция (интенсивность сигнала зависит от того или иного параметра сообщения). Недостатки: невозможность передачи на большие расстояния (затухание) и низкая помехозащищенность.

Следующий шаг — амплитудная модуляция гармонических сигналов. Расстояние увеличилось, помехозащищенность низкая.

Затем использование частотной модуляции. Частота гармонического сигнала меняется в соответствии с информацией, заложенной в сообщении. Разновидность частотной модуляции — фазовая модуляция.

В реальных системах применения не нашли. В реальных системах применяется передача сообщений, кодируемая с помощью набора чисел.

Теорема Котельникова связывает вероятность достоверности передачи аналогового сообщения с помощью набора дискретных сигналов со спектром сигнала, и количеством точек, которое необходимо взять.

Потребовалось закодировать дискретные сигналы. Нашла применение бинарная система. Под системой счисления понимается способ представления любого числа с помощью алфавита символов, называемых цифрами. Исторически сложились две системы счисления: римская система и позиционная система. Римская система не прижилась из-за неудобства выполнения математических операций. В позиционной системе одна и та же цифра может использоваться многократно, а величина числа определяется позицией этой цифры.

n = E_r ∙ S² + E_r-1 ∙ S^2-1 … E_-1 ∙ S¹ + E_-2 ∙ S^-2 + …

S — основание системы

Е — цифра, соответствующая основанию системы

Позиции цифр в системе называются разрядами. Наибольшее распространение в вычислительной технике, кроме двоичной системы, нашли восьмеричная и шестнадцатеричная системы. Шестнадцатеричная система предполагает кодирование с помощью цифр от 0 до 9 и латинских букв от A до F. Шестнадцатеричная система используется для записи команд, адресов и операндов. При выполнении арифметических операций используется двоичная система.