Розділ і. Основні поняття інформатики та апаратний склад пеом

1.1. Поняття інформатики

Інформатика, комп’ютер, мікропроцесор, дисплей ...

Зовсім нещодавно ці слова були відомі лише фахівцям певної категорії. Сьогодні вони в постійному вжитку в газетах, журналах, передачах радіо і телебачення. На робочих місцях конструкторів, інженерів, економістів, юристів і робітників інших галузей, міцно посіли місце надійні помічники – комп’ютери, і ми вже не дивуємося цьому.

Слово "інформатика", безсумнівно, відомо всім. Щодня по телебаченню передають "Інформаційну програму". Слухачі радіоприймачів щогодини можуть слухати інформаційні випуски. Різноманітну інформацію про політичні події, досягнення науки і техніки, культурні й спортивні заходи та багато чого іншого можна знайти в газетах. Стосовно обмеженої інформації необхідно звертатися до довідників, словників, енциклопедій та до інших книг, а інформація про наявність тих або інших книг у бібліотеці міститься в каталогах.

Таким чином, із поняттям слова "інформація" ускладнень немає. Проте, яке ж точне його визначення? Поняття інформатики належить до ряду основ сучасної науки нарівні з поняттями речовини, енергії і т.д. Єдиного і загальновизнаного визначення інформатики наука поки ще не дала, проте це не заважає розвитку науки про інформацію.

Якщо звернутися до конкретних прикладів, можна виділити джерело інформації і її адресата. Зв’язок між ними далеко не завжди взаємний. Часто інформація від одного джерела розходиться до багатьох адресатів, і навпаки, від великої кількості джерел – до одного адресата. Трапляється, що інформація надходить не до того, кому вона призначалася, або адресат не знає від кого отримана інформація. Проте невід’ємною умовою для можливості передачі або одержання інформації є сумісність "мов" джерела й адресата, тобто спроможність адресата розшифрувати і зрозуміти отриману інформацію. Слово "мова" взяте в лапки не випадково. Це може бути й абетка Морзе, і засіб запису інформації на магнітну стрічку або інший технічний пристрій, мова жестів та ін.

Прийом і передача інформації не є прерогативою людини. Різноманітні форми обробки інформації ми можемо знайти як у живій, так і в неживій природі на всіх рівнях її структурної організації. Наприклад, тяжіння "повідомляє" небесним тілам інформацію про їхнє взаємне розташування, змушує рухатися їх по визначених траєкторіях. Земні надра зберігають величезну інформацію про різноманітні етапи геологічної історії планети. Паводок на річці зберігає інформацію про недавній дощ. У всіх цих прикладах інформація не була адресована людині, але виявилася доступною для одержання і розшифрування. Можна не сумніватися, що інформація про цілий ряд ще не вивчених природних процесів і явищ залишається поки ще не доступною для людини, але згодом може бути отримана і використана.

Що ж вивчає інформатика?

Інформатика – це наука про інформаційні системи, про закони і методи накопичення і обробки інформації. Під інформацією розуміють довільну сукупність сигналів, взаємодій, відомостей, які та або інша система сприймає від оточуючого середовища (вхідна інформація), зберігає в собі (внутрішня інформація) або видає в оточуюче середовище (вихідна інформація). У широкому розумінні, інформація – це знання, які ми отримуємо, читаючи текст або сприймаючи деякий образ. Все, що робить людина, так або інакше пов’язане з використанням інформації. Читаючи книгу, розглядаючи фотографію, ми запам’ятовуємо, накопичуємо інформацію, якщо пишемо лист, розмовляємо по телефону – передаємо інформацію адресату або співрозмовнику, розв’язуючи задачу, ми завжди опрацьовуємо інформацію: відоме знання – умову задачі перетворюємо в нове знання – її розв’язок, досягаючи поставленої мети, переходимо від слова до діла, втілюючи знання в дії.

Можна сказати, що інформатика виникла одночасно з першими спробами механізації і автоматизації діяльності людини, не зважаючи на те, що сучасна інформатика значною мірою є результатом інтенсивного розвитку науки і техніки за останні десятиріччя.

Процес накопичення й обробки інформації існує так же давно, як саме життя. Ніщо живе не може існувати й розвиватися, не зберігаючи свій генетичний код, не сприймаючи інформацію через органи відчуття і не опрацьовуючи її за допомогою нервової системи.

Потреба запам’ятати і виразити інформацію спричинила до появи мови, писемності й образотворчого мистецтва – найперше малювання і скульптури. Необхідність передавання і розповсюдження інформації викликала до життя книгодрукування і пошту. Винайдення телеграфу, телефону, радіо і телебачення дозволило передавати великий потік текстової й образної інформації з швидкістю електромагнітних хвиль.

Аж до останнього часу найголовніше у використанні інформації - обробка у вигляді розв’язування задач або цілеспрямованої діяльності - було виключно справою мислячої людини. Як наука інформатика встановилася завдяки електронно-обчислювальній машині – чудовому винаходу ХХ сторіччя, пристрою, призначеному для автоматизованої обробки інформації.

ЕОМ, або комп’ютер, виконує дуже прості дії, наприклад додає два числа або визначає, рівні вони чи ні, дописує літеру до слова або визначає, на яку літеру воно закінчується і т.ін. Секретом могутності ЕОМ є її швидкість: за одну секунду комп’ютер виконує сотні тисяч таких дій, автоматично визначає їх послідовність. Щоб скористатися цією якістю комп’ютера, потрібно вміти задати йому програму роботи, тобто визначити послідовність команд. "Читаючи" цю програму з електронною швидкістю, комп’ютер "розпізнає" порядок виконання дій, які приводять до розв’язку задачі.

Великим досягненням математики – базової науки для інформатики – було встановлення єдності законів обробки інформації у живій природі. Виявляється, довільна закономірна дія, довільне розв’язання задачі за заданими правилами може бути описано у вигляді комп’ютерної програми, яка складається з дуже простих команд, що зводяться в решті-решт до додавання натуральних чисел і зіставлення їх на рівність. Таким чином, ЕОМ є універсальним автоматичним пристроєм, який дозволяє розв’язувати довільну задачу.

Перетворити цю можливість у реальність можна лише в тому випадку, якщо для поставленої задачі буде побудовано алгоритм її розв’язання – сукупність точних правил і закономірностей, які показують, як потрібно використати знання, яке береться з умови задачі або з поставленої мети, щоб отримати розв’язок або досягти мети. Таким чином, побудова алгоритму, який дозволяє не вгадувати розв’язок або знаходити його випадково, а приходити до нього закономірно, дотримуючись точних правил, є найважливішою умовою використання ЕОМ.

Світ алгоритмів багатий і різноманітний. Більша частина того, що робиться нами, здійснюється за алгоритмами – правилами, які закладені в нас природою, дані вихованням і навчанням або вироблені на основі природного досвіду. Складні форми інстинктивної поведінки у тварини – це жорстокі програми, сформовані у результаті природного відбору. Правила переходу вулиці, поведінки людини формуються вихованням. Доведені до автоматизму керування машиною, виконання спортивних вправ даються навчанням і тренуванням. Зрештою про правила обчислень, розв’язування алгебраїчних, геометричних та інших задач ми дізнаємося з курсу математики.

Вивчення інформатики дозволить знайти загальні риси у різнобічних видах діяльності людини і тварин.

Таким чином, інформація, ЕОМ і алгоритм є найважливіші поняття інформатики, а алгоритмізація, програмування і розв’язок задач на ЕОМ – види людської діяльності, які вимагають знання інформатики і її методів.

Розв’язок задач за допомогою ЕОМ, створення автоматичних машин з умонтованими в них комп’ютерами стає повсякденною практикою. ЕОМ керує запуском супутника, веде літак за курсом, подає деталі зі складу на конвеєр, керує роботом, допомагає придбати квиток на літак або на поїзд, виписує рахунок за розмову по міжміському телефону і виконує багато інших робіт. ЕОМ стає персональним інструментом у діяльності все більшої кількості людей: інженерів, проектувальників, диспетчерів, бібліотекарів, касирів, наладчиків верстатів з числовим програмним управлінням, операторів виробництва та працівників десятків інших професій.

Це значить, що люди повинні постійно передавати комп’ютеру свої знання у вигляді точної інформації, суворих правил, безпомилкових алгоритмів і ефективних програм. Тому навики алгоритмічного мислення, вміння точно скласти план дій, розуміння принципів роботи ЕОМ і уявлення про її роль у житті суспільства і людській діяльності стає частиною загальної освіти, елементом культури і предметом курсу інформатики.

Інформатика диференціюється залежно від конкретної сфери її використання (економіка, соціологія, медицина, педагогіка і т.ін.) і від рівня розвитку методів та засобів обробки і зберігання інформації (технічні й програмні засоби, носії інформації, способи взаємодії машин і людей). Наприклад, інформатика, що базується на другому поколінні ЕОМ, принципово відрізняється від інформатики, що базується на четвертому і п’ятому поколіннях ЕОМ. Можна вести мову і про загальну інформатику (фундаментальну), і про її більш конкретні (прикладні) галузі: економічна, політична, наукова, воєнна і т.ін.

Інформатика у навчальних закладах МВС України використовується з метою дослідження і розробки програмного, технічного, навчально-методичного та організаційного забезпечення використання інформаційних систем у діяльності органів внутрішніх справ країни.