Ответы на вопросы к экзамену по информатике!

1.Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил 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.

Приоритетные направления:

-pазpаботка вычислительных систем и пpогpаммного обеспечения;

-теоpия инфоpмации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;

-математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

-методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.);

-системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера;

-биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

-социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества;

-методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа;

-телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество;

-разнообразные пpиложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические.

Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, 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 слово Software (буквально — "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain — интеллект).

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно 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.

2. Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

-в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";

-в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;

-в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Свойства информации

Информация обладает следующими свойствами:

· достоверность

· полнота

· точность

· ценность

· своевременность

· понятность

· доступность

· краткость и т. д.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, т. е. перестает отражать истинное положение дел. Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки. Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п. Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека. Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и ее задержка. Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной. Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация. Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях. Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, всевозможных инструкциях. 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.

Экономическая информация относится к области экономических знаний. Она характеризует процессы снабжения, производства, распределения и потребления материальных благ.

Экономическая информация, информация об экономических отношениях и процессах обществ. воспроизводства. Используется в системе управления народным хозяйством наряду с другими видами информации (например, технической, отражающей взаимосвязи между вещественными элементами производства). Знания, сведения, входящие в Экономическая информация, с точки зрения воспринимающих их субъектов содержат информацию лишь в той мере, в какой они новы и полезны для решения каких-либо задач.

В зависимости от содержания Экономическая информация может классифицироваться: а) по фазам и процессам воспроизводства - информация о производстве, распределении, обмене, потреблении; б) по элементам (факторам) воспроизводства - информация о населении и трудовых ресурсах, природных ресурсах, продукции и услугах, денежных средствах и т.д.; в) по отображаемым структурным единицам - отраслям нар. хозяйства, экономическим районам, предприятиям и организациям и т.п. Важное значение имеет деление Экономическая информация по принадлежности той или иной функции управления: различают плановую Экономическая информация, вырабатываемую в процессе планирования; учётно-статистическую, которая порождается функциями учёта и анализа; нормативную; контрольную, прогнозную и т.п.

По характеру воздействия на потребителей различают Экономическая информация осведомляющую и управляющую: первая содержит сведения, используемые для обоснования решений, вторая - результаты принятия решений, доводимые до исполнителей и подлежащие реализации. Управляющая информация может доводиться либо в форме прямых заданий, либо в форме экономических и иных стимулов, мотивирующих поведение управляемых объектов.

Направленная и ненаправленная Экономическая информация различается в зависимости от способа её доведения до потребителей. В первом случае Экономическая информация доводится до одного или нескольких конкретных адресатов, обычно в унифицированных по форме документах и регламентированном временном режиме. Во втором - Экономическая информация имеет универсальное применение и предполагает, как правило, активный поиск её со стороны потребителей в момент возникновения информационные потребности.

3. История развития эвм

В далёком феврале 1946 года мир узнал о том, что в Соединенных Штатах запущен первый в мире электронный компьютер ENIAC, строительство которого обошлось почти в полмиллиона долларов.

Агрегат, оборудование для которого монтировалось в течение трех лет (с 1943 по 1945 годы), поражал воображение современников своими размерами. Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC) – электронный цифровой интегратор и компьютер весил 28 тонн, потреблял 140 кВт энергии и охлаждался авиационными двигателями Chrysler. В этом году компьютер ENIAC отпраздновал своё шестидесятитрёхлетие. Все компьютеры, изобретённые до него, были лишь его вариантами и прототипами и рассматривались как экспериментальные. Да и сам ENIAC, равный по мощности тысячам арифмометров, назывался сначала «электронным вычислителем».

«Бабушкой» именинника и «прабабушкой» нынешних современных компьютеров можно было бы с полной уверенностью назвать аналитическую машину Бэббиджа, до изобретения которой уже создавалась не одна счетная механическая машина: арифмометр Кальмара, устройство Блеза Паскаля, машина Лейбница.

Но их можно отнести, разве что к обычным «калькуляторам», в то время как аналитическое устройство Бэббиджа являлось уже, по сути, полноценным компьютером, а астроном (и даже основатель Королевского астрономического общества) Чарльз Бэббидж вошел в историю как изобретатель первого прообраза компьютера.

Движимый желанием и необходимостью автоматизировать свой труд, в котором было много рутинных математических вычислений, Бэббидж искал решения этой проблемы. И хотя к 1840 году он далеко

продвинулся в теоретических рассуждениях и почти полностью закончил разработку аналитической машины, но построить ему её так и не удалось по причине множества технологических проблем. Его идеи слишком опережали технические возможности того времени, и потому подобные, пусть даже полностью спроектированные устройства построить в ту эпоху было невозможно. Количество деталей машины было более 50 000. Устройство должно было приводиться в действие энергией пара, что не требовало присутствия людей, и потому вычисления были бы полностью автоматизированы. Аналитическая машина могла выполнять конкретную программу (определенный набор инструкций) и записывала её на перфокарты (прямоугольники из картона).

В машине имелись все основные компоненты, составляющие сегодня современный компьютер. И когда в 1991 г. к двухсотлетию со дня рождения изобретателя сотрудниками лондонского Музея науки были созданы по его чертежам «Разностная машина № 2», а через несколько лет – и принтер (весом 2,6 и 3,5 тонн соответственно; с использованием технологий середины XIX века), – оба устройства отлично заработали, что наглядно продемонстрировало: история компьютеров могла бы начаться раньше на целую сотню лет.

Но, как уже было сказано, при жизни изобретателя его детищу так и не суждено было увидеть мир. И только после смерти Бэббиджа, когда его сын Генри собрал центральный блок аналитической машины, было очевидно, что машина работоспособна. Тем не менее, многие идеи Чарльза Бэббиджа внесли значительный вклад в вычислительную науку и нашли свое место в будущих конструкциях других инженеров.

И всё же первым, реально работающим на практических задачах компьютером был именно ENIAC, разработанный специально для нужд армии и предназначавшийся тогда для обсчета баллистических таблиц артиллерии и авиации. На тот момент времени это была одна из самых важных и серьезных задач.

Мощностей и производительности «вычислительного армейского ресурса», который состоял из людей, стало катастрофически не хватать, и потому в начале 1943 года учёные-кибернетики занялись разработкой нового вычислительного устройства – компьютера ENIAC (позже суперкомпьютер применялся, кроме баллистики, для анализа космических излучений, а также для проектирования водородной бомбы).

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике. Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2. Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика. ЭВМ пятого поколения будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:

1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.

2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.

3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).

4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.

Сегодня можно с уверенностью отметить, что всё чаще и чаще сознательное население нашей планеты сталкивается с компьютерными технологиями, а кто-то уже не представляет себе и жизни без компьютера или ноутбука. Для кого-то это – работа, а для кого-то – отдушина и общение. И потому этой новой стороне нашей автоматизированной жизни предстоит, скорее всего, большое будущее и дальнейшее развитие. А мы, по-моему, и не против, и находим всё больше полезного и приятного в «компьютеризации» нашего быта!

4. Система счисления — способ записи чисел с помощью заданного набора специальных символов (цифр) и сопоставления этим записям реальных значений. Все системы счисления можно разделить на непозиционные и позиционные. В непозиционных системах счисления, которые появились значительно раньше позиционных, смысл каждого символа не зависит от того места, на котором он стоит. Примером такой системы счисления является римская, в которой для записи чисел используются буквы латинского алфавита. При этом буква I всегда означает единицу, буква — V пять, X — десять, L — пятьдесят, C — сто, D — пятьсот, M — тысячу и т.д. Например, число 264 записывается в виде CCLXIV. Недостатком непозиционных систем является отсутствие формальных правил записи чисел и, соответственно, арифметических действий с многозначными числами. Правила выполнения вычислений с многозначными числами в позиционной системе счисления были разработаны средневековым математиком Мухамедом аль-Хорезми и в Европе были названы алгоритмами (от латинского написания имени аль-Хорезми – Algorithmi).

В вычислительной технике применяются позиционные системы счисления. Позиционных систем счисления существует множество и отличаются они друг от друга алфавитом — множеством используемых цифр. Размер алфавита (число цифр в нем) называется основанием системы счисления. Последовательная запись символов алфавита (цифр) изображает число. Позиция символа в изображении числа называется разрядом. Разряду с номером 0 соответствует младший разряд целой части числа. Каждому символу соответствует определенное число, которое меньше основания системы счисления. В зависимости от позиции (разряда) числа значение символа умножается на степень основания, показатель которой равен номеру разряда.

Позиционные – двоичная, десятичная, шестнадцатеричная, восьмеричная.

Непозиционные – римская, древнеегипетская, алфавитная.

Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Перевод чисел из одной системы счисления в другую составляет важную часть машинной арифметики. Рассмотрим основные правила перевода.

Правило 1

Для перевода чисел из любой системы счисления в десятичную можно воспользоваться выражением (1). Сначала в десятичную систему счисления переводится основание той системы, из которой осуществляется перевод, а затем цифры исходного числа. Результаты подставляются в выражение (1). Полученная сумма дает искомый результат.

Пример. Перевести в десятичную систему счисления числа С7(16) и 1010(2) :

С7(16) = 12*161 + 7*160 = 192 + 7 =199 (10) ;

1010 (2) = 1*23 + 1*21 = 8+2 10.

Схема Горнера

Эквивалентными являются алгоритмы для вычисления значения многочлена в некоторой точке х, заданные следующими формулами:

(8)…..

(9)…

Запись (9) носит название вычислительной схемы Горнера.

Например:

Алгоритм, задаваемый формулой (9) требует меньше арифметических операций и сводится к выполнению последовательной цепочки операций умножения и сложения в порядке их записи слева направо, поэтому при переводе чисел в десятичную систему счисления можно воспользоваться схемой Горнера.

Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы счисления в систему с основанием р, необходимо разделить ее на р, остаток даст младший разряд числа. Полученное частное вновь делят на р — остаток даст следующий разряд числа и т.д.

Пример. Перевести десятичное число 25 в двоичную систему счисления:

25 : 2 = 12 (остаток 1);

12 : 2 = 6 (остаток 0),

6 : 2 = 3 (остаток 0),

3 : 2 = 1 (остаток 1),

1 : 2 = 0 (остаток 1).

Таким образом, 25(10) = 11001(2) .

Перевод чисел из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную производится аналогично.

Правило 2

Для перевода целых чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием р:

Последовательно делить заданное число и получаемые целые части на новое основание счисления (р) до тех пор, пока целая часть не станет меньше нового основания счисления.

Полученные остатки от деления, представленные цифрами из нового счисления, записать в виде числа, начиная с последней целой части.

Преобразования чисел из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и наоборот просты потому, что числа 8 и 16 являются целыми степенями числа 2.

Правило 3

Для того, чтобы перевести число, записанное в восьмеричной системе в двоичный код, необходимо каждую цифру восьмеричного числа представить триадой двоичных символов. Лишние нули в старших разрядах отбрасываются. Например:

12345667(8) = 001 010 011 100 101 110 110 111(2) =

= 1 010 011 100 101 110 110 111(2).

Правило 4

Обратный перевод производится так: каждая триада двоичных цифр заменяется восьмеричной цифрой. Для правильного перевода число должно быть выровнено, т.е. число двоичных знаков должно быть кратно трем. Выравнивание производится простым дописыванием требуемого количества нулей перед старшим разрядом целой части числа. Например:

1100111(2) = 001 100 111(2) = 147(8).

Правило 5

При переводах чисел между двоичным и шестнадцатеричным системами счисления используются четверки двоичных чисел — тетрады. При необходимости выравнивание выполняется до длины двоичного числа, кратной четырем. Например:

12345ABCDEF(16) = 1 0010 0011 0100 0101 1010 1011 1100 1101 1110 1111(2);

11001111010 1110(2) = 0110 0111 1010 1110(2) = 67AF(16).

Правило 6

При переходе из восьмеричной системы счисления в шестнадцатеричную и обратно используется вспомогательный, двоичный код числа. Например:

1234567(8) = 001 010 011 100 101 110 111(2)

= 0101 0011 1001 0111 0111(2) = 53977(16);

1267ABC(16) = 0001 0010 0110 0111 1010 1011 1100(2)

= 010 010 011 001 111 101 010 111 100(2) = 223175274(16).

(Арифметические действия в шестнадцатеричной, восьмеричной и двоичной системах счисления... В ТЕТРАДИ ЕСТЬ)