Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

lek2010

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
03.03.2015
Размер:
3.97 Mб
Скачать

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ кафедра “ИСТАС”

доц., к.т.н. Гаряева В.В.

Курс лекций

«Информационные технологии в менеджменте»

Москва 2010 г.

Оглавление

 

1. Глава 1. Введение в информатику.................................................................

5

1.1. Информатика в жизни общества........................................................................................................................

5

1.2. Информатика как наука.......................................................................................................................................

6

1.3. Что такое информация?......................................................................................................................................

9

1.4. В каком виде существует информация? ...........................................................................................................

9

1.5. Методы получения информации? ....................................................................................................................

10

1.6. Как передаётся информация?..........................................................................................................................

10

1.7. Структура информационного процесса...........................................................................................................

11

1.8. Информация в технических устройствах и системах.....................................................................................

11

1.9. Как измеряется количество информации?......................................................................................................

12

1.10. Что можно делать с информацией? ..............................................................................................................

15

1.11. Какими свойствами обладает информация? ................................................................................................

15

1.12. Что такое обработка информации? ...............................................................................................................

16

1.13. Что такое информационная система? ...........................................................................................................

16

1.14. Что такое информационное общество, информационные ресурсы и информационные технологии? ..17

1.15. Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................................

18

2. Глава 2. Общие принципы организации и работы компьютеров ...............

18

2.1. Что такое компьютер? .......................................................................................................................................

18

2.2. Как устроен компьютер? ...................................................................................................................................

19

2.3. На каких принципах построены компьютеры? ................................................................................................

19

2.4. Что такое команда? ...........................................................................................................................................

20

2.5. Как выполняется команда?...............................................................................................................................

20

2.6. Что такое архитектура и структура компьютера? ...........................................................................................

21

2.7. Что такое центральный процессор? ................................................................................................................

22

2.7.1. Основными параметрами процессоров являются: .................................................................................

22

2.8. Как устроена память?........................................................................................................................................

23

2.9. Какие устройства образуют внутреннюю память? .........................................................................................

23

2.9.1. Оперативная память ..................................................................................................................................

23

2.9.2. Кэш-память .................................................................................................................................................

24

2.9.3. Специальная память..................................................................................................................................

24

2.10. Какие устройства образуют внешнюю память? ............................................................................................

25

2.10.1. Накопители на гибких магнитных дисках ...............................................................................................

26

2.10.2. Накопители на жестких магнитных дисках.............................................................................................

26

2.10.3. Параметры, влияющие на быстродействие HDD: ................................................................................

27

2.10.4. Накопители на компакт-дисках ...............................................................................................................

27

2.10.5. Записывающие оптические и магнитооптические накопители ............................................................

28

2.10.6. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках ................................

29

2.10.8.Портативные флэш-накопители...................................................................................................................

29

2.11. Что такое видеоадаптер и графический акселератор? ...............................................................................

30

2.11.1. За время существования ПК изменилось несколько стандартов видеоадаптеров: ..........................

31

2.12. Что такое видеосистема компьютера? ..........................................................................................................

32

2.12.1. Монитор на базе электронно-лучевой трубки .......................................................................................

32

2.12.2. Жидкокристаллические мониторы..........................................................................................................

33

2.12.3. Сенсорный экран......................................................................................................................................

34

2.12.4. Плазменные мониторы ............................................................................................................................

34

2.13. Что такое принтер, плоттер, сканер?.............................................................................................................

34

2.14. Что такое многофункциональные устройства?.............................................................................................

35

2.15. Принцип открытой архитектуры компьютера. ...............................................................................................

36

2.16. Какие основные блоки входят в состав компьютера?..................................................................................

37

2.17. Что собой представляет системная (материнская) плата? .........................................................................

37

2.18. Как организуется межкомпьютерная связь? .................................................................................................

39

2.19. Что такое компьютерная сеть?.......................................................................................................................

40

2.19.1. Наиболее распространенные виды топологий сетей: ..........................................................................

40

2.20. Как соединяются между собой устройства сети?.........................................................................................

42

2.21. Как классифицируют компьютерные сети по степени географического распространения?....................

42

2.22. Как соединяются между собой локальные сети? .........................................................................................

43

2.23. Как работают беспроводные сети?................................................................................................................

44

2.24. Что такое сеть Интернет и как она работает? ..............................................................................................

44

2.24.1. Как можно связаться с Интернет ? .........................................................................................................

45

2.24.2. Как связываются между собой сети в Интернет? .................................................................................

45

2.24.3. Каким образом пакет находит своего получателя ? .............................................................................

45

2.25. Основные возможности, предоставляемые сетью Интернет......................................................................

45

2.25.1. Wоrld Wide Web - главный информационный сервис. ..........................................................................

45

2.25.2. Электронная почта...................................................................................................................................

46

2

2.25.3. Cистема телеконференций Usenet (от Users Netwоrk).........................................................................

46

2.25.4. Системы информационного поиска сети Интернет. .............................................................................

46

2.25.5. Системы, основанные на предметных каталогах. ................................................................................

47

2.25.6. Автоматические индексы.........................................................................................................................

47

2.25.7. Программа пересылки файлов Ftp. ........................................................................................................

47

2.25.8. Программа удалённого доступа Telnet. .................................................................................................

47

2.25.9. Что такое Web.2. ......................................................................................................................................

48

2.26. Что такое мультимедиа и мультимедиа-компьютер? ..................................................................................

49

2.27. Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................................

50

3. Глава 3. Классификация компьютеров ........................................................

51

3.1. По каким критериям классифицируют компьютеры? .....................................................................................

51

3.2. На чем основана классификация по поколениям?.........................................................................................

51

3.3. Краткая историческая справка .........................................................................................................................

51

3.4. Какие компьютеры относятся в первому поколению? ...................................................................................

56

3.5. Какие компьютеры относятся ко второму поколению? ..................................................................................

57

В чем особенности компьютеров третьего поколения? ........................................................................................

57

Что характерно для машин четвёртого поколения?..............................................................................................

58

3.6. Какими должны быть компьютеры пятого поколения? ..................................................................................

58

3.7. На какие типы делятся компьютеры по условиям эксплуатации? ................................................................

59

3.8. На какие типы делятся компьютеры по производительности и характеру использования?......................

60

3.9. Какие существуют типы портативных компьютеров? ....................................................................................

61

3.10. Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................................

62

4. Глава 4. Арифметические основы компьютеров.........................................

62

4.1. Что такое система счисления? .........................................................................................................................

62

4.2. Как порождаются целые числа в позиционных системах счисления? .........................................................

63

4.3. Какие системы счисления используют специалисты для общения с компьютером? .................................

63

4.4. Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры - двоичной?.............................................

63

4.5.Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления?64

4.6.Как перевести целое число из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления?

..........................................................................................................................................................................................

64

4.7. Как пе p евести п p авильную десятичную д p обь в любую другую позиционную систему счисления ? ........

65

4.8. Как пе p евести число из двоичной ( восьме p ичной , шестнадцате p ичной ) системы в десятичную ? ...........

65

5. Глава 5. Логические основы компьютеров ..................................................

66

5.1. Что такое алгебра логики ? ................................................................................................................................

66

5.2. Что такое логическая формула ? ......................................................................................................................

67

5.3. Какая связь между алгеброй логики и двоичным кодированием ? ................................................................

68

5.4. В каком виде записываются в памяти компьютера и в регистрах процессора данные и команды ? .........

68

5.5. Что такое логический элемент компьютера ? ..................................................................................................

68

5.6. Что такое схемы И , ИЛИ , НЕ , И - НЕ , ИЛИ - НЕ ? ................................................................................................

68

5.6.1. С х е м а И ...................................................................................................................................................

68

5.6.2. С х е м а ИЛИ ..............................................................................................................................................

69

5.6.3. С х е м а НЕ ................................................................................................................................................

69

5.6.4. С х е м а И - НЕ ............................................................................................................................................

69

5.6.5. С х е м а ИЛИ - НЕ ........................................................................................................................................

69

5.7. Что такое триггер ? .............................................................................................................................................

69

5.8. Что такое сумматор ? .........................................................................................................................................

70

5.9. Какие основные законы выполняются в алгебре логики ? .............................................................................

71

5.9.1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ ..............................................................................................

71

5.10. Как составить таблицу истинности ? ..............................................................................................................

71

5.11. Как упростить логическую формулу ? .............................................................................................................

72

5.12. Что такое переключательная схема ? ............................................................................................................

74

6. Глава 6. Программное обеспечение компьютеров .....................................

76

6.1. Что такое программное обеспечение ? ............................................................................................................

76

6.2. Как классифицируется программное обеспечение ? ......................................................................................

76

6.3. Какие программы называют прикладными ? ...................................................................................................

78

6.4. Какова роль и назначение системных программ ? ..........................................................................................

78

6.5. Что такое операционная система ? ..................................................................................................................

78

6.6. Что такое файловая система ОС ? ...................................................................................................................

79

6.7. Что собой представляют операционные системы Wind о ws, Unix, Linux? ....................................................

80

6.7.1. Операционные системы Wind о ws .............................................................................................................

80

6.7.2. Операционная система Unix .....................................................................................................................

81

6.7.3. Операционная система Linux ....................................................................................................................

82

6.8. Что такое транслятор , компилятор , интерпретатор ? .....................................................................................

83

6.9. Что такое системы программирования ? ..........................................................................................................

83

6.10. Для чего нужны инструментальные программы ? .........................................................................................

83

6.11. Что такое текстовый редактор ? ......................................................................................................................

84

3

6.12. Что такое графический редактор? .................................................................................................................

84

6.13. Каковы возможности систем деловой и научной графики?.........................................................................

84

6.14. Что такое табличный процессор? ..................................................................................................................

85

6.15. Что такое системы управления базами данных? .........................................................................................

85

6.16. Что такое библиотеки стандартных подпрограмм?......................................................................................

86

6.17. Что такое пакеты прикладных программ? .....................................................................................................

86

6.18. Что такое интегрированные пакеты программ? ...........................................................................................

86

6.19. Что такое органайзеры?..................................................................................................................................

87

6.20. Что такое сетевое программное обеспечение?............................................................................................

87

6.20.1. Функции и характеристики сетевых операционных систем (ОС).........................................................

87

6.21. Программы утилиты для сжатия данных.......................................................................................................

88

6.22. Компьютерные вирусы ....................................................................................................................................

89

6.22.1. Основные источники вирусов:.................................................................................................................

89

6.22.2. Основные ранние признаки заражения компьютера вирусом: ............................................................

89

6.22.3. Признаки активной фазы вируса: ...........................................................................................................

89

6.22.4. Различают такие типы антивирусных программ: ..................................................................................

90

6.23. Вопросы для самоконтроля. ...........................................................................................................................

90

7. Глава 7. Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки ................

91

7.1. Что такое алгоритм?..........................................................................................................................................

91

7.2. Что такое "Исполнитель алгоритма"? ..............................................................................................................

92

7.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?.....................................................................................................

92

7.4. В какой форме записываются алгоритмы? .....................................................................................................

92

7.5. Что такое словесный способ записи алгоритмов? .........................................................................................

92

7.6. Что такое графический способ записи алгоритмов? ......................................................................................

93

7.7. Что такое псевдокод?........................................................................................................................................

93

7.8. Какие циклы называют итерационными? ........................................................................................................

94

7.9. Что такое вложенные циклы?...........................................................................................................................

94

7.9.1. Пример вложенных циклов для ................................................................................................................

95

7.9.2. Пример вложенных циклов пока ...............................................................................................................

95

7.10. Чем отличается программный способ записи алгоритмов от других? .......................................................

95

7.11. 7.13.Что такое уровень языка программирования? .....................................................................................

95

7.12. Какие у машинных языков достоинства и недостатки? ...............................................................................

96

7.13. Что такое язык ассемблера? ..........................................................................................................................

96

7.14. В чем преимущества алгоритмических языков перед машинными? ..........................................................

96

7.15. Какие компоненты образуют алгоритмический язык?..................................................................................

97

7.16. Какие понятия используют алгоритмические языки? ...................................................................................

97

7.17. Что такое стандартная функция?...................................................................................................................

98

7.17.1. Пример стандартных функций ................................................................................................................

98

7.18. Как записываются арифметические выражения? ........................................................................................

98

7.19. Как записываются логические выражения? ..................................................................................................

98

8. Глава 8. Технология подготовки и решения задач с помощью компьютера99

8.1. Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера? .....................................................

99

8.2. Математическая модель. ..................................................................................................................................

99

8.3. Классификация моделей .................................................................................................................................

99

8.3.1. Формальная классификация моделей ....................................................................................................

99

8.3.2. Классификация по способу представления объекта ..............................................................................

99

8.4. Универсальность моделей ............................................................................................................................

100

8.5. Какие основные этапы содержит процесс разработки программ? .............................................................

100

8.6. Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер? ........................................................

100

8.7. Для чего нужны отладка и тестирование? ....................................................................................................

101

8.8. В чем заключается отладка? ..........................................................................................................................

101

8.9. Что такое тест и тестирование? .....................................................................................................................

101

8.10. Какими должны быть тестовые данные? ....................................................................................................

101

8.11. Из каких этапов состоит процесс тестирования? .......................................................................................

102

8.12. Каковы характерные ошибки программирования?.....................................................................................

102

8.13. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы? ............

102

8.14. Какие ошибки не обнаруживаются транслятором? ....................................................................................

103

8.15. В чем заключается сопровождение программы? .......................................................................................

103

8.16. Вопросы для самоконтроля ..........................................................................................................................

103

9. Глава 9. Применения информатики и компьютерной техники .................

104

9.1. Как используются компьютеры в быту? ........................................................................................................

104

9.2. Что такое системы автоматизированного проектирования (САПР)? .........................................................

104

9.3. Что такое автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)? ..............................................

104

9.4. Какая взаимосвязь между АСНИ и САПР? ...................................................................................................

105

9.5. Что такое базы знаний и экспертные системы? ...........................................................................................

105

9.6. Как используются компьютеры в административном управлении? ...........................................................

105

4

9.7. Какую роль играют компьютеры в обучении? ...............................................................................................

106

9.8. Какую роль играют компьютеры в управлении технологическими процессами? ......................................

107

9.9. Вопросы для самоконтроля ............................................................................................................................

108

10. Литературные источники ..........................................................................

108

1. Глава 1. Введение в информатику

1.1. Информатика в жизни общества

Информатика - это наука, сложившаяся сравнительно недавно. Ее развитие связано с появлением в середине ХХ века электронно-вычислительных машин, которые явились мощными универсальными средствами для хранения, обработки и передачи информации.

Истоки информатики можно искать в глубине веков. Много столетий тому назад потребность выразить и запомнить информацию привела к появлению речи, письменности, счета. Люди пытались изобретать, а затем совершенствовать способы хранения, обработки и распространения информации. До сих пор сохранились свидетельства попыток наших далеких предков сохранять информацию - примитивные наскальные рисунки, записи на берестяной коре и глиняных дощечках, затем рукописные книги.

Появление в середине ХV века печатного станка позволило значительно увеличить возможности человека обрабатывать нужные сведения. Это явилось важным этапом развития человечества. Хранение информации в печатном виде стало основным способом и продолжало им оставаться вплоть до середины ХХ века. Только с появлением ЭВМ возникли принципиально новые, гораздо более эффективные способы хранения информации (рис. 1.1).

Параллельно с хранением развивались способы передачи информации. Примитивный способ передачи посланий от человека к человеку сменился более прогрессивной почтовой связью. Почтовая связь давала достаточно надежный способ обмена информацией. Однако не следует забывать, что таким образом могли передаваться только сообщения, написанные на бумаге. А главное - скорость передачи сообщения была соизмерима только со скоростью передвижения человека. Изобретение телеграфа, телефона дало принципиально новые возможности обработки и передачи информации.

Рис. 1.1. Развитие способов хранения информации

Рис. 1.2. Развитие способов обработки информации

5

Рис. 1.4. Карта погоды Гидрометцентра России
Рис. 1.3. Развитие способов передачи информации

Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а в последствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки и передачи информации человеком (рис. 1.2, 1.3).

Электронно-вычислительные машины и системы являются базой информатики. Поэтому информатика находит широкое применение в различных областях современной жизни: производстве, науке, образовании и других.

Приведем примеры. Ежедневно мы получаем прогноз погоды, даже не задумываясь каким образом он получен. На самом деле задача прогноза погоды является очень сложной и трудоемкой. Чтобы ее решить, необходимо собрать, а затем проанализировать информацию, поступающую с метеорологических станций, спутников.

Для этого применяются методы математического моделирования процессов в атмосфере и океане, решаются сложные системы уравнений. Потом полученные результаты представляются в удобной для человека форме (рис. 1.4). Все эти этапы невозможно произвести, не пользуясь методами и средствами информатики. А тем более, не применяя ЭВМ.

Развитие современной науки предполагает проведение сложных и дорогостоящих экспериментов, таких как, например, при разработке термоядерных реакторов. Информатика позволяет заменить реальные эксперименты машинными. Это экономит колоссальные ресурсы, дает возможность обработать полученные результаты самыми современными методами. Кроме того, такие эксперименты занимают гораздо меньше времени, чем настоящие. А в некоторых областях науки, например астрофизике, проведение реального эксперимента просто невозможно. Здесь, в основном, все

исследования проводятся посредством вычислительных экспериментов.

Многочисленные исследования говорят о том, что метод обучения при помощи компьютеров гораздо эффективнее старых традиционных методов. Сравнивать эти методы сложно, однако доказано,

что внимание при работе с компьютерной программой обучения усиливается, а поэтому время занятий сокращается примерно на 30%.

Уже давно учеными выявлена связь между способом, с помощью которого осваивается материал и способностью восстановить этот материал в памяти. Так вот, при прослушивании лекций только четверть услышанного материала остается в памяти. Если этот же материал воспринимать зрительно, то в памяти остается до трети полученных сведений. Применяя комбинированные способы обучения, доля усвоенного материала достигает половины. И только когда учащийся принимает активное участие в процессе изучения материала с помощью компьютерных программ, только тогда (как говорят последние научные исследования) доля усвоенного материала достигает 75%.

Следует отметить, что обучающие программы существуют не только для обучения в учебных заведениях, но и для обучения и переподготовки персонала различных фирм, а также для проведения квалификационных испытаний.

Дальнейшее развитие информатики, как и любой другой науки, влечет за собой новые достижения, открытия, и, следовательно, и новые области применения, которые, может быть трудно сегодня предположить.

1.2. Информатика как наука.

Термин "информатика" (франц. infоrmаtique) происходит от французских слов infоrmаtiоn (информация) и аutоmаtique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".

Широко распространён также англоязычный вариант этого термина - "Соmputer science", что означает бук-

вально "компьютерная наука".

Информатика - это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации - массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.

6

Информатика – одно из главных направлений научно-технического прогресса; область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

С информатикой часто связывают одно из следующих понятий: это либо отрасль производства, либо фундаментальная наука, либо прикладная дисциплина, либо совокупность определенных средств, используемых для преобразования информации. В соответствии с этим структура информатики различна в зависимости от вкладываемого содержания. Она приведена на рис. 1.5.

Рис 1.5 Структура информатики

Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части - технические средства, программные и алгоритмические.

Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hаrdwаre, которое буквально переводится как "твердые изделия".

Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Sоftwаre (буквально - "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brаinwаre (англ. brаin - интеллект).

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 средствам (продуктам) относятся операционные системы, 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 алгоритмы являются тем базисом, который положен в основу проектирования и изготовления любого программного или технического средства в силу их исключительной сложности и, как следствие, невозможности умозрительного подхода к созданию.

7

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.

Разработкой абстрактных методов, моделей и алгоритмов, а также связанных с ними математических теорий занимается фундаментальная наука. Ее прерогативой является исследование процессов преобразования информации и на основе этих исследований разработка соответствующих теорий, моделей, методов и алгоритмов, которые затем применяются на практике.

Предмет информатики как науки составляют:

аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

программное обеспечение средств вычислительной техники;

средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Практическое использование результатов исследований информатики как фундаментальной науки воплощается в информатике - отрасли производства. В самом деле, широко известны западные фирмы по производству программных продуктов, такие как Micrоsоft, Lоtus, Bоrlаnd, и технических средств – IBM, Аpple, Intel, Hewlett Pаckаrd и другие. Помимо производства самих технических и программных средств разрабатываются также и технологии преобразования информации.

Подготовкой специалистов в области преобразования информации занимается информатика как прикладная дисциплина. Она изучает закономерности протекания информационных процессов в конкретных областях и методологии разработки конкретных информационных систем и технологий.

Основные направления информатики для практического применения:

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 комплексных задач);

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, между фор-

матами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

Таким образом, главная функция информатики состоит в разработке методов и средств преобразования информации с использованием компьютера, а также в применении их при организации технологического процесса преобразования информации.

Выполняя свою функцию, информатика решает множество задач.

Приоритетными являются следующие направления:

разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;

биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;

методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;

разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю,

сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым во-

просом является эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оборудования к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени. В

8

информатике всю жестко ориентированно на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основной вопрос как совершить данную операцию эффективно.

В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.

1.3. Что такое информация?

Термин "информация" происходит от латинского слова "infоrmаtiо", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в

этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";

в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы

(Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации - науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, - рассматривает информацию

как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Приведем еще несколько определений:

Информация - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);

Информация - это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);

Информация - это мера сложности структур (Моль);

Информация - это отраженное разнообразие (Урсул);

Информация - это содержание процесса отражения (Тузов);

Информация - это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация - это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение - это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей - в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо техни-

ческих устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы.

1.4. В каком виде существует информация?

Информация может существовать в виде:

текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

световых или звуковых сигналов;

радиоволн;

электрических и нервных импульсов;

магнитных записей;

жестов и мимики;

запахов и вкусовых ощущений;

хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д. Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зре-

ния их информационных свойств, называются информационными объектами.

9

Рис. 1.6. Классификация методов получения информации

1.5. Методы получения информации?

Откуда появляется новая информация? Каждый день любой человек проделывает какие-то определенные действия: добирается до работы, готовит пищу, пользуется в быту и на работе привычными предметами. Ежедневное безошибочное выполнение одних и тех же действий происходит потому, что эти действия выполнялись очень много раз. И данный человек, не задумываясь над этим, накопил необходимое количество информации. Иными словами, он накопил некоторый опыт. Вообще, опыт является важнейшим методом получения информа-

ции (рис. 1.6).

В прошлом процесс накопления опыта был основным, а долгое время и единственным методом получения информации. Об этом говорят факты. Опытный путь при разработке технологических процессов новых изделий, является очень эффективным. Всему миру известны такие достижения древних мастеров как изделия тульских оружейников, неповторимый китайский фарфор, венецианское стекло, дамасская сталь. Земледельцы вывели культурные сорта полезных растений, животноводы получили высоко-

продуктивные породы скота. Множество других замечательных достижений было получено опытным путем.

Вотличие от этого существовал и до сих пор существует так называемый метод проб и ошибок. В настоящее время он называется эвристическим. Его название происходит от слова "Эврика" (древнегреческое "Я нашел!”). Это восклицание приписывается древнегреческому ученому Архимеду, который будто бы произнес его при открытии одного из законов.

При эвристическом подходе проводятся многократные эксперименты, после которых отбирают наиболее удачные варианты. Этот метод очень длительный и трудоемкий. Эксперименты могут носить длительный характер. Поэтому во многих случаях накопленный опыт передавался из поколения в поколение, прежде чем были получены требуемые результаты.

Всовременной науке этот метод также имеет место. Наглядным примером может служить такая отрасль науки как растениеводство. Известно, что многие растительные культуры имеют довольно большой период роста

исозревания. Поэтому, чтобы провести необходимые исследования, ученым приходится ждать многие годы. А во многих случаях - оставлять свои наблюдения последователям, чтобы они довели начатые опыты до конца.

История знает примеры, когда эвристический подход позволял в относительно короткий период времени получать важные результаты. Примером может служить деятельность американского изобретателя Т.А.Эдисона. Метод проб и ошибок и колоссальная работоспособность Эдисона позволили создать в довольно сжатые сроки лампу накаливания для электрического освещения. Изобретатель долго не мог подобрать подходящую нить накаливания. Испытывая подряд все материалы, которые у него были, Эдисон продолжал работать по 20 часов в сутки. После проведения трех тысяч неудачных опытов, подходящая нить накаливания была найдена. Это было обугленное волокно бамбука.

Хотя эвристический метод применяется в научных исследованиях до сих пор, он не является достаточно эффективным. ХХ век характерен быстрым ростом научно-технических достижений. Это стало возможным только при научном подходе в достижении новых результатов.

Научный подход характеризуется тем, что производится не беспорядочный перебор всех возможных вариантов, а целенаправленный поиск. При проведении исследования на научной платформе изучают, анализируют все известные достижения в конкретной области. Затем проводят опыты. Причем не беспорядочно, а с учетом всех известных фактов и с учетом того влияния, которое могут оказать эти опыты на окончательные результаты.

Врезультате применения целенаправленного поиска люди создали новые материалы и процессы, неизвестные природе. Этому поиску способствует развитие современной техники, которая позволяет обрабатывать большие объемы информации и получать все новые и новые результаты.

1.6. Как передаётся информация?

Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику по-

средством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в пе-

редаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принима-

емый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

 

канал связи

 

ИСТОЧНИК

-----------

ПРИЁМНИК

Примеры:

1.Сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источ-

ника - специалиста-метеоролога посредством канала связи - телевизионной передающей аппаратуры и телевизора.

2.Живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внеш-

него мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искаже-

ние и потерю информации.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]