Понятие информации.

Составные части информатики, психологическая информатика

К составным частям информатики относятся технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия", Software – программное обеспечение, а также Brainware – термин, характеризующий алгоритмы и методы их создания.

С практической точки зрения информация представляется в виде информационных сообщений, передаваемых от источника к приемнику по каналам связи. При этом важно оценить количество передаваемой или получаемой информации, другими словами, измерить ее.

В повседневной жизни информация оценивается по интересу, проявляемому к ней, и степени ее полезности. С этой точки зрения, чем интереснее сведения, тем больше информации они содержат. Не случайно самые содержательные телепередачи называют информационными программами. Однако у разных людей интересы весьма различны, поэтому в житейском смысле ценность информации зависит от человеческого восприятия, т. е. субъективного фактора, который оценивает информацию по уровню ее понимания и интереса к ней. Опираясь на такое понимание информации, нельзя точно определить ее количество.

Развитие средств обработки информации потребовало введения ее количественной меры, не зависящей от субъективного фактора. Она основывается на представлении информации в виде последовательности символов (знаков); считается, что каждый новый символ увеличивает количество информации. Это количество измеряют путем сравнения с некоторым эталоном подобно тому, как длина пути сравнивается с эталоном расстояния — метром.

Для создания такого эталона в информатике используют двухсимвольный алфавит, состоящий из цифр 0 и 1. Тогда в качестве эталонной служит последовательность, состоящая из одного символа этого алфавита. Количество информации, содержащейся в эталонной последовательности, принимают за единицу, называемую 1 бит (от англ. binary digit — двоичный разряд). Таким образом, 1 бит — это единица двоичной информации, содержащаяся в сообщении типа 0 или 1.

Имея эталон, легко оценить количество информации, содержащееся в любом сообщении. Для этого сообщение записывают в том же двоичном алфавите, что и эталонная последовательность. Тогда количество информации в этом сообщении полагают равным количеству составляющих его двоичных символов, т. е. длине символьной последовательности.

Понятие информации.

Информация – это результат динамического взаимодействия объективных данных и субъективных методов и существует только в момент этого взаимодействия. В современных ЭВМ обрабатывается информация, представленная в числовой форме. Все символы преобразуются в последовательности из нулей и единиц. Способ записи символов с помощью заданного набора специальных знаков (цифр) некоторого алфавита называется системой счисления. Количество используемых в системе знаков называется основанием системы счисления. Обычная система записи чисел представляет собой позиционную десятичную систему счисления, в которой числовое значение любой из десяти используемых цифр зависит от занимаемой ею позиции. Поскольку для представления чисел в ЭВМ используется набор из двух знаков (0, 1), все компьютеры работают в двоичной системе счисления (т. е. в системе с основанием 2). Поэтому каждый вводимый в машину символ, будь то буква, цифра, знак операции и т. п., кодируется последовательностью из символов двоичного алфавита, т. е. преобразуется в числовую форму. Выбор двоичной системы объясняется тем, что электронные элементы вычислительной машины могут находиться в двух устойчивых состояниях. По существу, это обычные выключатели, которые могут быть либо включены, либо выключены. Одно из состояний выключателя обозначают 1, другое — 0. Время переключения очень мало, порядка 10^-9 сек.

Все необходимые преобразования данных в компьютере выполняются по определенным правилам (алгоритмам) автоматически с помощью установленных программ.

Например, для записи числа в двоичной системе счисления необходимо представить его в виде суммы степеней двойки и выписать коэффициенты такого представления, которые будут цифрами двоичного числа. Правило перевода чисел из десятичной системы в двоичную можно сформулировать следующим образом: делим исходное число на 2 — основание двоичной системы счисления. Получаемые при этом остатки дают цифры числа — сначала последнюю, затем предпоследнюю и т. д. Последнее деление дает вторую (последний остаток) и первую цифры числа (последнее частное). Продемонстрируем этот алгоритм на примере. Необходимо представить в двоичной системе число 27₁₀. Последовательность действий будет следующей:

27:2= 13 (1 в остатке, последняя цифра числа – 1);

13:2=6 (1 в остатке, предпоследняя цифра числа – 1);

6:2=3 (0 в остатке, третья цифра с конца – 0);

3:2=1 (1 в остатке, вторая цифра числа – 1).

Последнее частное 1 дает первую цифру числа. Таким образом, разложение числа 27 по степеням двойки имеет вид

27₁₀=1×2⁴ + 1×2³+0×2²+1×2'+1×2⁰.

Следовательно, искомое представление числа 27₁₀ есть 11011₂.

Для записи двоичного числа в десятичной системе счисления следует представить его в виде суммы произведений цифр этого числа на соответствующие степени двойки и выполнить арифметические операции по правилам десятичной системы счисления. Результат и будет представлять собой искомое число. Используя это правило, например, для перевода числа 1101101₂, получаем

1101101₂=1×2⁶+1×2⁵+0×2⁴+1×2³+1×2²+0×2¹+1×2⁰ =

= 64+32+8+4+1 = 109₁₀.

Приведем выражения некоторых десятичных чисел в двоичной системе счисления в виде таблицы.

В информатике помимо двоичной используют также восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления. Они удобны тем, что их основания, т. е. числа 8 и 16, представляют собой степени основания двоичной системы счисления 2. В восьмеричной системе числа записывают с помощью цифр 0, 1, ..., 7, в шестнадцатеричной — 0, 1, ..., 9, а для обозначения шести остальных чисел используют буквы латинского алфавита А, В, С, D, Е, F (в десятичной системе им соответствуют числа 10, 11, 12, 13, 14, 15).

Использовать такие системы очень удобно благодаря простоте перехода к восьмеричной и шестнадцатеричной записям чисел от двоичной и обратно.

Для представления двоичного числа в восьмеричной форме необходимо разбить его цифры на группы из трех цифр каждая справа налево и заменить каждую тройку цифр соответствующей восьмеричной цифрой. Например, число 1010110101111₂ =12657₈, так как

1 010 110 101 111

1 2 6 5 7

Обратный переход от восьмеричного представления к двоичному осуществляется заменой каждой восьмеричной цифры соответствующей тройкой двоичных.

Переход от двоичного представления к шестнадцатеричному и обратно аналогичен описанному для восьмеричной системы с той лишь разницей, что шестнадцатеричная цифра заменяется не тремя, а четырьмя двоичными. Например, В5₁₆ = 1011 0111₂.

Шестнадцатеричные представления чисел удобно использовать для обозначения адресов размещения данных в памяти.