1.2. Теоретические основы информатики

Информатика - это фундаментальная естественная наука о средствах, методах, способах получения, хранения, переработки и передачи информации.

Информация – это какие-либо сведения технического, экономического, социального или другого характера. В информатике эти сведения принято называть данными.

Составными частями информатики являются:

- теория информации и кодирования,

- теория алгоритмов и формальных языков.

Базовыми понятиями науки информатики являются: «информация», «сообщение», «информационная модель», «кодирование», «алгоритм», «компьютер». Сведения различного характера представляются с помощью сообщений. Например: «Занятия по информатике переносятся…». Сообщения могут передаваться различными способами (письмо, звук, электрический сигнал и др.). Соответствие между информацией и сообщением, с помощью которого они передаются, не всегда является однозначной. Одна и та же информация может передаваться различными сообщениями и наоборот одно и то же сообщение можно воспринимать по-разному, то есть извлекаться различная информация. В том случае, когда сообщение передается на неизвестном слушателю языке или зашифрованным непонятным способом, его получатель вообще не сможет извлечь какую-либо информацию. Таким образом, возникает вопрос о способе, качестве и полноте извлечения информации из сообщения. Обычно способ выявления смысла сообщения является результатом договоренности отправителя и получателя сообщения. Иначе говоря, задается правило интерпретации сообщения или же к о д и р о в а н и я.

Кодирование сообщений производится различными способами. Если сообщение представляется в письменном виде, то оно предполагает изложение информации в виде совокупности букв, цифр и других специальных знаков. Если сообщение передается в виде звуковых сигналов, то оно кодируется сигналами различной продолжительности, тональности и др.

1.3. Практические основы информатики

Техническим инструментом реализации различных задач информатики является компьютерная техника. Основу ее составляет компьютер.

Компьютер – это сложное техническое устройство, предназначенное для автоматической обработки больших объемов информации.

1.3.1. Структура компьютера и принцип программного управления

Под архитектурой компьютера понимается совокупность сведений об основных устройствах компьютера и их назначении, о способах представления программ и данных в машине, об особенностях ее организации и функционировании.

Основные принципы устройства вычислительной машины были сформулированы в 1945 году американским математиком Джоном фон Нэйманом, которые сводились к тому, что каждая вычислительная машина должна состоять из:

– а р и ф м е т и ч е с к о г о и л о г и ч е с к о г о у с т р о й с т в а (АЛУ), которое должно выполнять арифметические и логические операции;

– у с т р о й с т в а у п р а в л е н и я (УУ), которое должно читать команды (инструкции) программы и организовывать их выполнение;

– з а п о м и н а ю щ е г о у с т р о й с т в а (ЗУ), или п а м я т и, которое должно хранить данные и программу;

– в н е ш н и х у с т р о й с т в для ввода, вывода и хранения информации.

Все современные компьютеры строятся на этих принципах. На рис 1.1 приведена функциональная схема компьютера. В соответствии с представленной схемой все компьютеры имеют запоминающее устройство, состоящее из двух видов памяти:

– в н е ш н е й памяти (ВП),

– о п е р а т и в н о г о запоминающего устройства (ОЗУ) иначе называемого оперативной памятью.

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации (месяцы, годы и более). Оперативная память хранит только текущую информацию, то есть ту информацию, которая используется во время работы компьютера. При его отключении информация в оперативной памяти теряется.

Запоминающее устройство

Устройство управления (УУ) и арифметическо-логическое устройство (АЛУ) выполняется в виде единой интегральной схемы называемой центральным процессором (ЦП). Кроме того, в каждом компьютере имеются устройства ввода и вывода информации, которая поступает с ее носителей (НИ) или передается на них. Компьютер – это автоматическое вычислительное устройство, которое выполняет различные вычислительные операции в соответствии с программой их вычислений. В этом случае программа помещается в оперативную память и хранится в ней в течение выполнения вычислений. Ввод и вывод информации осуществляется с помощью специальных устройств, которые называются каналами ввода и вывода. Исходная и выводимая информация помещается на специальных устройствах (диски, ленты и др.), называемых носителями информации (НИ).