2. Поняття про інформацію.

Інформація – це, мабуть, найдивовижніше і загадковіше явище. Про неї вже багато сказано, написано стільки книг, статей, брошур, що вони, будь, зібрані разом зайняли б ціле книгосховище. А предмет дослідження продовжує хвилювати розуми учених – представників самих різних напрямів в науці: кібернетиків і психологів, філологів і філософів. Інтерес цей закономірний. Обмін інформацією живій істоті так само необхідний, як і обмін, енергією і речовиною. Без інформації воно приречене на смерть.

Приведемо приклад. Ми захоплюємося різноманіттям рослинного і тваринного миру. Тільки окремих видів тварин на землі – близько двох мільйонів. І кожен вид починає свою біографію з одной-единственной зародкової клітки, яка, розвиваючись ніколи «не помиляється»: з клітки тигра зростає тигр, з клітки черепахи – черепаха. У чому справа, чому так відбувається, де ховається велика таємниця природи?

Результати досліджень приводять до явища інформації. Загадкову властивість спадковості важко уявити собі без залучення цього поняття. Виявляється кожна клітка – це своєрідне сховище спадкових родовідних «записів», зроблених руками великої чарівниці природи. І цей запис по своїх особливих «лініях зв'язку» передається з вражаючою точністю, ніде не обриваючись і не збиваючись із заданої програми.

А чи вносить поправки навколишнє середовище? Безумовно. Інакше не відбувалася б вічна еволюція живого світу. Але ця корекція – особливого роду. Вона виступає теж у вигляді інформації, на яку реагує організм. І чим краще він реагує, тим плодотворнее протікає процес його пристосування до навколишнього середовища, тим успішніше відбувається його розвиток.

Інформаційний обмін, таким чином, необхідний. Він стає все більш складним і багатим за формою і змістом у міру просування живих істот по довгих сходах еволюційного розвитку, на вершині якої знаходиться людина. З появою людини інформаційний обмін якісно змінився. Виникають нові форми зв'язку, штучно створені джерела інформації, з'являється мова - могутнє, ні з чим не порівнянний засіб передачі інформації.

Не дивлячись на те, що з поняттям інформації ми стикаємося щодня, строгого і загальновизнаного її визначення до цих пір не існує, тому замість визначення зазвичай використовують поняття про інформацію. Поняття на відміну від визначення, не даються однозначно, а вводяться на прикладах, причому кожна дисципліна робить це по-своєму, виділяючи як основних компонентів ті, які щонайкраще відповідають її предмету і завданням.

У побутовому сенсі під інформацією зазвичай розуміють ті відомості, які людина отримує від навколишньої природи за допомогою органів чуття. Спостерігаючи за природою, спілкуючись з іншими людьми, читаючи книги і газети, проглядаючи телепередачі, ми отримуємо інформацію. Математика розгляне це поняття ширше і включить в його ті відомості, які людина не отримувала, а створила сам за допомогою висновків.

Отже, в різних наукових дисциплінах і різних областях техніки існують різні поняття про інформацію. Нам, же приступаючи до вивчення інформатики, треба знайти щось загальне, що об'єднує різні підходи. І така загальна межа є. Всі галузі науки і техніки, що мають справу з інформацією, сходяться в тому, що інформація володіє чотирма властивостями. Інформацію можна: створювати, передавати (і, відповідно, приймати), зберігати і обробляти. Кожна дисципліна вирішує ці питання по-різному. Ми ж розглядатимемо ті засоби, які для цього надає інформатика.

Для інформатики як технічної науки поняття інформації не може грунтуватися на таких поняттях, як знання, і не може спиратися тільки на об'єктивність фактів і свідоцтв. Засоби обчислювальної техніки володіють здатністю обробляти інформацію автоматично, без участі людини, і ні про яке знання або незнання тут мова йти не може. Ці засоби можуть працювати з штучною, абстрактною і навіть з помилковою інформацією, що не має об'єктивного віддзеркалення ні в природі, ні в суспільстві.

Інформація аналогова і цифрова. Інформацію можна класифікувати різними способами, і різні науки роблять це по-різному. Кожна наука, що займається питаннями, пов'язаними з інформацією, вводить свою систему класифікації. Для інформатики найголовнішим питанням є те, яким чином використовуються засоби обчислювальної техніки для створення, зберігання, обробки і передачі інформації, тому у інформатики особливий підхід до класифікації інформації. У інформатиці окремо розглядають аналогову інформацію і цифрову. Це важливо, оскільки людина завдяки своїм органам чуття звикла мати справу з аналоговою інформацією, а обчислювальна техніка, навпаки, в основному працює з цифровою інформацією.

Різниця між аналоговою інформацією і цифровий, перш за все в тому, що аналогова інформація безперервна, а цифрова – дискретна.

Кодування інформації. Інформація передається у вигляді сигналів. Коли ми розмовляємо з іншими людьми, то уловлюємо звукові сигнали. Якщо ми дивимося у вікно, наше око приймає світлові потоки, відбиті від об'єктів навколишньої природи. Світловий потік – це теж сигнал.

А як же зберігається інформація? Для того, щоб інформацію зберегти, її треба закодувати. Будь-яка інформація зберігається у вигляді коду. Коли ми щось пишемо в зошиті, ми насправді кодуємо інформацію за допомогою спеціальних символів. Ці символи всім знайомі – вони називаються буквами. І система такого кодування теж добре відома - це звичайна азбука. Зберігати можна не тільки текстову, але і звукову інформацію і зображення.

Комп'ютер вважає за краще працювати з цифровою інформацією тому, що її дуже зручно кодувати, а значить, її зручно зберігати і обробляти. У обчислювальній техніці існує своя система кодування – вона називається двійковим кодуванням і заснована на представленні даних послідовністю всього двох знаків: 0 і 1. Ці знаки називаються двійковими цифрами, по-англійськи – binary digit або скорочено bit (біт).

Цілі числа кодуються двійковим кодом досить просто – досить узяти ціле число і ділити його навпіл, поки в залишку не утворюється нуль або одиниця. Сукупність залишків від кожного ділення, записана справа наліво разом з останнім залишком, і утворює двійковий аналог десяткового числа.

19 : 2 = 9 +1

9 : 2 =4 + 1

4 : 2 =2 +0

2 : 2 =1

Таким чином, 1910 = 10112

Для кодування цілих чисел від 0 до 255 досить мати 8 розрядів двійкової коди (8 бітів).

Кодування текстових даних. Якщо кожному символу алфавіту зіставити певне ціле число (наприклад, порядковий номер), то за допомогою двійкової коди можна кодувати і текстову інформацію. Вісім двійкових розрядів досить для кодування 256 різних символів. Це вистачить, щоб виразити різними комбінаціями восьми бітів всі символи англійської і російської мов, як рядкові, так і прописні, а також розділові знаки, символи основних арифметичних дій і деяких спеціальних символів.

Для того, щоб весь світ однаково кодував текстові дані, потрібні єдині таблиці кодування, а це поки неможливо із-за суперечностей між символами національних алфавітів. Інститут стандартизації США ввів в дію систему кодування ASCII. У системі ASCII закріплено дві таблиці кодування – базова і розширена. Базова таблиця закріплює значення код від 0 до 127, а розширена відноситься до символів з номерами 128 до 255.

Біт – дуже зручна одиниця зберігання інформації в комп'ютері, але не дуже зручна для обробки інформації. Тобто битий - це найменша одиниця представлення інформації.

Обробкою інформації в комп'ютері займається спеціальна мікросхема, яка називається процесором. Ця мікросхема влаштована так, що може обробляти групу бітів одночасно.

Одін з перших персональних комп'ютерів мав восьмирозрядний процесор, тобто він міг паралельно обробляти вісім бітів інформації. Це у вісім разів швидше, ніж працювати з кожним бітом окремо, тому в обчислювальній техніці з'явилася нова одиниця вимірювання інформації – байт. Байт – це група з восьми бітів. Найменшою одиницею вимірювання даних є байт. Оскільки одним байтом, як правило кодується один символ текстової інформації. Крупнішими одиницями вимірювання – кілобайт (Кбайт). Умовно можна вважати, що 1 Кбайт приблизно дорівнює 1000 байтам. У кілобайтах вимірюються порівняно невеликі об'єми даних. Умовно можна вважати, що одна сторінка неформатованого машинного тексту складає 2 байти. Крупніші одиниці вимірювання даних утворюються додаванням префіксів мега-, гига-, тера-.

Одиниці зберігання даних. При зберіганні даних вирішуються дві проблеми: як зберегти дані в найбільш компактному вигляді і як забезпечити до них зручний і швидкий доступ. Для забезпечення доступу необхідно, щоб дані Риси впорядковану структуру. Зберігати дані у вигляді дрібних одиниць, таких, як байти, незручно.

Як одиниця зберігання даних прийнятий об'єкт змінної довжини, званий файлом. Файл – це послідовність довільного числа байтів, що володіє унікальним власним ім'ям. Зазвичай окремі файли зберігають дані, що відносяться до одного типу. В цьому випадку тип даних визначає тип файлу. Файли вимірюються в байтах. У визначенні файлу особлива увага приділяється імені. Воно фактично несе адресні дані, без яких дані, що зберігаються у файлі, не стануть інформацією через відсутність доступу до них.