инфопособие2013

новых изделий, материалов, технологических процессов. Выделяют различные виды технической информации по отраслям народного хозяйства, т. е. отраслевую информацию, отражающую особенности каждой отрасли - машиностроения, электротехники и энергетики, транспорта, строительства, сельского хозяйства и т. д. Производственная информация относится к сфере производственной деятельности и используется для создания материальных благ. В зависимости от характера производственных процессов можно выделить информацию технологическую, конструкторскую, планово-экономическую, эксплуатационную и др.

В связи с тем, что наука стала в настоящее время непосредственной производительной силой и все виды специальной информации особенно научной и технической, находятся в тесной взаимосвязи, в практике информационного обслуживания пользуются понятием научно-

технической информации.

1.3. Структура информации

Различают содержательную и формальную структуру социальной информации. Содержательную структуру определяет структура знания,

которая имеет несколько уровней. Элементами первого уровня являются эмпирические факты о предметах, процессах или событиях реальной жизни. Второй уровень – познание на нѐм происходит осмысление эмпирических фактов, устанавливаются между ними связи, эмпирический факт превращается в научный. Высшим является уровень абстрактнологического мышления, в процессе которого вырабатываются концепции, гипотезы, теории, законы, директивы.

Выделение названных уровней в содержательной структуре информации в известной мере условно, так как информационные сообщения могут содержать элементы каждого уровня.

Формальная структура информации предполагает анализ знаковой формы, с помощью которой передается содержание информации. Наиболее часто такой знаковой формой является естественный язык. Известно, что в структуре естественного языка выделяются три уровня:

фонетический, лексический и синтаксический. На каждом из них можно выделить синтагматическую (горизонтальную) ось,

определяющую порядок следования элементов на каждом уровне (букв в алфавите, букв в слове, слов в предложении, предложений в тексте сообщения), и парадигматическуюось, отражающую наличие различных

13

взаимосвязей между элементами каждого уровня. Можно группировать их, например, по признакам сходства и различия: гласные – согласные, синонимы – антонимы, типы предложений.

Помимо названных уровней, в информатике имеется еще один – текстовый, на котором тоже можно выделить синтагмы и парадигмы. Следование предложений в логическом порядке представляет логическую синтагму. Примером текстовой парадигмы может служить группировка текстов по тематике, хронологии, формату и т. д. Особое значение выделение парадигматических и синтагматических осей имеет при разработке искусственных языков представления информации.

1.4 Требования, предъявляемые к социальной информации

Первое и главное требование к социальной информации – это ее общедоступность. Оно предполагает свободный доступ любого человека, группы людей, учреждений, организаций, предприятий к информационным фондам, знаниям, необходимым для решения задач жизнедеятельности. Исключение может составлять секретная информация, точно определяемая соответствующим законодательством и касающаяся военных тайн государства, коммерческих и технологических тайн, а также интимных подробностей личной жизни человека, использование которых может нанести ущерб. Отсутствие монополии на информацию, создание общедоступных баз данных и знаний, в которые можно было бы войти с помощью домашнего компьютера и благодаря ему получить нужные сведения, развитие требуемой информационной технологии (компьютерных систем, программного обеспечения, интегрированных систем) – необходимые условия для выполнения требования информированности общества.

Второе важнейшее требование к информации – это еѐ понятность. Воспринять информацию – значит понять ее, осмыслить. Для этого она должна быть выражена понятными для человека знаками на понятном ему естественном языке.

Кроме того, информация должна содержать новое знание. Это требование, конечно необязательно применимо ко всем видам информации, более того оно относительно.

Необходимо также, чтобы передаваемая информация была достоверна, т. е. отвечала требованиям полноты и точности изложения ее содержания. Наиболее эффективно информация воспринимается в том случае, если она удовлетворяет требованиям актуальности, своевременности, логичности изложения сведений, представлена

14

в удобной для человека форме. Актуальность информации определяется необходимостью и перспективностью использования ее в обществе. Своевременность предполагает передачу сообщений в возможно более короткие сроки с момента появления нового знания. Несвоевременность представления часто делает информацию ненужной, приводит к неоправданным затратам. Логичность облегчает понимание и усвоение материала. Этому же способствуют и компактность представления информации, и удобная форма, например хорошее полиграфическое оформление.

•научной дисциплиной;

•отраслью науки, изучающей процессы сбора, передачи, переработки, хранения, поиска, распространения и использования научной информации;

•фундаментальной наукой;

•отраслью народного хозяйства.

2.Что является предметом и объектом изучения информации?

3.Как определял информацию К. Шеннон?

4.Объясните происхождение наименьшей единицы измерения информации – 1бита.

5.Дайте определение понятию «информационные данные».

6.Перечислите, на какие виды можно разделить информацию.

7.Как можно представить структуру информации?

8.Какие требования предъявляются к социальной информации?

9.Любая ли информация должна быть общедоступна?

10.Являются ли термины «актуальность» и «своевременность» синонимами?

11.Подготовьте сообщения или рефераты по следующим темам: «Информационное неравенство», «Социальные и психологические

проблемы информационного общества», «Информатизация – новые перспективы».

15

Глава 2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Внастоящее время человеку помогают в его деятельности, связанной

собработкой и хранением информации электронные вычислительные машины (ЭВМ), которые появились только в середине ХХ в., Но у этих машин были предшественники, так как научная и практическая деятельность человека с самого начала потребовала от него умения вычислять. И чем больше он узнавал об окружающем его мире, чем сложнее становились орудия его труда, тем больше требовалось ему вычислений, тем больше они занимали его время. Однако, нельзя не согласиться с выдающимся немецким ученым XVII в. Г.В. Лейбницем: «...недостойно совершенства человеческого, подобно рабам, тратить часы на вычисления». И человечество всю историю своего существования придумывало приспособления, помогающие ему в этом труде.

Развитие вычислительной техники (ВТ) принято делить на следующие этапы:

1.Ручной (домеханический) – с появлением человека разумного (примерно с 50-го тысячелетия до н. э.).

2.Механический – с начала XVII в.

3.Электромеханический – с 90-х гг. XIX в.

4.Электронный – с 40-х гг. XX в.

Каждому из этих периодов мы обязаны новыми идеями и приспособлениями для хранения и обработки информации. В это время появились все известные системы счисления. И сегодня мы пользуемся счетом с помощью пальцев, пришедшим к нам из глубины веков. В механический период были заложены основные принципы архитектуры вычислительных машин и коммуникационной техники, которые остаются актуальными и сегодня. Электромеханический период дал нам изобретения, которые применялись и применяются в электронных вычислительных машинах. Поэтому знание истории вычислительной техники – необходимый составной элемент компьютерной грамотности и информационной культуры современного человека – человека информационного общества.

2.1. Ручной период вычислений или период абака

Ручной период автоматизации вычислений начался еще на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании частей тела, в первую очередь пальцев рук и ног. Далее стали появляться другие вспомогательные средства счета: палочки, узелки, насечки и т. п.

16

Характерными свойствами этих устройств было то, что в них отсутствовала автоматическая передача чисел из низшего порядка в высший. Выполнение операций сводилось к перекладыванию предметов по определенным правилам. Приспособления этого периода, такие как счетные доски, счеты, суан-пан и другие, объединены одним названием – абак (рис. 2.1). Поэтому, домеханический период называют также периодом абака. В те времена задача считалась решенной, если она решалась на абаке.

Рис. 2.1. приспособления для счета механического периода развития вычислительной техники. а) абак; б) русские счеты; в) суан-пан

Размеры абака примерно 40х50 см, на более мелких абаках легко совершить ошибку.

Кроме облегчения вычислений, людям всегда хотелось увеличивать ихи скорость вычислений.

В конце XIX в. М. Свободский, на созданном им абаке (комплекте из 12−30 счетов) извлекал кубический корень из 21-значного числа за 3 минуты.

К домеханическим приспособлениям относятся и палочки Непера (рис. 2.3), хорошо приспособленные для сложения и вычитания. Абаки не были приспособлены для умножения деления, поэтому открытие логарифмических таблиц Дж. Непером в начале XVII в., позволивших заменить умножение и деление сложением и вычитанием, явилось следующим этапом развития вычислительных систем домеханического этапа.

17

ДЖ. Непер предложил специальные счетные палочки, позволяющие производить операции умножения и деления. В основу метода положен способ умножения на бумаге, называющийся решеткой.

Палочки Непера использовались вплоть до XX в. Даже когда появилось множество других приспособлений для счета, изобретатели возвращались к ним вновь и вновь, придумывая разнообразные приборы, основанные на палочках Непера.

Еще одно замечательное устройство этого периода, прослужившее инженерам всего мира около 400 лет – это логарифмическая линейка (рис.2.4) еѐ прообразом этой линейки считается логарифмическая шкала

Э. Гюнтера.

Логарифмическая линейка постоянно совершенствовалась. Наиболее существенный вклад в ее модификацию внесли У. Отред, Р. Деламейн и французский офицер А. Манхейм.

Рисунок 2.4. Виды логарифмических линеек

18

Логарифмическая линейка является венцом вычислительных инструментов ручного этапа развития ВТ. Это устройство долгие годы верой и правдой служило инженерам, научным и техническим работникам в качестве мобильного устройства для проведения расчетов. Даже когда карманные калькуляторы стали общедоступны, от логарифмической линейки отказались далеко не сразу. Вычисления на ней можно производить с большой скорость с точностью до третьего знака после запятой.

2.2. Механический период

За этот период было построено множество машин, которые стали

в вычислениях, стояли очень трудные задачи:

Как физически (предметно) представить числа в машине; как осуществить ввод исходных числовых данных?

Как выполнить арифметические операции механическим путем? Как осуществлять перенос десятков?

Как представить вычислителю вводимые исходные данные и результаты вычислений?

Вопросы, которые мы не задаем себе сегодня, пользуясь карманными калькуляторами или спидометром.

Наиболее типичными представителями вычислительных машин этого периода являются арифмометры.

Основными особенностями арифмометров являются автоматическая передача десятков и наличие подвижной каретки, что обеспечивает умножение.

Первой механической счетной машиной считается машина В. Шиккарда 1623 г. Несмотря на то, что образцов этой машины не сохранилось, восстановить еѐ удалось по описаниям, приведенным в письмах к И. Кепплеру, обнаруженным в 1958 г.

Машина Шиккарда (рис. 2.5, а) состояла из трех частей: суммирующего устройства (для сложения и вычитания), множительного устройства и механизма для фиксации промежуточных результатов. Принципиально новым было шестиразрядное суммирующее устройство, которое состояло из соединения зубчатых передач. Для каждого разряда была своя ось, на которой находилось по одной шестерне с десятью зубцами и по одному однозубому колесу, служившему для дискретной передачи десятка в следующий разряд.

19

Вмашине Шиккарда просматривается устройство современных ЭВМ, в ней есть прототип запоминающих устройств современных машин.

В1641 г. Блез Паскаль сконструировал первый образец своей суммирующей машины. Всего он изготовил несколько десятков машин, которые вошли в историю под именем суммирующих машин Паскаля (рис 2.5, б). С принципиальной точки зрения машины Паскаля не отличались от машины Шиккарда, хотя Паскаль о ней ничего не знал, но при этом, технически они были совершеннее машины Шиккарда. Машина

Паскаля проигрывала в быстродействии и имела небольшую емкость (6 – 8 разрядов), размер примерно 40х15х10 см, но она была более надежна, чем машина Шиккарда и многие другие машины, которые стали создаваться последователями Паскаля.

Первый арифмометр или первую машину, которая могла не только суммировать и вычитать, но умножать и делить, сконструировал и построил Г. Лейбниц (рис. 2.5, в). В 1673 г. он представил свою машину в Парижскую академию. Сложение и вычитание в машине Лейбница осуществлялось при помощи зубчатых передач и сводилось к набору чисел

исчитке результата. Основу машины составляли ступенчатые валикицилиндрики с зубцами разной длины (эти цилиндрики и образуют валик, на котором нанесены зубцы в виде ступенек). Это изобретение Лейбница было первым осуществлением зубчатого колеса с переменным числом зубцов. Именно такое колесо обеспечивает выполнение умножения и деления.

Новым в машине Лейбница было также еѐ разделение на подвижную

инеподвижную части. Подвижная часть (прототип современной подвижной каретки у арифмометра) позволила производить поразрядное умножение.

Рис. 2.5. Первые механические вычислительные машины: а) машина Шиккарда 1632 г; б) машина Паскаля 1641 г.; в) машина Лейбница 1673 г.

20

Машина Лейбница была очень громоздкой (100х30х25 см), емкость ее ограничивалась размерами. Однако, подвижная каретка повысила скорость выполнения умножения, хотя у нее и отсутствовал механизм гашения: каждое колесо устанавливалось в первоначальное положение самостоятельно, что уменьшало скорость вычисления.

Машина Лейбница так же как и машина Паскаля, стала прародительницей многих счетных машин, в том числе и современных арифмометров, которые можно было увидеть в действии вплоть до 70-х гг.

XXвека.

ВVII – XVIII вв. создавалось много счетных машин, которые либо совсем не использовались, либо использовались только самими разработчиками.

ВXIX в. было предложено много самых разнообразных машин, но большинство из них не получило распространения, так как их создатели заботились лишь об улучшении отдельных характеристик. Самыми известными из них являются: самосчеты В. Я. Буняковского (1867 г.) – прибор для сложения и вычитания; карманный прибор для сложения Пететина (Франция 1885 г.); арифмометр Л. Болле (1889 г.)

В1818 г. Л. Томас сконструировал, а в 1820 г. построил машину, которую впервые назвал арифмометром. Она была настолько удачна, что до конца XIX в. было выпущено более 1500 штук арифмометров

(рис. 2.6, а).

Воснову арифмометра Томаса был положен ступенчатый валик Лейбница. На нем была довольно большая скорость вычислений: два 8- значных числа можно было умножить примерно за 15 секунд, а разделить

16-значное число на 8-значное – за 25. Надежность машины обеспечивалась контрольным счетчиком, счетчиком оборотов и других устройствами. Машина Томаса постоянно совершенствовалась, ее размеры уменьшали, делая валики из полуцилиндров, а не из цилиндров, размещая их на разных уровнях.

В музее истории Санкт-Петербурга хранится один экземпляр, созданной в 1878 г. П. Л. Чебышевым суммирующей машины (рис.2.6, б) Эта машина имела столько недостатков, что на ней никто не работал, нет также подтверждений, что на ней работал сам автор. Дело в том, что П. Л. Чебышев не ставил перед собой задачи создания удобной для пользования машины. Он хотел найти новый принцип по которому могут строиться вычислительные машины. И эту проблему он решил.

Чебышев доказал этой машиной и другими приспособлениями, что вычислительные машины могут быть построены на принципе непрерывной передачи десятков. Этот принцип быстро нашел свое применение во многих счетчиках (например, в спидометрах Теслы).

21

с подготовкой плана ГОЭЛРО в 1920 г. После 1925 г. выпуск этих арифмометров на Сущевском механическом заводе имени Феликса Эдмундовича Дзержинского, с 1931 г. под названием «Феликс» (рис. 2.7). Эти арифмометры использовались во всех отраслях народного хозяйства

СССР вплоть до 80-х гг. ХХ в.

Рис. 2.7. Арифмометр «Феликс» русского инженера Вильгодта Теофила Орднера, выпускавшийся до 60-х гг. ХХ в. в СССР

22