1. Ақпарат түсінігі. Информатика пәні және оның міндеттері.

" Ақпарат " термині латынның түсіндіру, баяндау, білу деген ұғымдарды білдіретін іnformatio сөзінен шыққан.

Ақпарат – қоршаған ортаның объектілері мен құбылыстары, олардың параметрлері, қасиеттері және қалып-күйлері жөніндегі мәліметтер жиыны.

*тұрмыста ақпарат деп қажет болған кез келген мәліметті немесе хабарды айтады;

*техникада ақпарат деп таңбалар немесе сигналдар түрінде берілетін кез келген хабарларды айтады;

*кибернетикада ақпарат деп бағыт алу, екпінді түрде әрекет ету, басқару үшін пайдаланылатын, яғни белгілі бір жүйені сақтау, дамыту, жетілдіру мақсатында қолданылатын білім бөлігін айтады (Н. Винер).

Америка ғалымы Клод Шеннон ақпаратты белгілі бір нәрсе туралы біздің біліміміздің айқындылығын арттыру деп санайды.

Ақпараттың қазіргі ғылыми мағынасын дәлірек анықтаған кибернетика "атасы" –   Норберт Винер болып саналады. Ол: Ақпарат — сыртқы ортадан сезімдеріміз бен оған бейімделуіміз арқасында алынған түсініктерді белгілеу деп түсіндіреді. Компьютер жадында сақталатын ақпараттың барлық түрлері – сөздер, сандар, суреттер, компьютер жұмысын басқару программалары – бәрі де екілік сандар тізбегі түрінде жазылады.

Ақпарат түрлері:

*мәтін, сурет, сызба, график; *жарық немесе дыбыс сигналдары; *радиотолқындар;*электр және нерв импульстері; *магниттік жазбалар;

*ымдау, қимылдау түрлері; *иіс және дәм сезімдері; *организм қасиеттері мен белгілерін есте сақтап, ұрпақ бойынша таратып отыратын хромосомдар, т.б.

Ақпаратпен орындалатын іс-әрекеттер: дайындау; тасымалдау; қабылдау; пайдалану; есте сақтау; көшіру; формальдау; тарату; түрлендіру; араластыру (комбинировать); өңдеу (обрабатывать); бөліктерге бөлу; қарапайым ету (упрощать); жинау; сақтау; іздеу; өлшеу;бұзу, жою.

Ақпарат қасиеттері: анықтылық (достоверность); толықтық; дәлдік (точность);бағалылық; өзектілік (свое-временность); түсініктілік; қол жеткізуге, қолдануға болатындық (доступность); қысқалық.

"Информатика" термині француздардың informatique (ақпарат) және automatique (автоматика) сөздерінен шыққан, оның мағынасы -"ақпараттық автоматика". Ағылшын тілді елдерде оның орнына — "Сomputer science“ термині кең қолданылады, сөзбе-сөз аудармасы "Компьютерлік ғылым".

Информатика – компьютерді қолдануға негізделген, информация құрылымы мен оның жалпы қасиеттерін қарастырып, мәліметтерді дайындау, сақтау, іздеу, түрлендіру, жеткізу және оны әр түрлі қызмет баптарында пайдалану зандылықтары мен тәсілдерін зерттейтін жаңа ғылыми пән.  

Информатика үш бөліктен тұрады:

*техникалық құралдар - компьютер аппаратурасы - Hardware (қатты бұйымы, сүйегі);

*программалық құралдар – мәліметтер мен программалар Software (жұмсақ бұйымы, еті).

*алгоритмдік құралдар – алгоритмдер мен оларды құрастыру тәсілдері brain-ware (brain — зерде, интеллект).

2. ЭЕМ жұмыс істеу принциптері. фон- Нейман қағидалары (принциптері). Дербес компьютер архитектурасы. Негізгі блоктары және олардың атқаратын қызметі.

Буындары:

1 - (1946-1950) электрондық шамдардан жасалған. 2- (1950-1960) жартылай өткізгіштерден тұрды. 3- (1960-1970) ннтегралдық схемалардан жасалған. 4 - дербес компьютерлер заманының басталғанының белгісі болды. 5 - (1990-2000) бесінші буын – электрондық-оптикалық элементтерден жасалған ЭЕМ-дер шығарыла бастады.

ДК – бір адамның басқаруымен жұмыс істеуге арналған жеке компьютер. ДК-ң барлық құрылғылары екі топқа бөлінеді, олар: негізгі құрылғылар – бұларсыз компьютерлер жұмысы жүргізіле алмайды және қосалқы құрылғылар – бұлар компьютерлердің жұмыс істеу мүмкіндіктерін кеңейтеді.

Компьютерлердің жұмыс істеу негіздері олардың барлығына ортақ бірнеше қағидаларға (принциптерге) негізделген. Оларды алғаш рет 1945 ж. АҚШ ғалымы Джон фон Нейман ұсынған еді.

Программалық басқару принципі

Компьютердегі программа командалар тізбегінен құралып, олар белгілі бір кезекпен автоматты түрде біртіндеп орындалу арқылы атқарылады.

Программаны жадта сақтау принципі

Программа командалары жадта сандар секілді сақ-талып, сандар сияқты өңделеді. Мәліметтер мен сандардың компьютер үшін еш айырмасы жоқ.

Адрестелу принципі

Программалар мен мәліметтерді жедел жадының берілген адресі бойынша алдыңғы мәліметтерді қарамастан тауып алуға болады. Жад ұялары нөмірленетін болғандықтан, Жад бөлігіне ат қойып, кейіннен осы ат бойынша оны пайдалануға (өзгертіп жазуға, оқуға) болады.

Сонымен, қазіргі компьютерлер архитектурасының анықталу принциптері:

1. Компьютер программамен басқарылуы тиіс. Енгізу/шығару құрылғысы (пернетақта, дисплей, принтер) компьютерге мәлімет енгізу және жұмыс нәтижесін адамдарға жеткізу үшін қолданылады.

2. Есте сақтау құрылғысы (ішкі, сыртқы жады) программаларды, мәліметтерді, нәтижелерді сақтауға арналған.

3. Жады ұяшықтары нөмірленуі керек. Орталық процессор жедел жадтағы программаларды орындап, мәліметтерді түрлендіреді және де барлық құрылғыларды басқарады. Әрбір процессордың өз командалар жиыны болады. Командалар екілік кодтардан тұрады, әр команда жедел жадтан арифметикалық-логикалық құрылғыға жіберіліп айқындалады (декодируется).

Арифметикалық-логикалық құрылғы – программа командалары бойынша арифметикалық амалдарды орындап, мәлімет кодтарын түрлендіреді. Басқару құрылғысы компьютердің барлық блоктарының жұмысын қадағалайды. Ол белгілі бір кезекпен компьютер жедел жадындағы командаларды біртіндеп орындатып отырады. Командаларды орындау мәлімет біткенде немесе программа аяқталғанда (ток өшкенде) тоқталады.

Осы принциптер бойынша жұмыс атқару фон-Нейман архитектурасы деп аталады.

ДК-нің ішкі жады немесе оперативті есте сақтау құрылғысы (RАМ – Random Access Memory), сондай-ақ тұрақты есте сақтау құрылғысы (RОМ – Read-only Memory) компьютердің ішкі жадын құрайды. Компьютердің жедел жадында осы мезетте дереу өңделуге тиіс мәліметтер мен программалар ғана сақталады. Оның көлемі 32 Мбайттан жоғары (64, 128, 256 Мб) болады. Компьютердің процессорында тағы тұрақты есте сақтау құрылғысы – тұрақты жады өзгертілмейтін инф-цияны сақтайды, ешкім оны өшіріп қайта жаза алмайды, оны тек оқуға болады. Әдетте тұрақты жадтың көлемі шағын 64 – 128 Кб шамасында болады.

Қатты магниттік диск (винчестер) ДК программалары мен көлемді мәліметтерді есте сақтайды. Олардың көлемі оншақты Гбайттан жүздеген Гбайттарға дейін бола береді.

Аппараттық жабдықтамалар: Процессор; Дисплей, принтер, плоттер; Жедел жады; Дискілер; Пернетақта, тышқан.

Жүйелік блок:

- қораптан,

- негізгі электрондық құрылғылар орналасқан аналық тақшадан – барлық негізгі электрондық элеметтер: микропроцессор, жедел жады осында орналасады, сыртқы құрылғылар (дыбыстық, бейнелік тақшалар, т.б. жалғанатын қосқыш тарақшалар) да онымен байланысып тұрады.

Микропроцессор – арифметикалық-логикалық амалдарды орындап, барлық құрылғыларды басқарып отырады;

-дискіжетектерден,

-қоректену блогынан, т.б. тұрады (процессор, бейнекарта, оперативті (жедел жады) есте сақтау құрылғысы, тұрақты есте сақтау құрылғысы, мәлімет жинақтауыш дискілер және мәлімет енгізу-шығару порттары).

2. Компьютердің операциялық жүйелері (ОС). ОС-тағы файлдар жүйесін ұйымдастыру.

Операциялық жүйелер немесе системалар (ОС) – компьютердi басқаратын және құрылғыларды қолданбалы программалармен байланыстыратын программалар. Дербес компьютерлерде кең тараған операциялық жүйелерге MS (PC) DOS, WINDOWS 95/98, WINDOWS 2000/ХР, OS/2, UNIX, т.б. жатады. WINDOWS 98/МЕ қазіргі Microsoft корпорациясының стандарты.

Операциялық жүйе немесе система (ОС) – ең бірінші және ең басты компьютер программасы, ОС арқылы адам мен компьютер арасындағы байланыс орнатылады.

ОС – компьютер аппаратурасы мен басқа программалар арасындағы тасымалдаушы буфер. Ол программалардың командаларын қабылдап, машина тіліне аударады.

ОС – адамның компьютерде жұмыс істеуін жеңілдететін программа.

ОС атқаратын әрекеттерге келесi операциялар жатады:(күнделікті аткаратын іс әрекетімізді сипаттаймыз)

Кез келген ОС кем дегенде 3 бөліктен тұрады:

1.Ядро – командалық интерпретатор, ол ОС командаларын машина кодтарына айналдырады.

2. Драйверлер – құрылғыларды басқаратын программалар

3.Интерфейс – тұтынушыны компьютермен сұхбаттас-тыратын ыңғайлы орта. Тұтынушыға онша қызықты емес ядро осының ішінде орналасады. Графикалық интерфейс – шағын суреттермен көмкерілген көзге жылы орта. Алғашқы ОС-тар үшін тышқанмен шерту орнына сөз тізбегі енгізілетін. Мыс., Word программасын іске қосу үшін:

winword.exe¿терілетін еді.

ОС түрлері:

Атқаратын жұмыстарына қарай екіге бөлінеді:

1. Біртапсырмалы (однозадачная) - DOS

2. Көптапсырмалы (многозадачная) - Windows

Тұтынушы санына қарай екіге бөлінеді:

1. Біртұтынушылы (однопользовательский) - DOS

2. Көптұтынушылы (многопользовательский) - Windows

Разрядтылығына қарай:

1. 16-разрядты (DOS, Windows 3.1)

2. 32-разрядты (Windows 98/ME)

Windows – алғашқы мультимедиалық операциялық жүйе болды. Ол сыртқы, ішкі құрылғыларды өзі автоматты түрде анықтайды. Интернетпен өте жақсы жұмыс істейді. Батырмалары графикалық түрде көрнекті бейнеленеді, мұнда көптеген драйвелер мен утилиттер бар.

Файл (file –бума, десте) белгілі бір атпен магниттік дискіде жазылған біртектес информациялар жиыны.

Файл атрибуттары деп дискіде сақталып тұратын файлдың сипаттамаларын айтады. Жалпы атрибут файл қасиеттерін анықтайтын параметрлер, олар:

- файл аты мен типі, файлдың жазылған немесе соңғы өзгертілген мерзімі (дата мен уақыт), файлдың байтпен берілген көлемі, файлдың қорғаныс деңгейлері, маңыздылығы;архивті файл – өзгерту, өшіруге болады; тек оқу үшін қолданылатын файл; жасырын сақталатын файл, көрсетілмейтін файл; Жүйелік тек оқылатын, әрі жасырын сақталатын файл.

Каталог немесе бума – белгілі бір ортақ қасиеттеріне қарай бір магниттік дискіде орналастырылған файлдар тобына қойылған атау, яғни бума аты.

Компьютер дискісінде файлдарды сақтау тәсілін файлдық жүйе деп атайды. Диск бумасымен файлдарды ОЖ-нің иерархиялық (сатылы) құрылым түрінде кескінделуін файлдық құрылым деп немесе файлдардың бұтақ тәріздес құрылымы деп атайды.

Файлдық жүйе (ағ. File system) – компьютердегі ақпарат тасушылардағы мәліметтерді ұйымдастыру, сақтау және атау әдістерін анықтайтын жүйе. ФЖ файлдар түрінде топтастырылған құрамының форматын анықтайды. Нақты ФЖ файл атының өлшемін, файлдың максималды мүмкін болатын өлшемін, файл атрибуттары жинағын анықтайды. Кейбір ФЖ сервисті мүмкіндіктерді көрсетеді, мысалы енуді шектеу немесе файлды шифрлеу.

ОС тұрғысынан, диск кластерлер жиынынан тұрады. ФЖ драйверлері кластерлерді файлдар мен каталогтарға ұйымдастырады. Осы драйверлер қазіргі уақытта қай кластер пайдалануда, қайсысы бос, белгіленгендігін анықтайды.

Қызметі:

1. Файлға ат беру

2. Қосымшалар үшін файлдармен жүмыс істеудің программалық интерфейсі

3. ФЖ-ң логикалық моделін көрсету

4. Қоректену ақауларына, аппаратты және программалық жабдықтардың қателіктеріне ФЖ-ң орнықтылығын ұйымдастыру

5. Жүйенің басқа объектілерімен дұрыс әрекеттесуі үшін қажетті файл параметрлерін қамту.

Түрлері: FAT32, HPFS, ext2, QIC, CD и DVD: ISO9660, HFS, UDF, AEFS, NFS, CIFS, SSHFS, GmailFS т.б.

2. ЭЕМ-дегі ақпаратты өлшеу және бейнелеу. Ақпаратты жіктеу (классификация) және кодтау.

ХАРТЛИ ЖӘНЕ ШЕННОН ФОРМУЛАЛАРЫ (Ақпарат мөлшерін анықтау жолы)

Америка инженері Р.Хартли 1928 ж. таңдап алынған хабар ішіндегі I – информация мөлшерін N санының екілік логарифмі ретінде анықтау керек деп тапты.

           Хартли формуласы:   I = log2N

Америка ғалымы Клод Шеннон 1948 ж. таңдап алу ықтималдықтары әр түрлі хабарлар жиыны ішіндегі информация мөлшерін анықтау формуласын ұсынды.

Шеннон формуласы:

I = — ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), мұндағы pi — N хабарлар ішінен i нөмірлі хабарды таңдап алу ықтималдығы.

Бұл формула бойынша егер p1, ..., pN ықтималдықтары тең болса, онда олардың әрқайсысының мәні 1/N –ге тең болады да, Шеннон формуласы Хартли формуласына айналып кетеді.

Клод Шеннон информацияны өлшеу үшін бір  бит (ағылшынша bit — binary digit — екілік сан) бірлігін ұсынды.

Информация теориясында: Бит — ықтималдықтары бірдей екі оқиғаның бірінен бірін ажыратуға қажетті информация мөлшері.  

Есептеу техникасында командалар мен мәліметтерді компьютер ішінде бейнелеу үшін қолданылатын екі таңбаның ("0" мен "1“) бірін есте сақтауға арналған машина жадының ең кіші бөлігін бит деп атайды.

Бит — өлшеудің ең кіші бірлігі, сондықтан практикада одан үлкенірек өлшем бірлігі —  байт қолданылады. Байт — қатар тұрған сегіз биттен тұрады. Компьютер пернетақтасының 256 символдан тұратын таңбаларының кез келгенін кодтау үшін 8 бит қажет (256=28).

Бұдан басқа іріленген өлшем бірліктері де қолданылады:

*1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт

ЭЕМ-де ақпарат бейнелеу тәсілдері

*мәтін, сурет, сызба, график;

*магниттік жазбалар

Кіріс ақпараты – фирмаға немесе бөлімшесіне келіп түсетін ақпарат.

Шығыс ақпараты – бір фирмадан екіншісіне, бөлімшесіне жіберілген ақпарат.

Ішкі ақпарат – объект ішінде пайда болады, сыртқы - объект сыртында.

Мәтіндік ақпарат - физикалық тасығышта (қағаз, дисплей экранындағы сурет) ақпаратты бейнелеу үшін пайдаланылатын алфавитті, сандық және арнайы символдар жиынтығы.

Графикалық ақпарат - әр түрлі графиктер, диаграммалар, сұлбалар, суреттер.

Ақпараттар классификациясы

1. Қабылдануына байланысты:

-визуалды – көру мүшелері арқылы

-аудио – есту мүшелері арқылы

-түйсіну – түйсіну рецепторлары арқылы

-иіс сезу мүшелері арқылы

-дәм сезу мүшелері арқылы қабылданатын ақпарат.

2. Суреттеу, келтіру формасына байланысты:

-мәтіндік – символдар түрінде беріледі.

-сандық – математикалық әдістерді білдіретін сандар мен белгілер түрінде

-графикалық – сурет түрінде

-дыбыстық – ауызша не жазба түрінде.

3. бағытталуына сай:

-жалпы

-арнайы – спецификалық жиынтықты қамтиды.

-жеке – қандай да бір адам туралы ақпарат.