1к1с Информатика / конспект лекций

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАТИКА»

Цель преподавания дисциплины –

 формирование представления об информации (информационных процессах) как одном из основополагающих понятий науки: веществе,

энергии, информации, на основе которых строится современная картина

мира;

раскрытие значения информационных процессов в формировании современной научной картины мира и развитие информационной культуры обучающихся;

обучение студентов по направлениям информатики: вычислительной техники, алгоритмизации, программированию и информационным технологиям;

формирование представления об этапах решения задач на ЭВМ,

овладение и развитие основных умений алгоритмизации.

ТЕМА 1

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ

Цель темы – сформировать представление об информатике как науке,

изучить информационные процессы, представление и использование информации в ЭВМ; изучить системы счисления, перевод чисел из одной системы счисления в другую, особенности двоичной арифметики.

Учебные задачи - раскрыть роль информатизации, провести обзор направлений информатики, рассмотреть процесс обработки информации,

представление и использование информации в ЭВМ; рассмотреть правила

перевода в различных системах счисления, правила выполнения операций в

различных системах счисления.

СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

1.Основные понятия

2.Направления информатики

3.Информационные процессы

4.Представление информации в ЭВМ

5.Системы счисления

6.Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую

7.Действия с двоичными числами

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Термин «информатика» (франц. informatique) – французский термин

information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает

«информационная автоматика» или «автоматизированная переработка

информации».

Широко распространен англоязычный вариант этого термина –

«Computer science», что означает буквально «компьютерная наука».

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в

процессе жизнедеятельности и работы. Теоретические и практические вопросы, относящиеся к информации, изучает информатика.

Информатика – отрасль науки, изучающая структуру и свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском,

передачей, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении,

внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в

автоматизации этапов работы с данными, а также в методическом обеспечении новых исследований.

Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества.

Под информационным обществом понимают общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации.

НАПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ

Информатика включает в себя семь основных направлений:

теоретическая информатика, прикладная информатика, кибернетика,

вычислительная математика, вычислительная техника, программирование,

искусственный интеллект.

Теоретическая информатика – это математическая дисциплина,

использующая все методы математики и создающая теоретический фундамент, на котором основываются все остальные направления информатики.

Прикладная информатика рассматривает различные области применения информатики в практике научных исследований, создание новых изделий и технологий, в управлении, обучении и разработки информационных систем.

Кибернетика – это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в объектах различной природы – в

машинах, в живых организмах и в обществе.

Вычислительная математика – раздел математики, который изучает аналитические и численные методы обработки научной и технической информации.

Вычислительная техника – это направление информатики, в котором разрабатываются новые вычислительные машины и их структуры, изучаются новые принципы работы таких машин, создается новая элементная база,

проектируются территориально разнесенные комплексы и сети обработки данных.

Программирование – это изложение алгоритмов экономических, научно-

технических, лингвистических и прочих задач на языках программирования,

ориентированных под математическое и программное обеспечение конкретного компьютера. Программирование в широком смысле включает создание языков программирования, создание операционных систем,

разработку пакетов прикладных программ, создание базы данных.

Искусственный интеллект – одно из направлений информатики, цель которого разработка аппаратно-программных средств, позволяющих пользователю непрограммисту ставить и решать свои задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве естественного языка.

Одним из важнейших разделов информатики является информационная технология.

Информационная технология (ИТ) – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных

(первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления на базе вычислительной или коммуникационной техники и широкого применения математических методов.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

Информационный процесс - совокупность последовательных операций,

производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей,

гипотез, теорий и пр.), для получения какого-либо результата. Информация проявляется именно в информационных процессах. Информационные процессы всегда протекают в каких-либо системах (социальных,

технических, биологических и пр.). К основным информационным процессам, изучаемым в курсе информатики, относятся: поиск, отбор,

хранение, передача, кодирование, обработка, защита информации.

Информационные процессы, осуществляемые по определенным информационным технологиям, составляет основу информационной деятельности человека. Компьютер является универсальным устройством для автоматизированного выполнения информационных процессов.

Синтаксическая мера информации - эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.

Прагматическая мера информации - эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели.

Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

Семантическая мера информации: для измерения смыслового содержания информации, то есть ее количество на семантическом уровне,

наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью принимать поступившие сообщения. Для этого используется тезаурус.

Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

Таблица 1. Формы адекватности информации

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНФОРМАЦИИ

Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее показателями качества:

Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта.

Содержательность информации отражает семантическую емкость,

равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т.е. С= Ic/Vд.

Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав

(набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым

Формы представления чисел. В ЭВМ применяются две формы представления чисел: с фиксированной и плавающей точкой.

С фиксированной точкой все числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой,

отделяющей целую часть от дробной.

С плавающей точкой каждое число изображается в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая – порядком,

причем абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок – целым числом.

Варианты представления информации в ПК. Вся информация

(данные) представлена в виде двоичных кодов. Для удобства работы введены термины, обозначающие совокупности двоичных разрядов. Эти термины обычно используются в качестве единиц измерения объемов информации, хранимой и обрабатываемой в ЭВМ.

Бит – наименьшая единица информации, которая может находиться только в двух состояниях (0 и 1). Цепочки бит в памяти компьютеров представляют собой различные числа, символы и любую другую информацию.

Группа из восьми бит называется байтом.

Более крупная единица информации: 1 Кбайт = 1024 байт (Килобайт), 1

Мбайт = 1024 Кбайт (Мегабайт), 1Гбайт = 1024 Мбайт (Гигабайт), 1Тбайт = 1024 Гбайт (Терабайт).

Наибольшую последовательность бит, которую ЭВМ может обрабатывать как единое целое, называют машинным словом. Длина машинного слова зависит от разрядности процессора и может быть равной

16, 32, 64 битам и т.д.

Коды ASCII (American Standard Code for Information Interchange -

Американский стандартный код для обмена информацией). Код ASCII имеет основной стандарт и его расширение. Основной стандарт является

Система счисления – совокупность правил, с помощью которых записывается конкретное число, при этом основанием системы называется число знаков данной системы, позволяющих записывать все множество чисел.

Взависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

Ввычислительной технике находят применение двоичная,

восьмеричная, десятичная, шестнадцатеричная системы счисления.

При любом основании системы счисления каждое конкретное число может быть представлено полиномом:

an an-1…a0,b-1 b-2…b-m = anRn +an-1Rn-1 +…+ a0R0 +b-1R-1 +b-2R-2 +…+b-mR-m

целая часть дробная часть где нижние индексы определяют местоположение цифры в числе

(разряд); R – основание системы счисления; ai - цифра целой части числа; bi -

цифра дробной части числа.

Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую

Для перевода десятичного числа в восьмеричную, шеснадцатиричную или двоичную систему счисления в общем случае проводят два расчетных этапа: сначала переводится целая часть числа, а затем дробная.

Целую часть числа делят на основание новой системы счисления до тех пор, пока частное от деления не станет меньше основания. В новой системе счисления целая часть записывается в виде остатков от деления начиная с последнего частного справа налево. Дробная часть в новой системе счисления получается умножением дробной части числа в старой системе на основание новой системы, до тех пор пока дробная часть не станет = 0 или не будет достигнута требуемая точность. Дробь в новой системе счисления запишется в виде целых частей от полученных произведений, начиная с первого. Обратный перевод из двоичной, восьмеричной или