Лекция № 1. Основные понятия информатики. Устройство персонального компьютера.
Термин информатика возник в 60-х гг. ХХ века во Франции для названия науки, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatique (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatique (автоматика) и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации». Англоязычные синонимы – computer science и informatics .
Выделение информатики как самостоятельной области человеческой деятельности связано с развитием компьютерной техники, особенно, микропроцессорной техники. В середине 70-х гг. ХХ века элементной базой вычислительной машины становятся интегральные схемы и микропроцессоры. Это приводит к мощному развитию компьютерной техники и всех, связанных с ней, областей. Термин «информатика» используется не только для отображения достижений компьютерной техники, но и связывается с процессами передачи и обработки информации.
Существует множество определений информатики, что связано с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Рассмотрим некоторые из них.
Так в глоссарии (www.glossary.ru) можно прочитать следующее определение:
Информатика — отрасль знаний, изучающая общие свойства и структуру информации, а также закономерности и принципы ее создания, преобразования, накопления, передачи и использования в различных областях человеческой деятельности.
В энциклопедии приводится похожее, но несколько отличающееся определение:
Информатика — отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах деятельности.
В этих определениях используется только понятие информации и способов ее обработки и никак не отражается использование вычислительной техники в процессе сбора и обработки информации.
В то же время в [2] определение информатики звучит по-другому:
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.
Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией.
В учебнике [1] приводится несколько отличное от приведенного определение информатики:
Информатика — это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.
Здесь упор делается на применение компьютеров в процессе преобразования информации в отличие от первого определения, где основное внимание уделяется только информации.
Информатика — практическая наука. Ее достижения должны проходить подтверждение практикой и приниматься в тех случаях, когда они соответствуют критерию повышения эффективности. В составе основной задачи информатики сегодня можно выделить следующие направления для практических приложений:
архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);
преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).
На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики основным понятием является эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают отношение производительности оборудования к его стоимости (с учетом стоимости эксплуатации и обслуживания). Для программного обеспечения под эффективностью понимают производительность лиц, работающих с ними (пользователей). В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, создаваемого программистами в единицу времени.
Информатика не занимается решением проблем, не связанных с использованием компьютерной техники, что, несомненно, сужает ее, казалось бы, обобщающий характер. Между кибернетикой и информатикой провести четкую границу не представляется возможным в связи с ее размытостью и неопределенностью, хотя существует довольно распространенное мнение, что информатика является одним из направлений кибернетики.
Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика же развивается сама по себе, строя различные модели управления объектами, хотя и очень активно использует все достижения компьютерной техники. Кибернетика и информатика, внешне очень похожие дисциплины, различаются, скорее всего, в расстановке акцентов:
В информатике — на свойствах информации и аппаратно-программных средствах ее обработки;
В кибернетике — на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.
Структура информатики
Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.
Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware). Структура информатики представлена на рис.1.1.
Рис.1.1. Структура информатики.
В свою очередь, информатику как в целом, так и каждую ее часть обычно рассматривают с разных позиций: как отрасль народного хозяйства, как фундаментальную науку, как прикладную дисциплину [ 1 ].
Информатика как отрасль народного хозяйства состоит из предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоит в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях хозяйства.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Существует мнение [ 1 ], что одна из главных задач этой науки – выяснение, что такое информационные системы, какое место они занимают, какую должны иметь структуру, как функционируют, какие общие закономерности им свойственны.
Главная функция информатики как прикладной дисциплины заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.
Задачи информатики состоят в следующем:
Исследование информационных процессов любой природы;
Разработка информационной техники и создание новейшей технологии на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
Решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.
Информатизация общества
В настоящее время деятельность отдельных людей, коллективов и организаций все в большей степени зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что практически невозможно без специальных технических средств.
Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине ХХ в. Лавинообразный поток информации захлестнул человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становиться все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее.
Сложившаяся ситуация определяется как информационный кризис (взрыв), который имеет следующие проявления:
Появляются противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и переработке информации и существующими мощными потоками и массивами хранящейся информации.
Существует большое количество избыточной информации, которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации;
Возникают определенные экономические, политические и другие социальные барьеры, которые препятствуют распространению информации.
Эти причины породили весьма противоречивую ситуацию — в мире накоплен громадный информационный потенциал, но люди не могут им воспользоваться в полном объеме в силу ограниченности своих возможностей. Информационный кризис поставил общество перед необходимостью поиска путей выхода из создавшегося положения. Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса, называемого информатизацией, в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития.
Информатизация общества — организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов.
При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление.
При информатизации общества основное внимание уделяется обеспечению полного использования достоверного, исчерпывающего и своевременного знания во всех видах человеческой деятельности.
Следовательно, «информатизация общества» является более широким понятием, чем «компьютеризация общества», и направлена на скорейшее овладение информацией для удовлетворения своих потребностей. В понятии «информатизация общества» акцент надо делать не столько на технических средствах, сколько на сущности и цели социально-технического прогресса. Компьютеры являются технической базой процесса информатизации общества.
Информационное общество — концепция постиндустриального общества; новая историческая фаза развития цивилизации, в которой главными продуктами производства являются информация и знания.
Отличительными чертами информационного общества являются:
увеличение роли информации и знаний в жизни общества;
возрастание доли информационных коммуникаций, продуктов и услуг в валовом внутреннем продукте;
создание глобального информационного пространства, обеспечивающего эффективное информационное взаимодействие людей, их доступ к мировым информационным ресурсам и удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.
В информационном обществе большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы — знаний.
К понятию информационного общества примыкает понятие информационной экономики. Информационная экономика — экономика, в которой большая часть валового внутреннего продукта обеспечивается деятельностью по производству, обработке, хранению и распространению информации и знаний, причем в этой деятельности участвуют более половины занятых.
Информационная культура — умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи компьютерную информационную технологию, современные технические средства и методы.
Для свободной ориентации в информационном потоке человек должен обладать информационной культурой как одной из составляющих общей культуры. Информационная культура связана с социальной природой человека. Она является продуктом разнообразных творческих способностей человека и проявляется в следующих аспектах:
В конкретных навыках по использованию технических устройств (от телефона до персонального компьютера и компьютерных сетей);
В способности использовать в своей деятельности компьютерную информационную технологию на базе многочисленных программных продуктов;
В умении извлекать информацию из различных источников: как из периодической печати, так и из электронных коммуникаций, представлять ее в понятном виде и уметь ее эффективно использовать;
В умении проводить анализ полученной информации, выполнять аналитическую переработку информации;
В умении работать с различными видами информации;
В знании особенностей информационных потоков в своей области деятельности.
В индустриальном обществе, где большая часть усилий направлена на материальное производство, известно несколько основных видов ресурсов, ставших уже классическими экономическими категориями: материальные ресурсы, природные ресурсы, трудовые ресурсы, финансовые ресурсы, энергетические ресурсы. Ресурс – запасы, источники чего-нибудь.[7]
Информационные ресурсы — отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах).
Информационные ресурсы являются необходимым условием эффективной деятельности во всех сферах жизни общества. Количество и качество информационных ресурсов, степень их использования становятся определяющими факторами уровня развития страны и ее статуса в мировом сообществе.
Документы и массивы документов, о которых говорится в этом законе, не существуют сами по себе. В них в разных формах представлены знания, которыми обладали люди, создававшие их. Таким образом, информационные ресурсы — это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальном носителе.
Информационные ресурсы страны, региона, организации должны рассматриваться как стратегические ресурсы, аналогичные по значимости запасам сырья, энергии, ископаемых и прочим ресурсам.
Развитие мировых информационных ресурсов позволило:
Превратить деятельность по оказанию информационных услуг в глобальную человеческую деятельность;
Сформировать мировой и внутригосударственный рынок информационных услуг;
Образовать всевозможные базы данных ресурсов регионов и государств, к которым возможен сравнительно недорогой доступ;
Повысить обоснованность и оперативность принимаемых решений в фирмах, банках, биржах, промышленности, торговле и т.д. за счет своевременного использования необходимой информации.
Информационные ресурсы являются базой для создания информационных продуктов.
Информационный продукт — совокупность данных, сформированная производителем для распространения в вещественной или невещественной форме.
Услуга – результат непроизводственной деятельности предприятия или лица, направленный на удовлетворение потребности человека или организации в использовании различных продуктов.
Информационная услуга – получение и предоставление в распоряжение пользователя информационных продуктов.
Информационные услуги возникают только при наличии баз данных в компьютерном или некомпьютерном варианте.
База данных — совокупность связанных данных, правила организации которых основаны на общих принципах описания, хранения и манипулирования данными.
Рынок информационных продуктов и услуг (информационный рынок) — система экономических, правовых и организационных отношений по торговле продуктами интеллектуального труда на коммерческой основе.
В настоящее время в Казахстане быстрыми темпами идет формирование рынка информационных продуктов и услуг, важнейшими компонентами которого являются:
Техническая и технологическая составляющая. Это современное информационное оборудование, мощные компьютеры, развитая компьютерная сеть и соответствующие им технологии переработки информации.
Нормативно-правовая составляющая. Это юридические документы: законы, указы, постановления, которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке.
Информационная составляющая. Это справочно-навигационные средства и структуры, помогающие находить нужную информацию.
Организационная составляющая. Это элементы государственного регулирования взаимодействия производителей и распространителей информационных продуктов и услуг.
Инфраструктура информационного рынка — совокупность секторов, каждый из которых объединяет группу людей или организаций, предлагающих однородные информационные продукты и услуги.
Информационная система
В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.
Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.
Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.
В работе информационной системы можно выделить следующие этапы:
Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п..
Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.
Обработка данных - процессы, вследствие которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обрабатывать, получая более обобщенные сведения.
Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на так называемых твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.
Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением в "машинном виде" или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщения массового характера большей частью имеют "машинный вид". Аппаратура, которая используется при этом, имеет название средства регистрации первичной информации.
Потребности второго и третьего этапов удовлетворяются в современных информационных системах в основном средствами вычислительной техники. Средства, которые обеспечивают доступность информации для человека, то есть средства отображения данных, являются компонентами вычислительной техники.
Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают: диалоговую подсистему ввода-вывода, подсистему, которая реализует логику диалога, подсистему прикладной логики обработки данных, подсистему логики управления данными. Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи. Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.