Информатика пәнi және мақсаты

Информатиканың ғылым болып қалыптасуы және адам іс-әрекетінің барлық салаларында компьютердің (ЭЕМ-ның) қолданылуы XX ғасырдың елуінші жылдарына тұстас келеді. Бұл аталым француздың Informatique, яғни Informacion (ақпарат) және Automatique (автоматика) деген сөздерінен шыққан және ақпаратты автоматты түрде өңдеу жөнiндегi ғылым дегендi бiлдiредi.

Кейбір батыс Европа елдерінде және АҚШ-да бұл ғылымға басқа термин қолданылады – «Computer science» (компьютерлік ғылым).

Информатиканың көзі болып екі ғылым саласын санайды – документалистика және кибернетика. Документалистика XIX ғасырдың аяғында өндірістік қарым-қатынастардың қарқынды дамуына байланысты қалыптасты, оның негізгі пәні – құжаттар айналымының (ақпараттардың) тиімділігін арттырудың құралдары мен әдістерін зерттеу. Бұл информатиканың алғытарихын анықтайды, ол ауыз сөздің, жазудың, кітап басудың, радио, телефон, кино, фотография сияқты ғылым жетістіктерінің, соңында магниттік ақпарат тасушылардың даму кезеңдерімен сипатталады.

Екінші дүниежүзілік сөғыстан кейін әртүрлі жүйелердегі (жасанды, биологиялық, әлеуметтік және т.б.) автоматты басқару және байланыстардың жалпы заңдылықтарын зерттейтін жаңа ғылым – кибернетика екпінді дами бастады. Оның негізін 1948 жылы жарияланған американ ғалымы Норберт Винердің математикалық логикадан еңбектері қалады, ал бұл аталым гректің kyberneticos – басқару өнерлілігі сөзінен шыққан.

Алғашқы ЭЕМ-ң құрылуы мен шығуы информатиканың ғылым ретінде даму тарихына жол ашты, мұндай байламның бірнеше себебі бар. Біріншіден, «Информатика» термині есептеу техникасының дамуымен тығыз байланысты, және алғашында есептеулер туралы ғылым ретінде түсінілді. Екіншіден, информатиканың жеке ғылым болып бөлініп шығуына есептеу техникасындағы өңделетін және сақталатын ақпараттардың ортақ көрсетім пішімдері сияқты маңызды қасиеті әсер етті. Барлық ақпараттар түріне тәуелсіз бір жүйеде, яғни екілік пішімде сақталатыны және өңделетіні есептеу техникасының информатиканың ғылым болып қалыптасуында белсенді рөл атқаруына себепші болды.

Информатика – ЭЕМ арқылы информацияны жинау, сақтау, түрлендiру, жеткiзу және оны пайдалану заңдылықтары мен тәсiлдерiн зерттейтiн жаңа техникалық ғылыми пән. Осы анықтамадан информатика пәнiнiң технологияға жақындығын көруге болады, сондықтан да болар, бұл пәндi ақпараттық технология деп те жиi атайды.

Кең мағынада, информатика – ақпараттық іс-әрекет, ақпараттық үрдістер және олардың адам-машина жүйелерінде ұйымдастырылуын зерттейтін ғылым.

Информатикада өзарабайланыс сұрақтарына аса көңiл бөлiнедi. Тiптi бұған арнайы интерфейс деген ұғым да бар. Адамның аппараттық және бағдарламалық құралдармен өзара байланысының құралдары мен әдiстерiн қолданушы интерфейсi деп атайды.

Информатиканың негізгі міндеті – есептеуіш техникасының апараттық және бағдарламалық құралдарымен жұмыс істеу әдістері мен тәсілдерін жүйелеу. Жүйелеудің мақсаты мәліметтермен жұмыс кезеңдерін автоматтандыруда және жаңа технологиялық зерттеулерді әдістемелік қамтамасыз етуде, алдыңғы қатарлы, барынша тиімді технологияларды таңдау, енгізу және дамыту. Тәжірибелік қосымша үшін информатиканың негізгі міндеттері құрамында төмендегі бағыттарды көрсетуге болады:

• есептеу жүйелерінің архитектурасы;

• есептеу жүйелерінің интерфейсі;

• бағдарламалау;

• мәліметтерді түрлендіру;

• ақпараттарды қорғау;

• автоматтандыру;

• бір үлгіге салу (стандарттау).

Информатика ғылымының базалық ұғымдарына төмендегі ұғымдарды жатқызады:

• ақпарат, ақпарат өлшемі;

• ақпараттық үлгі;

• алгоритм;

• компьютер (ЭЕМ)

Информатиканың құрылымын анықтауды да бірнеше көзқарастан қарастырайық. Қазіргі замандағы информатиканың қолданбалы ақпараттық технологияларсыз «ядросы» тұрғысынан қарастырсақ, онда әрқайсысы жеке пән ретінде де зерттелетін бөліктерді көрсетуге болады.

Теоретикалық информатика – бұл информатикадағы математиканың математикалық логика саласына негізделген бөлігі. Мұнда алгоритмдер теориясы, автоматтар теориясы, ақпарат теориясы, кодтау теориясы, формальды тілдер мен грамматикалар теориясы және т.б. бөлімдер кіреді. Информатиканың осы бөлімінде ақпаратты өңдеу үрдістерінің жалпы заңдылықтары математикалық әдістерді қолдана отырып зерттеледі.

Есептеу техникасы – есептеу техникасын құру мәселелерін, оны пайдалану заңдылықтарын архитектура деңгейінде зерттейтін бөлім, яғни есептеу жүйесінің анықтаушы құрамы, қызметі, функционалдық мүмкіндіктері мен құрылғылары арасындағы өзара байланыс принциптері тұрғысынан.

Бағдарламалау – бағдарламалық жасақтама құру және жасау мәселелерін зерттейтін бөлім. Мұнда программалық жасақтаманың екі негізгі түрін: жүйелік және қолданбалы бағдарламалық жабдықтарды құру принциптері, жасау әдістері мен инструментальдық құралдары қарастырылады.

Ақпараттық жүйелер - әртүрлі күрделі жүйелердегі ақпарат ағындарын анализдеу, тиімділеу, құрылымдау, ақпаратты сақтау және іздеу мәселелерін зерттейтін бөлім. Сонымен қатар, мұндай жүйелердің интелектілік қызметін дамыту, құру және сүйемелдеу принциптерін де қарастырады. Мұндай жүйелерге ақпараттық-анықтамалық және ақпаратты іздестіру, құжат айналымын автоматтандыру, басқаруды автоматтандыру және т.б. жүйелер (соның ішінде белгілі Internet жүйесі) жатады.

Жасанды интеллект – адам интеллектілік қызметін машиналық модельдеу мәселелерін зерттейтін бөлім. Бұл облыста жүргізіліп жатқан ізденістердің негізгі бағыттары – бейнелерді айырып тану, компьютерлік лингвистика, сараптық жүйелер құру, талқылауды модельдеу және т.б.

Жасанды интеллект бағытындағы зерттеулер информатиканың болашағыны зор әсерін тигізуі мүмкін.

Есептеу желілері – ақпараттық, есептеу, білім беру және тағы да басқа мәселелерді шешу мақсатында байланыстырылған компьютер (ЭЕМ) желілерін архитектура тұрғысынан, яғни желі элементтерінің аппараттық және бағдарламалық жасақтамаларын құру, қызмет істеу, сүйемелдеу принциптерін зерттейтін бөлім. Ақпараттарды өңдеудің компьютерлік желілері мен желілік технологиялары қазіргі замандағы ақпараттық жүйелерді құрудың негізі болып табылады, ортақ ақпарат ресурстарына қол жеткізуге және әртүрлі қолданушылар арасындағы қатынастарды жүзеге асыруға мүмкіндік жасайды.

Информатиканы жалпы тұрғыдан қарастырғанда теоретикалық және қолданбалы (практикалық) болып екі бөлікке бөледі.

Теоретикалық информатика:

• ақпараттық ресурстарды, оларды қызмет істеу және әлеуметтік прогресстің қозғаушы күші тұрғысынан пайдаланудың жалпы заңдылықтарын;

• автоматтандандырылған ақпараттық жүйелер құрудың барлық аспектілері: жобалау, жасау және пайдалану формальды – техникалық, мазмұндық, әлеуметтік қозғалысқа кешенді әсері тұрғыларынан;

• барлық ақпараттық технологиялар, үрдістер мен олардың өту орталарына тән ортақ жалпы қасиеттер мен заңдылықтарды зерттейді.

Қолданбалы информатика – мамандандырылған ақпараттық жүйелердің негізінде қалыптасатын ақпараттық технологиялардың белгілі бір түрін зерттейді. Мұндай басқарудағы (ӨАБЖ, ТҮАЖ), жобалық жобалаудағы (ЖАЖ), медицинадағы, криминалистикадағы және тағы басқа ақпараттық технологиялар ортақ қасиеттер мен заңдылықтарғы ие болумен қатар, өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылады, салалық қолданбалы информатика тармақтарымен зерттеледі. Сондықтан теоретикалық информатикамен қатар экономикалық, құқықтық, медициналық және т.б. информатика тармақтары пайда болуда.

Ақпарат ұғымы көпмағыналы, сондықтан да оның біржақты анықталуы мүмкін емес. Ақпарат жалпы ғылыми категория қатарына жатады, әр ғылым саласында (философия, кибернетика, т.с.с.) өзіндік көзқараспен және тәсілдермен түсіндіріледі.

Ақпараттың ең негізгі ерекшелігі – ол бар адамға интуитивті түсінікті, екінші жағынан оның ғылыми дәл анықтамасын беру мүмкін емес, сондықтан ақпарат туралы ұғым қолданылады. «Ақпарат» термині латынның «informatio» - түсініктеме, баяндама, хабар басу деген сөзінен шыққан.

Ақпарат ұғымын бірнеше тұрғыдан анықтап көрейік. «Кең мағынада» философиялық тұрғыдан, ақпарат – біздің санамызбен қабылданатын, ақиқат өмірдің белгілі бір объектілері, үрдістері мен құбылыстарының қасиеттері мен қатынастарының бейнелері. Есептеу техникасы тұрғысынан, ақпарат ұғымы оның жадында сақталатын, қажеттігіне байланысты өңделетін және сыртқы ортаға берілетін мәліметтер.

Ақпарат берілуінің пішімдері:

• таңбалы – мәтіндік (әріп, цифр, таңбалар т.б.);

• графикалық (суреттер, бейнелер көмігімен, т.б. көмегімен);

• дыбыстық.

Сонымен қатар бізді қоршаған алуан ақпаратты әртүрлі белгілерге байланысты топтастыруға, яғни түрлерге жіктеуге болады.

Пайда болу және қолдану аумақтарына байланысты түрлері:

• биологиялық;

• әлеуметтік;

• ғылыми;

• экономикалық т.с.с.

Берілу және қабылдау тәсілдеріне байланысты түрлері:

• визуальды (таңбалар мен бейнелер арқылы);

• аудиальды (дыбыс арқылы);

• тактильдік (сезім арқылы);

• органалептикалық (дәм мен иіс арқылы);

• машиналық (есептеу техникасының құралдары арқылы) т.с.с.

Ақпараттың динамикалық сипаты.

Ақпарат статикалық объект емес – ол динамикалы өзгеріп отырады және әдістер мен мәліметтер әрекеттесу кезінде ғана бар болады. Өзге кезде ол тек мәлімет жағдайында болады. Әдістердің адекваттығына қойылатын талаптар. Мәліметтер өздерімен өзара әсерде болатын әдістердің адекваттық дәрежесіне байланысты қолданылу кезінде әр түрлі мағналы ақпарат болып беріуі мүмкін. Мәліметтер мен әдістердің әрекеттесуінің диалектикалық сипаты. Материалды өрістер мен денелердегі өзгерістерінің салдары ретіндегі, объективті бар болатын сигналдарды тіркеудің нәтижесі болғандықтан мәліметтер объективті болып табылады. Сонымен қатар әдістер субъективті болып та табылады.

Ақпараттың қасиеттері.

Кез келген ақиқат өмірдегі объектілерге тән ішкі және сыртқы қасиеттерін анықтауға болады. Сыртқы қасиеттер объектінің басқа объектілермен әсерлесу барысында анықталатын қасиеттер болғандықтан, ақпарат үшін маңызды сыртқы қасиеттер оны тұтынушы (қабылдағыш) көзқарасынан анықтайтын қасиеттер. Ақпараттың аталған қасиеттері:

Объектілік және субъектілік қасиеті. Ақпараттың жеке көзқарастар мен талқылаудан тәуелсіздігін анықтайтын қасиет

Толықтық қасиеті. Ақпараттың объектіні немесе үрдісті толық мінездеу қасиеті. Бұл қасиет ақпараттың сапасын және оның қажетті шешім қабылдауға жеткіліктігін анықтайды.

Өзектілік (дәлуақыттылық) қасиеті. Ақпараттық ағымдық уақыт мезетіне сәйкестік дәрежесін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақпараттың толықтығымен біріге отырып оның құндылығын анықтайды.

Ақиқаттық қасиеті. Ақпаратта жасырын қателіктердің болмауы қасиеті. Ақпарат қабылдағыш алған уақытта белгілі мөлшерде «ақпараттық шуыл» болуы мүмкін, ол неғұрлым аз болса, ақпараттың ақиқаттығы жоғарылайды.

Қатынау мүмкіндігі қасиеті. Пайдаланушының ақпаратты алу мүмкіндігі дәрежесін анықтайтын қасиет. Ақпаратқа қатынау мүмкіндігінің жоқтығы оны қатынауға мүмкін емес етеді.

Адекваттық қасиеті. Ақпараттың өзі бейнелейтін объектіге немесе құбылысқа, үрдіске бірмәнді сәйкестігін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақиқаттық және қолданушы мұқтаждығына сәйкес келу қасиеттерімен анықталады.

Эргономдық қасиеті. Белгілі қолданушы үшін ақпараттың пішімі мен көлемінің ықғайлылық дәрежесін көрсететін қасиет.

Ақпараттың ішкі қасиеттерінің маңыздылары оның ішкі құрылымы және көлемі (мөлшері) болып табылады.

Ішкі құрылымына байланысты:

• мәліметтер немесе қарапайым логикалық реттелмеген мағлұматтар жиынтығы;

• логикалық реттелген, ұйымдастырылған мәліметтер жиынтығы.

Информацияның көрсетілуінің екі формасы белгілі:

• статикалық I_c

• динамикалық I_д.

Информатикада ақпарат ұғымымен бір қатарда «мәліметтер» және «білім» ұғымдары орналасады.

Мәлiметтер - информацияның диалектикалық бөлiгi. Тiркелген сигналдар мәлiметтер деп аталады, әдiстемелердiң көмегiмен өңделедi, тасымалданады ж¸не пайдаланылады. Мәлiметтер мен оларға парапар әдiстемелер әсерлесуiнен информация құралады. Ақпарат - бұл информациялық үрдiс кезiнде құралатын динамикалық объект.

Мәлiметтерге қолданылатын операциялар: жинау, түрге келтiру, сүзу, сұрыптау, архивтеу, қорғау, тасымалдау, түрлендiру т.с.с.

Білім – берілген типті объектідегі барлық қарастырылып отырған жағдайлардың жиыны және бір объектіден екінші объектіге өту сипаттамасын беретін ақпарат.

Білім ақпараттың ерекше логикалық реттелген, ұйымдастырылған құрылымын анықтайды. Білім – логикалық талқылаудың негізінде белгілі бір шешімдер қабылдауға мүмкіндік беретін ақпараттар.

Хабардағы ақпараттың мөлшерiн қалай бiлуге, ондай ақпаратты қандай бiрлiктермен өлшеуге болады? Екiлiк хабарлар үшiн осындай сандық өлшем ретiнде хабардағы бит саны алынады. Бұл сан хабардың ақпараттық көлемi деп аталады.

Зерденiң “сыйымдылығын” және екiлiк хабарлар берiлуiнiң жылдамдығын өлшеу үшiн де бит және байт қолданылады. Берiлу жылдамдығы бiр секундта берiлетiн хабарлар санымен өлшенедi.

Ақпарат көрсетімінің ең кіші бірлігі – бит. Ақпаратты өрнектейтін екілік разрядтар (биттер) жиынтығы белгілі бір биттік тізбек құрады, практикада мұндай биттік тізбектің тұрақты ұзындықты болғаны ыңғайлы. Сондықтан 8 биттен тұратын топ байт қолданылады. Ақпаратты өлшеудің ең кіші бірлігі – 1 байт. Көп жағдайда 8-разрядты кодтауды емес, 16-разрядты, 24-разрядты, 32-разрядты, т.с.с. кодтауларды қолданған ыңғайлы. 16 өзара байланысқан биттер тобы (екі өзара байланысқан байт) машиналық сөз деп аталады.

Машиналық сөз – біртұтас бүтін ретінде ЭЕМ-нің аппараттық бөлігімен қарастырылатын биттер немесе таңбалар тізбегі. Сәйкес төрт өзара байланысқан байттан тұратын топ – екі еселі машиналық сөз, сегіз байттан тұратын топ – төрт еселенген машиналық сөз деп аталады. Машиналық сөздегі байттардың саны бүтін санға тең болады.

И´К–8 (информацияны өңдеу кодтары) кодында әрбiр әрiп, тыныс белгiсi, бос орын – 1 байт. Бiздiң оқулығымыздың бiр бетiне 50-ден сәл аз жол сыяды, әрбiр жолда шамамен 60 белгi (60 байт)бар. Сонымен, оқулықтың мәтiнге толы бiр бетiнiң информациялық көлемi шамамен 3000 байтқа тең.

Екiлiк хабардағы информация мөлшерiн өлшеу үшiн биттер және байттармен қатар, олардан iрi бiрлiктер де қолданылады:

1 Килобайт = 1024 байт = 2 ¹⁰ байт

1 Мегабайт = 1024 Кбайт = 2¹⁰ Кбайт = 10 ²⁰ байт

1 Гигобайт = 1024 Мбайт = 2¹⁰ Мбайт = 10 ³⁰ байт

1 Теробайт = 1024 Гбайт = 2¹⁰ Гбайт = 10 ⁴⁰ байт

1 Петабайт = 1024 Тбайт = 2¹⁰ Тбайт = 10 ⁵⁰ байт

1 Эксабайт (Эбайт) =1024 Пбайт = 2⁶⁰ байт,

1 Зетабайт (Збайт) =1024 Збайт = 2⁷⁰ байт,

1 Йоттабайт (Йбайт) =1024 Эбайт = 2⁸⁰ байт