|
||||||
|
|
|||||
|
Введение
Понятие информатики является относительно новым в лексиконе современного человека. Несмотря на повсеместное употребление, его содержание остается не проясненным до конца в силу своей новизны. Интуитивно ясно, что оно связано с информацией, а также с ее обработкой на компьютерах. Это подтверждается существующей легендой о происхождении данного слова: считается, что оно составлено из двух слов – ИНФОРМАция и автомаТИКА (как средство преобразования информации). Вследствие широкого распространения компьютеров и информационного бума, который переживает человечество, с азами информатики должен быть знаком всякий грамотный современный человек; вот почему ее преподавание включено в курс средней школы и продолжается в высшей школе. Информационное общество
Резкий рост объемов информации, циркулирующей во всех сферах человеческой деятельности (так называемый информационный бум), привел к информатизации общества. Под информатизацией общества понимают организованный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав физических и юридических лиц на основе формирования и использования информационных ресурсов – документов в различной форме представления. Целью информатизации является создание информационного общества, когда большинство людей занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации. Для решения этой задачи возникают новые направления в научной и практической деятельности членов общества. Так возникла информатика и информационные технологии.
Характерными чертами информационного общества являются следующие:
Помимо перечисленных положительных результатов процесса информатизации общества, возможны и негативные тенденции, сопровождающие этот процесс:
В настоящий момент ближе всех стран к информационному обществу находятся США, Япония, Англия, страны Западной Европы.
Структура учебника
Основной идеей, определившей выборку материала для изложения, является то, что всякая обработка информации может рассматриваться как ее кодирование. В самом деле, в процессе своей информационной деятельности даже безотносительно компьютера человек постоянно занимается кодированием. Так, облекая мысль в слова, он кодирует ее для передачи окружающим. Записывая фразу, он кодирует облеченную в слова мысль, используя ту или иную форму записи, и т.д. Очевидно, роль кодирования усиливается с привлечением компьютера в процесс обработки информации. Действительно, для общения с компьютером человек должен выработать специальную форму кодирования, т.е. язык, для представления информации, которую должен обработать компьютер. Этот язык должен быть понятен обоим участникам общения, и выступать в роли своеобразного эсперанто, на котором общаются пользователи компьютера, с одной стороны, и компьютер, с другой. Говоря о пользователях компьютера, следует помнить о том, что существуют два их типа: пользователи-профессионалы, имеющие профессиональную подготовку в области информатики (к их числу со временем будет относиться и наш читатель), и конечные пользователи, использующие компьютер для решения своих прикладных задач. Эти две группы пользователей могут применять разные способы кодирования в процессе работы за компьютером. Однако таким внешним проявлением не ограничивается роль кодирования. Как будет показано, в процессе обработки информации “внутри” компьютера она приобретает разные формы, преобразуясь из одного кода в другой. К сожалению, начальная подготовка читателей в области информатики (предполагается, что читатель знаком с основами информатики в рамках курса среднего учебного заведения) обусловила некоторую упрощенность рассмотрения материала, которая, тем не менее, не уводит его от истины и служит основой для более углубленного изучения информатики в последующих дисциплинах. Данное учебное пособие раскрывает понятие информатики через его основополагающие компоненты – информацию и компьютер - именно эти фундаментальные понятия составляют первые два крупных раздела учебника. Соединяясь на практике, информация и компьютер образуют информационный процесс, структура которого рассматривается в третьей части.
Понятие информатики
Информатика – область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и других средств вычислительной техники. С информатикой часто связывают одно из следующих понятий: это либо совокупность определенных средств преобразования информации, либо фундаментальная наука, либо отрасль производства, либо прикладная дисциплина.
Информатика как совокупность средств преобразования информации включает технические средства (hardware), программные продукты (software), математические методы, модели и типовые алгоритмы (brainware). В состав технических средств входят компьютеры и связанные с ними периферийные устройства (мониторы, клавиатуры, принтеры и плоттеры, модемы и т.д.), линии связи, средства оргтехники и т.п., т.е. те материальные ресурсы, которые обеспечивают преобразование информации, причем главенствующую роль в этом списке играет компьютер. По своей специфике компьютер нацелен на решение очень широкого круга задач по преобразованию информации, при этом выбор конкретной задачи при использовании компьютера определяется программным средством, под управлением которого функционирует компьютер. К программным продуктам относятся операционные системы и их интегрированные оболочки, системы программирования и проектирования программных продуктов, различные прикладные пакеты, такие, как текстовые и графические редакторы, бухгалтерские и издательские системы и т.д. Конкретное применение каждого программного продукта специфично и служит для решения определенного круга задач прикладного или системного характера. Математические методы, модели и типовые алгоритмы являются тем базисом, который положен в основу проектирования и изготовления программного, технического средства или другого объекта в силу исключительной сложности последнего и, как следствие, невозможности умозрительного подхода к созданию. Перечисленные выше три ресурсных компонента информатики играют разную роль в процессе информатизации общества. Так, совокупность программных и технических средств, имеющихся в том или ином обществе, и позволяет сделать его информационным, когда каждый член общества имеет возможность получить практически любую (исключая, естественно, секретную) интересующую его информацию (такие потребители информации называются конечными пользователями). В то же время, сложность технических и программных систем заставляет использовать имеющиеся технические и программные продукты, а также нужные методы, модели и алгоритмы для проектирования и производства новых и совершенствования старых технических и программных систем. В этом случае можно сказать, что средства преобразования информации используются для производства себе подобных. Тогда их пользователем является специалист в области информатики, а не конечный пользователь.
Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой абстрактных методов, моделей и алгоритмов, а также связанных с ними математических теорий. Ее прерогативой является исследование процессов преобразования информации и на основе этих исследований разработка соответствующих теорий, моделей, методов и алгоритмов, которые затем применяются на практике.
Информатика как отрасль производства практически использует результаты исследований фундаментальной науки информатики. В самом деле, широко известны западные фирмы по производству программных продуктов, такие как Microsoft, Lotus, Borland, и технических средств – IBM, Apple, Intel, Hewlett Packard и другие. Помимо производства самих технических и программных средств разрабатываются также и технологии преобразования информации. Информатика как прикладная дисциплина занимается подготовкой специалистов в области преобразования информации. Она изучает закономерности протекания информационных процессов в конкретных областях и методологии разработки конкретных информационных систем и технологий.
Таким образом, главная функция информатики состоит в разработке методов и средств преобразования информации с использованием компьютера, а также в применении их при реализации технологического процесса преобразования информации.
|
|||||
Информатика
Введение
Информация
Информация
Информация – это сведения об окружающем мире (объекте, процессе, явлении, событии), которые являются объектом преобразования (включая хранение, передачу и т.д.) и используются для выработки поведения, для принятия решения, для управления или для обучения.
Характерными чертами информации являются следующие:
1) это наиболее важный ресурс современного производства: он снижает потребность в земле, труде, капитале, уменьшает расход сырья и энергии. Так, например, обладая умением архивировать свои файлы (т.е. имея такую информацию), можно не тратиться на покупку новых дискет;
2) информация вызывает к жизни новые производства. Например, изобретение лазерного луча явилось причиной возникновения и развития производства лазерных (оптических) дисков;
3) информация является товаром, причем продавец информации ее не теряет после продажи. Так, если студент сообщит своему товарищу сведения о расписании занятий в течение семестра, он эти данные не потеряет для себя;
4) информация придает дополнительную ценность другим ресурсам, в частности, трудовым. Действительно, работник с высшим образованием ценится больше, чем со средним.
Как следует из определения, с информацией всегда связывают три понятия:
источник информации – тот элемент окружающего мира (объект, процесс, явление, событие), сведения о котором являются объектом преобразования. Так, источником информации, которую в данный момент получает читатель настоящего учебного пособия, является информатика как сфера человеческой деятельности;
потребитель информации – тот элемент окружающего мира, который использует информацию (для выработки поведения, для принятия решения, для управления или для обучения). Потребитель настоящей информации – сам читатель;
сигнал – материальный носитель, который фиксирует информацию для переноса ее от источника к потребителю. В данном случае сигнал носит электронный характер. Если же студент возьмет данное пособие в библиотеке, то та же информация будет иметь бумажный носитель. Будучи прочитанной и запомненной студентом, информация приобретет еще один носитель – биологический, когда она “записывается” в память обучаемого.
Взаимосвязь введенных понятий показана на рисунке:
Сигнал является важнейшим элементом в данной схеме. Формы его представления, а также количественные и качественные характеристики содержащейся в нем информации, важные для потребителя информации, рассматриваются далее в данном разделе учебника. Основные характеристики компьютера как основного инструмента, выполняющего отображение источника информации в сигнал (связь 1 на рисунке) и “доведение” сигнала до потребителя информации (связь 2 на рисунке), приводятся в части Компьютер. Структура процедур, реализующих связи 1 и 2 и составляющих информационный процесс, является предметом рассмотрения в части Информационный процесс.
Свойства информации
Будучи объектом преобразования и использования, информация характеризуется следующими свойствами:
синтаксис – свойство, определяющее способ представления информации на носителе (в сигнале). Так, данная информация представлена на электронном носителе с помощью определенного шрифта. Здесь же можно рассматривать такие параметры представления информации, как стиль и цвет шрифта, его размеры, междустрочный интервал и т.д. Выделение нужных параметров как синтаксических свойств, очевидно, определяется предполагаемым способом преобразования. Например, для плохо видящего человека существенным является размер и цвет шрифта. Если предполагается вводить данный текст в компьютер через сканер, важен формат бумаги;
семантика – свойство, определяющее смысл информации как соответствие сигнала реальному миру. Так, семантика сигнала “информатика” заключается в данном ранее определении. Семантика может рассматриваться как некоторое соглашение, известное потребителю информации, о том, что означает каждый сигнал (так называемое правило интерпретации). Например, именно семантику сигналов изучает начинающий автомобилист, штудирующий правила дорожного движения, познавая дорожные знаки (в этом случае сигналами выступают сами знаки). Семантику слов (сигналов) познаёт обучаемый какому-либо иностранному языку. Можно сказать, что смысл обучения информатике заключается в изучении семантики различных сигналов – суть ключевых понятий этой дисциплины;
прагматика – свойство, определяющее влияние информации на поведение потребителя. Так прагматика информации, получаемой читателем настоящего учебного пособия, заключается, по меньшей мере, в успешной сдаче экзамена по информатике. Хочется верить, что этим прагматика данного труда не ограничится, и он послужит для дальнейшего обучения и профессиональной деятельности читателя.
Следует отметить, что различные по синтаксису сигналы могут иметь одинаковую семантику. Например, сигналы “ЭВМ” и “компьютер” означают электронное устройство для преобразования информации. В этом случае обычно говорят о синонимии сигналов. С другой стороны, один сигнал (т.е., информация с одним синтаксическим свойством) может иметь разную прагматику для потребителей и разную семантику. Так, дорожный знак, известный под названием “кирпич” и имеющий вполне определенную семантику (“въезд запрещен”), означает для автомобилиста запрет на въезд, а на пешехода никак не влияет. В то же время, сигнал “ключ” может иметь разную семантику: скрипичный ключ, родниковый ключ, ключ для открытия замка, ключ, используемый в информатике для кодирования сигнала с целью его защиты от несанкционированного доступа (в этом случае говорят об омонимии сигнала). Есть сигналы - антонимы, имеющие противоположную семантику. Например, "холодный" и "горячий", "быстрый" и "медленный" и т.д.
Сигнал
Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю. Он может быть дискретным и непрерывным (аналоговым).
Дискретный сигнал слагается из счетного множества (т.е. такого множества, элементы которого можно пересчитать) элементов (говорят – информационных элементов). Например, дискретным является сигнал “кирпич”. Он состоит из следующих двух элементов (это синтаксическая характеристика данного сигнала): красного круга и белого прямоугольника внутри круга, расположенного горизонтально по центру. Именно в виде дискретного сигнала представлена та информация, которую сейчас осваивает читатель. Можно выделить следующие ее элементы: разделы (например, “Информация”), подразделы (например, “Свойства”), абзацы, предложения, отдельные фразы, слова и отдельные знаки (буквы, цифры, знаки препинания и т.д.). Этот пример показывает, что в зависимости от прагматики сигнала можно выделять разные информационные элементы. В самом деле, для лица, изучающего информатику по данному тексту, важны более крупные информационные элементы, такие как разделы, подразделы, отдельные абзацы. Они позволяют ему легче ориентироваться в структуре материала, лучше его усваивать и готовиться к экзамену. Для того, кто готовил данный методический материал, помимо указанных информационных элементов, важны также и более мелкие, например, отдельные предложения, с помощью которых излагается та или иная мысль и которые реализуют тот или иной способ доступности материала. Набор самых “мелких” элементов дискретного сигнала называется алфавитом, а сам дискретный сигнал называют также сообщением.
Непрерывный сигнал – отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука. В виде непрерывного сигнала представлена настоящая информация для тех студентов – потребителей, которые посещают лекции по информатике и через звуковые волны (иначе говоря, голос лектора), носящие непрерывный характер, воспринимают материал.
Как мы увидим в дальнейшем, дискретный сигнал лучше поддается преобразованиям, поэтому имеет преимущества перед непрерывным. В то же время, в технических системах и в реальных процессах преобладает непрерывный сигнал. Это вынуждает разрабатывать способы преобразования непрерывного сигнала в дискретный.