Пришлите благодарность, если это сэкономило ваше время: 4276 3800 1172 6358 Sberbank
(с) Марина Н.
История возникновения и смысл термина «информатика». Предмет изучения, составные части информатики. Роль информатики в развитии общества.
Термин «информатики»
Термин «информатика»возник в начале 60-х гг. XX в. во Франции для выделения области знаний, связанной с автоматизированной обработкой информации с помощью электронно-вычислительных машин.
Термин «информатика»(франц.informatique) происходит от французских слов «information» (информация)и «automatique» (автоматика)и дословно означает«информационная автоматика».
Предмет изучения
Информатика изучает свойства, структуру и функции информационных систем (система, организующую, хранящую и преобразующую информацию), а также происходящие в нихинформационные процессы. В 1978 году международный научный конгресс официальнозакрепил 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. Подавляющее большинство современных информационных систем являютсяавтоматизированными. Информатика тесно связана скибернетикой, но не тождественна ей. Кибернетика изучает общие закономерности процессов управления сложными системами в разных областях человеческой деятельности независимо от наличия или отсутствия компьютеров.Информатика также изучаетобщие свойства только конкретных информационных систем.
Составные части информатики
Информатику можно рассматривать:
как науку,
как технологию,
как индустрию.
Информатика как наука
-объединяет группу дисциплин, занимающихся изучением различных аспектов свойств информации в информационных процессах, а также применением алгоритмических, математических и программных средств для ее обработки с помощью компьютеров.
Информатика как технология
-включает в себя систему процедур компьютерного преобразования информации с целью ее формирования, хранения, обработки, распространения и использования.
Информатика как индустрия
-это инфраструктурная отрасль народного хозяйства, обеспечивающая все другие отрасли необходимыми информационными ресурсами.
В информатике выделяют три неразрывно и существенно связанные части—технические средства, программные и алгоритмические.
Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словомHardware, 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 словоSoftware (буквально — «мягкие изделия»), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.
Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмови изучением методов и приемов их построения, применяют терминBrainware(англ. brain — интеллект).
Роль информатики
Роль информатики в развитии обществачрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни. Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитие информационных сетей, создание новых информационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.
Понятие информации. Основные характеристики информации. Формы представления информации. Информация и данные.
Понятие «информации»
Термин «информация»происходит от латинского слова «informatio», что означает сведения, разъяснения, изложение.
Основные характеристики информации
информация достоверна, если она не искажает истинного положения дел;
информация полна, если она достаточна для понимания ситуации и принятия решения пользователем;
качествоинформации, ееценность состоит в мере расширения полезной совокупности сведений и смысловых связей между ними, которыми располагает пользователь или система. Ценность одной и той же информации относительна - она зависит от конкретного временного периода, конкретной ситуации и конкретного пользователя;
информация адекватна, если уровень соответствия информационного образа реальному объекту, процессу, системе адекватен заданному.
Формы представления информации
Текстовая
Числовая
Графическая
Звуковая
Мультимедийная
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.
Информация и данные
В повседневной практике такие понятия, как информация и данные, часто рассматриваются как синонимы. На самом деле между ними имеются различия.
Данныминазывается информация, представленная в удобном для обработки виде. Данные могут быть представлены в виде текста, графики, аудио-визуального ряда.
Представление данных называется языком информатики, представляющим собой совокупность символов, соглашений и правил, используемых для общения, отображения, передачи информации в электронном виде.
Компьютерная обработка данных. Информационные процессы обработки и передачи информации. Свойства информации.
Компьютерная обработка данных
Когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно 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 объёмсообщения.
Информационные процессы
Информационные процессы— это изменение свойств носителя (= изменение информации).
передача информации (перенос на другой носитель)
обработка информации (изменение содержания)
Передача информации
Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними.
Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал.
Этот сигнал посылается по каналу связи.
В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
Обработка информации
создание новой информации;
кодирование– изменение формы, запись в некоторой знаковой системе (в виде кода), шифрование;
поиск;
структурирование – выделение важных элементов в сообщениях и установление связей между ними;
сортировка– расстановка элементов списка в заданном порядке.
Свойства информации
объективность (независимость от чьего-либо мнения);
понятность для получателя;
полезность (позволяет получателю решать свои задачи);
достоверность (получена из надёжного источника);
актуальность (значимость в данный момент);
полнота (достаточность для принятия решения).
Измерение информации. Единицы измерения количества информации (система СИ, стандарт МЭК).
В 1948 году американский инженер и математик Клод Шеннон (основатель теории информации) предложил принять в качестве единицы информации один бит(англ. bit — binary digit — двоичная цифра, также игра слов: англ. bit — немного).
Бит — один двоичный разряд в двоичной системе счисления, одна из самых известных единиц измерения информации.
Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт.
Байт (англ. byte) — единица хранения и обработки цифровой информации, равная восьми битам.
1 байт = 8 бит
Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации: 1 Килобайт (Кбайт), 1 Мбайт, 1 Гбайт, …
Килобайт (кБ, Кбайт, КБ)— единица
измерения количества информации, равная
в зависимости от контекста 1000 или 1024
(
)
стандартным (8-битным) байтам. Применяется
для указания объёма памяти в различных
электронных устройствах.
В системе СИприставка кило- (К) обозначает
(1 000, одна тысяча).
В связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации в последнее время входят в употребление такие производные единицы, как: 1 Терабайт (Тбайт), 1 Петабайт (Пбайт), и т.д.
В системе СИприставка мега- (М) обозначает
(1 000 000, один миллион). Принята в
1960 году, происходит от греч. μέγας, что
означаетбольшой).
Например, 1 МВт (мегаватт) = 1000 киловатт = 1 000 000 ватт.
В компьютерных технологиях, мега-
(mega-) может обозначать 1 048 576 (
)
информационных единиц (например,
мегабайт), также может обозначать
1 000 000 других величин, например,
скорость передачи информации:
1 мегабит/с = 1 000 000 бит/с.
Названия согласно МЭК
Название «килобайт»общепринято для 1024 байт, но формально неверно, так как приставкакило-традиционно означает умножение на 1000, а не 1024.
Согласно предложению Международной
электротехнической комиссии (МЭК),формально правильной (хотя и относительно
редко используемой) для
является двоичная приставкакиби-.
Исторически сложилось, что со словом
«байт» несколько некорректно использовали
и продолжают использовать приставки
СИ (вместо 1000 =
принято 1024 =
):
1 Кбайт = 1024 байт,
1 Мбайт = 1024 Кбайт,
1 Гбайт = 1024 Мбайт и т.д.
При этом обозначение Кбайт начинают с
прописной буквы в отличие от строчной
буквы «к» для обозначения множителя
.
|
Измерения в байтах | ||||||||
|
Десятичная приставка |
Двоичная приставка | |||||||
|
Название |
Символ |
Степень |
Название |
Символ |
Степень | |||
|
ГОСТ |
МЭК | |||||||
|
байт |
B |
100 |
байт |
B |
байт |
20 | ||
|
килобайт |
KB |
103 |
кибибайт |
KiB |
кбайт |
210 | ||
|
мегабайт |
MB |
106 |
мебибайт |
MiB |
мбайт |
220 | ||
|
гигабайт |
GB |
109 |
гибибайт |
GiB |
гбайт |
230 | ||
|
терабайт |
TB |
1012 |
тебибайт |
TiB |
тбайт |
240 | ||
|
петабайт |
PB |
1015 |
пебибайт |
PiB |
пбайт |
250 | ||
|
эксабайт |
EB |
1018 |
эксбибайт |
EiB |
эбайт |
260 | ||
|
зеттабайт |
ZB |
1021 |
зебибайт |
ZiB |
збайт |
270 | ||
|
йоттабайт |
YB |
1024 |
йобибайт |
YiB |
йбайт |
280 | ||
Кодирование и декодирование информации. Алфавит кодирования. Причина использования двоичного кодирования в вычислительной технике.
Кодирование— это представление информации в форме, удобной для её хранения, передачи и обработки (или процесс представления информации (сообщения) в виде кода).
Код — система условных знаков (набор символов) для представления информации.
Декодирование– это действие с информацией, обратное кодированию.
Способы кодирования информации
Для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы: их выбор зависит от ряда обстоятельств; цели кодирования, условий, имеющихся средств.
Если надо записать текст в темпе речи— используемстенографию; если надопередать текст за границу— используеманглийский алфавит; если надопредставить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, — записываем егопо правилам грамматики русскогоязыка.
Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования.
Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и 1.
Двоичное кодирование — это кодирование с помощью двух знаков.
Равномерный код: А-00; Б-01; В-10; Г-11.
Двоичное кодирование в компьютере
Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр: 0и1.Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами.
С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.
Почему именно двоичное кодирование используется в вычислительной технике?
двоичная система счисления реализуется с помощью технических устройств с двумя устойчивыми состояниями;
представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;
возможно применение булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;
двоичная арифметика намного проще десятичной
Недостаток двоичной системы счисления: длинная запись числа.
Системы счисления. Разновидности систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Система счисления - это:
совокупность приёмов представления, обозначения натуральных чисел.
правила записи чисел с помощью специальных знаков — цифр, а также соответствующие правила выполнения операций с этими числами.
Системы счисления бывают:
позиционные- система счисления, в которой значение каждой цифры зависит от ее положения в записи числа.
непозиционные- система счисления, в которой значение каждой цифры не зависит от ее положения в записи числа.
Позиционные системы счисления: арабская, десятичная, двоичная, шестидесятеричная и другие.
Основанием позиционной системы счисления называется количество символов, используемых для записи чисел.Например, вдвоичной системесчисления используются две цифры0 и 1; основание ее равно2. Ввосьмеричнойсистеме счисления восемь цифр (0,1,…7);основание —8.В системах счисленияс основанием больше 10для представления чисел после цифр 0, 1, 2,…, 9 используют латинские буквы:А (10), В (11), С (12)и т.д. Так, например, алфавит шестнадцатеричной системы счисления выглядит следующим образом:0, 1, 2,…,9, А, В, С, D, E, F.Основание этой системы счисления —16.
Непозиционные системы счисления: унарная (самая простая система счисления, в ней используется только один символ), египетская десятичная, римская (I – 1 , V – 5, X – 10, L – 50, C – 100 (Centum), D – 500 (Demimille), M – 1000, славянская (алфавитная система) и другие.
Перевод чисел из одной системы счисления в другую:
Перевод в десятичную систему: 12345, где5 – основание, ачисла имеют такую степень: 13, 22, 31, 40.Стоит отметить, что число в степени «0» равно 1! При подсчёте мы должны умножать число на основание в заранее посчитанной степени нашего числа:1х53+2х52+3х51+4х+50=194.
Перевод из десятичной в любую:
Перевод дробных чисел в любую:0,123410=0х100+1х10-1+2х10-2+3х10-3+4х10-4 –развёрнутая запись. Мы развёнуто записали число десятичной системы счисления, и теперь хотим её перевести, например в восьмеричную. Для этого нашу развёрнутую запись умножаем на это основание восьмеричной системы – 8: (0х100+1х10-1+2х10-2+3х10-3+4х10-4)х8=3,51, где 3 – целая часть, а 0,51 – дробная.
Перевод из десятичной в двоичную:пользуемся тем же способ, что и в пункте «2», только умножаем не на «5», а на «2».
1. Перевод из двоичной в восьмеричную:стоит отметить, что в двоичной системе счисления могут использоваться числа 0 или 1. 1010012 → ?8 1)Переведём 1010012 в десятичную = 1х25+0х24+1х23+0х22+0х21+1х20=4110 2)Теперь переведём 4110 в восьмеричную:
Получилось: 518
2.Перевод из двоичной в восьмеричную с помощью триад:
Перевести число 10010111011112 → ?8:1)разбиваем число на триады 001 001 011 101 111 – число неполное, поэтому вперёд добавили два нуля2)записываем получившиеся триады с помощью таблицы 113578.
Перевод из двоичной системы с помощью тетрад:
Переводим точно также, как в пункте выше.
Перевод из десятичной в шестнадцатиричную:
7.Системы счисления, использующиеся в вычислительной технике. Перевод двоичных чисел в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и обратно.
В вычислительной технике используются:
Двоичная система счисления:
двоичная система счисления реализуется с помощью технических устройств с двумя устойчивыми состояниями;
представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;
возможно применение булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;
двоичная арифметика намного проще десятичной
Недостаток: длинная запись числа.
А также восьмеричная и шестнадцатиричная:
от этих систем счисления легко перейти к двоичной и обратно;
эти системы счисления ближе к десятичной и поэтому более удобны для человека;
запись чисел в этих системах короче, чем в двоичной.
Перевод двоичных чисел в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и обратно.
Перевод из двоичной в восьмеричную:1010012 → ?8 1) Переведём 1010012 в десятичную = 1х25+0х24+1х23+0х22+0х21+1х20=4110 2)Теперь переведём 4110 в восьмеричную:
Получилось: 518
Перевод из восьмеричной в двоичную: 518→ ?2 1)Переведём 518 в десятичную 5х81+1х80=4110
2)Разделим число 41 на основание 2:
Получилось: 4110→1010012
Перевод из двоичной в шестнадцатиречную:1110102 → ?16 1)Переведём 1110102 в десятичную = 5810
2)Теперь разделим число 58 на 16:
Получилось: 5810 → 3А16, следовательно 1110102 → 3А16
Перевод из шестнадцатиричной в двоичную сделаем точно также, как и выше:переведём в десятичную, затем разделим на два.
8 .Кодирование числовой информации. Формы представления чисел в памяти эвм. Представление целых чисел без знака и со знаком. Диапазоны представляемых чисел.
Формы представления чисел в памяти ЭВМ:
С фиксированной точкой: +\- ххх.ххххххх
С плавающей:-129.5738
Представления с фиксированной точкой:
В современных компьютерах представление с фиксированной точкойиспользуетсядля целых чисел.
Целые числа без знака:
Целые числа со знаком:
Самый левый (старший) разряд содержит информацию о знаке числа.
«+»=0; «-»=1.
9.Кодирование числовой информации. Представление целых чисел в памяти ЭВМ. Прямой, обратный, дополнительный коды, их назначение и правила формирования.
Формы записи целых чисел со знаком:
Разряды числа в коде жестко связаны с разрядной сеткой (8, 16, 32, 64 разряда);
Для записи кода знакачисла в разрядной сетке отводится фиксированный разряд.
Знаковым разрядомявляетсястарший разрядв разрядной сетке.
Прямой код двоичного числа
Прямой код двоичного числа совпадает по изображению с записью самого числа.
Значение знакового разрядадля положительных чисел равно 0, а для отрицательных чисел равно 1.
Обратный код двоичного числа
Обратный код дляположительногочисла совпадает спрямым кодом.
Для отрицательногочисла все цифры числа заменяются напротивоположные(1 на 0, 0 на 1),
а в знаковый разряд заносится единица.
Дополнительный код положительного двоичного числа
Дополнительный коддляположительногочисла совпадает спрямым кодом.
Дополнительный код отрицательного двоичного числа
Для отрицательногочисладополнительный кодобразуется путем полученияобратного кодаидобавлениемк младшему разрядуединицы.
Применение обратного и дополнительного кодов позволяет упростить конструкцию арифметико-логического устройства за счет сведения разнообразных арифметических операций к сложению.
Действия над двоичными кодами с фиксированной точкой
Вычитание заменяется сложением в обратном или дополнительном коде;
Умножение сводится к сложению со сдвигом в специальном регистре АЛУ - накапливающем сумматоре;
Деление реализуется как многократное прибавление к делимому дополнительного кода делителя.
В большинстве компьютеров операция вычитания не выполняется. Вместо неё производится сложение уменьшаемого с обратнымилидополнительнымкодом вычитаемого.
При сложении обратныхидополнительных кодов чисел А и В в зависимости от знаков и соотношения чисел имеют место различные случаи.
Сложение двоичных кодов с фиксированной точкой. Сравнение обратной и дополнительной форм кодирования отрицательных чисел:
на преобразование отрицательных чисел в обратный код требуется меньше времени, чем на преобразование в дополнительный код;
время выполнения сложения для дополнительных кодов чисел меньше, чем для их обратных кодов.
Умножение двоичных кодов с фиксированной точкой.
Умножение производится как последовательность сложений и сдвигов в специальном регистре АЛУ - накапливающем сумматоре.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ С ФИКСИРОВАННОЙ ТОЧКОЙ
Существенная ограниченность диапазона представления чисел; (-)
Простота выполнения арифметических действий; (+)
Отсутствие потери младших разрядов. (+)