Министерство образования Российской Федерации Конспект По дисциплине: Информатика

Тема 1. Информация и информационные технологии.

Слово «информация» известно в наше время каждому. Между тем вошло оно в постоянное употребление не так давно, в середине двадцатого века, с подачи Клода Шеннона. Информациейназывается опосредованный формами связи результат отражения изменяемого объекта изменяющимся с целью сохранения их системной целостности. Информация первична и содержательна — это категория, поэтому в категориальный аппарат науки она вводится портретно — описанием, через близкие категории: материя, система, структура, отражение. В материальном мире (человека) информация материализуется через свой носитель и благодаря нему существует. Сущность материального мира предстаёт перед исследователем в единстве формы и содержания. Передаётся информация через носитель. Материальный носитель придаёт информации форму. В процессе формообразования производится смена носителя информации. Определения термин информация не имеет, так как не является понятием. Существует информация в каналах связи систем управления. Не следует путать категорию информация с понятием знание. Знание определяется через категорию информация.

Количеством информацииназывают числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).

С понятием информации связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.

Сигнал (от латинского signum — знак) представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Сообщение— это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Данные— это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.

Информация  в переводе с латинского языка означает: разъяснение, изложение чего-либо или сведения о чём-либо.

Виды информации:

-         текстовая;

-         числовая;

-         графическая;

-         звуковая;

-         световая;

-         электромагнитная (информация электромагнитных волн).

Свойства информации.

Информация выступает как свойство объектов и явлений (процессов) порождать многообразие состояний, которые посредством отражения передаются от одного объекта к другому и запечатлеются в его структуре (возможно, в измененном виде).

Целевая функция информации характеризуется способностью влиять на процессы управления, на соответствующее целям управления поведением людей. В этом, по существу, и состоит полезность или ценность информации.

Информация охватывает все сферы, все отрасли общественной жизни, прочно входит в жизнь каждого человека, воздействует на его образ мышления и поведение. Она обслуживает общение людей, социальных групп, классов, наций и государств, помогает людям овладеть научным мировоззрением, разбираться в многообразных явлениях и процессах общественной жизни, повышать уровень своей культуры и образованности, усваивать и соблюдать законы и нравственные принципы. Огромную, ничем незаменимую роль выполнят информация в управленческой деятельности. По существу, без информации не может быть и речи о любом виде управления, о целенаправленной деятельности взаимосвязанных объектов и систем.

Меры информации: синтаксическая, семантическая, прагматическая.

Синтаксическая (техническая) - это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; Семантическая - это передача смысла текста с помощью кодов;

Прагматическая - это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Основные показатели качества информации

Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью оценки  качества и определения количества получения информации. Определить  качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения, например исторические, могут десятилетиями считаться ненужными и вдруг их ценность может резко возрасти. Вместе с этим определить  количество информации не только нужно, но и можно. Это, прежде всего, необходимо для того, чтобы сравнить друг с другом массивы информации, определить, какие размеры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитная лента и т.д.), хранящие эту информацию.

Информатика (от французского information - информация и automatioque -автоматика) - область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни; одно из главных направлений научно-технического прогресса.

В некоторых более кратких определениях  информатика  трактуется как особая наука о законах и методах получения и измерения, накопления и хранения, переработки и передачи информации с применением математических и технических средств. Однако все имеющиеся определения отражают наличие двух главных составляющих информатики - информации и соответствующих средств ее обработки. Бытует и такое, самое краткое определение: информатика  - это информация плюс автоматика.

Информационные технологии— широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники.

В настоящее время, под информационными технологиями, чаще всего, понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. Специалистов по компьютерной технике и программированию часто называют ИТ-специалистами.

Для того чтобы использовать ЭВМ для обработки данных, необходимо располагать некоторым способом представления данных. Способ представления данныхбудет зависеть от того, для кого эти данные предназначены: для человека (внешнее представление) или для ЭВМ (внутреннее представление).

Во внутреннем представлении данные могут быть описаны в аналоговой (непрерывной) или цифровой (дискретной) формах. В соответствии с этим различают аналоговые (в прошлом) и цифровые (сейчас) ЭВМ.

Любые виды данных, обрабатываемых на ЭВМ, могут быть сведены к совокупности простейших форм: набор символов (текст), звук (мелодия), изображение (фотографии, рисунки, схемы), вещественные и целые числа (числовая информация).

Каждый такой вид данных должен быть некоторым универсальным образом представлен в виде набора целых чисел, т.к. ЭВМ цифровые! Правила такого представления разрабатываются научными институтами и оформляются в виде стандартов.

Во внешнем представлении все данные хранятся в виде файлов. Во многих случаях требуется ещё более высокий уровень организации данных на внешнем уровне, тогда данные группируются в базы данных.

Задачи по обработке данныхпредполагают также способы описания процесса самой обработки. Процедуры обработки данных также представляются на внешнем и внутреннем уровне. На внутреннем уровне каждая такая процедура представляет собой последовательность логических операций с целыми числами, и называется программой. Сами логические операции кодируются с помощью средств машинного языка.

Способы кодирования информации:сим­воль­ный, лингвистический, таб­лич­ный, графический. Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (ал­­фавит, тезаурус, спектр цветности, система координат, ос­но­ва­ние системы счисления и т.п.) и правил конструирования информационных образов на этой основе.

В вычислительной технике используется два состояния – включено и выключено (0 и 1). Поэтому кодирование команд, чисел, знаков в компьютере осуществляется с помощью двоичной системы счисления.

Для кодирования информации в компьютере применяется таблица символов ASCII, которая кодирует русские, латинские буквы, цифры, математические знаки и другие специальные знаки всего 256 символов. Поэтому для кодировки всех указанных символов используется восьмиразрядная последовательность цифр 0 и 1. Например, русские буквы представляются восьмиразрядными последовательностями следующим образом: А - 11000001, И - 11001011, Я - 11011101.

Защита информации— представляет собой деятельность по предотвращению утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию, то есть процесс, направленный на достижение этого состояния. В качестве стандартной модели безопасности часто приводят модель из трёх категорий:

• конфиденциальность;

• целостность (integrity);

• доступность (availability).

Под конфиденциальностью понимается доступность информации только определённому кругу лиц, под целостностью — гарантия существования информации в исходном виде, под доступностью — возможность получение информации авторизованным пользователем в нужное для него время.

Выделяют и другие категории модели безопасности:

• аутентичность — возможность установления автора информации;

• апеллируемость — возможность доказать что автором является именно заявленный человек, и никто другой.

Передача информации— физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. Данный процесс характеризуется наличием следующих компонентов:

-Источник информации

-Приёмник информации

-Носитель информации

-Среда передачи

История вычислительной техники и создания компьютера.

Подходя к анализу жизни общества на различных ступенях его развития с точки зрения выяснения того, что определяло в тот или иной период его выживание и прогрессивное развитие, можно заметить, что вплоть до 16 века деятельность общества была направлена на овладения веществом, то есть познание свойств вещества и изготовление сначала примитивных, а потом всё более сложных орудий труда, вплоть до механизмов и машин, позволяющих изготавливать потребительские ценности.

Затем в процессе становления индустриального общества на первый план вышла проблема овладения энергией – сначала тепловой, затем электрической и атомной. Овладение энергией позволило освоить массовое производство потребительских ценностей и, как следствие, повысить уровень жизни людей и изменить характер их труда.

С другой стороны, на протяжении тысячелетий человечество стремилось постичь тайны мироздания, составляя его модели, выделяя общие закономерности, пытаясь увидеть некоторое единство в разнообразии материальных объектов. И одним из первых обобщённых абстрактных понятий науки становится вещество. Эта идея развивалась от философии древней Греции до современной квантовой теории вещества. Казалось, что всё в мире можно объяснить, описав как совокупность взаимодействующих материальных частиц. Следующим обобщённым понятием стало понятие энергия. Его появление было связано с развитием техники, созданием двигателей, технических преобразователей энергии. Физические, химические, биологические процессы стали рассматриваться с позиции передачи и преобразования энергии. Желая исследовать всё более сложные объекты в технике, биологии, обществе, наука встала перед фактом невозможности детально описать их поведение на языке материально-энергетических моделей. В то же время людям всегда была свойственна потребность: выразить и запомнить информацию об окружающем их мире – так появилась устная речь, письменность, книгопечатание, живопись, радио, телевидение. В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций – преобразования общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации, информационных технологий.

Первая революция связана с изобретением письменности. Появилась возможность распространения знаний и сохранения их для передачи последующим поколениям.

Вторая революция (середина 16 века) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикальным образом изменило общество, культуру.

Третья революция (конец 19 века) обусловлена изобретением электричества.

Четвёртая революция (70-е годы 20 века) связана с изобретением персонального компьютера.

Начиная с последней трети 20 века, стали говорить об “информационном взрыве”, называя бурный рост объёмов и потоков информации. Начался постепенный переход к информационному обществу, в котором на основе овладения информацией о самых различных процессах и явлениях можно оптимально строить любую деятельность. Человек, использующий новые информационные технологии, работает в лучших условиях, труд становится творческим.

Таким образом, вещество, энергия, информация – это три стороны, с точки зрения которых, наука сумела посмотреть на бесконечно сложный и разнообразный мир. И степень его познания, практического овладения знаниями о веществе, энергии, информации не в последнюю очередь определяли достигнутый уровень развития и дальнейшие перспективы научно-технического прогресса человеческого общества.

В 1642 г. Блез Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел, а в 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий выполнять четыре арифметических действия.

Впервые состав и назначение функциональных средств автоматической вычислительной машины определил английский математик Чарльз Бэббидж (1792 –1871). В 1833 был создан первый многоцелевой компьютер, названный “аналитической машиной”. Она могла оперировать с 50 десятичными знаками и сохраняла до 1000 чисел.  Бэббидж предложил не только идею программного управления процессом вычислений, но и использование перфокарт для ввода и вывода данных.

Первым создателем автоматической вычислительной машины считается немецкий ученый Конрад Цузе. Работы им начаты в 1933 г., а через три года построена модель механической вычислительной машины, в которой использовалась двоичная система счисления, а в качестве элементной базы - реле.

Первым электронным компьютером можно назвать систему, созданную в 1942 году Джоном Атанасовым. В этом устройстве в качестве переключателей использовались вакуумные лампы.

В 1943 г. американец Говард Айкен с помощью работ Бэббиджа на основе электромеханических реле, смог построить на одном из предприятий фирмы IBMмашину под названием “Марк – 1” – первый программно-управляемый компьютер.

В 1943 г. под руководством Джона Мошли и Преспера Экерта были начаты работы по созданию первой электронной машины ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer) на основе электронных ламп, выполнявшая 300 оп/с.

В 1945 г. математик Джон фон Нейман в одном из своих докладов сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств. А именно компьютер должен иметь:

• Арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

•   Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

•    Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

• Внешние устройства для ввода-вывода информации.

Он также выдвинул идею о том, что программы можно изменять, не меняя аппаратного обеспечения.

Первая российская ЭВМ -  МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина)    была создана в 1951 г. под руководством С. А. Лебедева. Она была одной из первых в мире и первой на европейском континенте ЭВМ с хранимой в памяти программой.