Понятие информации и информатики. Свойства информации.

Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение.

Информация— сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

Информация может существовать в самых разнообразных формах:

· в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

· в виде световых или звуковых сигналов;

· в виде радиоволн;

· в виде электрических и нервных импульсов;

· в виде магнитных записей;

· в виде жестов и мимики;

· в виде запахов и вкусовых ощущений;

· в виде хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

Следует различать понятия: данные, информация, знания, метаинформация.

Данные – любые сведения.

Информация – такие сведения, которые нужны получателю, имеют новизну, ценность, позволяющие устранить неопределенность.

Знания в информатике – это особым образом построенные единицы информации, способные вызывать машинные программы для операции над своими элементами.

Метаинформация – это информация относительно другой информации.

Экономическая информация – это совокупность сведений отражающих экономические процессы и служащих для управления этими процессами. Экономическая информация – совокупность сведений отражающих социально – экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере.

Информацию в сфере экономики разделяют на уровни

1)Оперативная информация, Используется на нижнем уровне управления повседневной работы.

2)Тактическая информация – получается путем обобщения и обработки оперативной информации. Она выдается в виде расчетов или вариантов решений.

3)Стратегическая информация – получается после обработки тактической информации.

Информатика – это совокупность дисциплин изучающих свойства информации а также способы сбора, хранения, обработки и передачи информации с помощью технических средств. Информатика в широком смысле слова представляет собой единство разнообразных отраслей науки техники и производства, связанных с переработкой информации с помощью компьютеров во всех сферах человеческой деятельности. Информатику в узком смысле слова можно представить как состоящую из трёх взаимодействующих частей:

· Технических средств

· Программных средств

· Алгоритмических средств.

2. Свойства информации

Информация нужна, для того чтобы принимать правильные решения. Информация является динамическим объектом, образующимся в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами.

1) Адекватность информации – понимают степень соответствия информации, полученной потребителем, тому, что автор вложил в её содержание.

2) Достоверность информации – понимают её соответствие объективной
реальности окружающего мира.

3) Полнота информации – понимают её достаточность для принятия решения. Она зависит как от полноты данных, так и от наличия необходимых методов.

4) Избыточность информации - понимают как полезность, нередко избыточность информации человек воспринимает как её качество, потому что она позволяет ему меньше напрягать свое внимание и меньше утомляться.

5) Объективность и субъективность информации.

6) Доступность информации – это мера возможности получить ту или иную информацию.

7) Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени.

8) Полезность информации зависит от тех задач, которые мы можем решить с её помощью.

9) Информация понятна, если она выражена на понятном языке.

3. Классификация информации.

В основу классификации положено пять общих признаков

1) Место возникновения

2) Стадия обработки

3) Способ отображения

4) Стабильность

5) Функция управления

По методу возникновения информацию:

Входная информация – это информация, которую получает человек или устройство.

Выходная информация – это информация, которая получается после обработки человеком или устройством. Одна и та же информация может быть входной для одной фирмы и выходной для другой фирмы.

Внутренняя информация – это информация, которая возникает внутри объекта.

Внешняя информация – возникает за пределами объекта.

По стабильности информация может быть переменной или постоянной.

Переменная информация – это количественные и качественные характеристики производственной деятельности. Например: количество воспроизводимой продукции за 1 час.

Постоянная информация – это информация, которая не изменяется в течение длительного времени.

По стадии обработки информация может быть первичной и вторичной, промежуточной и результатной.

Первичная – это информация, которая возникает на начальной стадии производственного процесса.

Вторичная – это информация, которая возникает в результате обработки первичной.

Промежуточная – это информация, которая используется в качестве исходных данных для последующих расчетов.

Результативная информация – получается после обработки первичной и промежуточной информации и используется для выработки итоговых решений.

По способу отображения информация разделяется на текстовую и графическую.

Текстовая информация – это совокупность алфавитных и цифровых символов, с помощью которых представляется информация.

Графическая информация – это графики, схемы, рисунки, фотографии.

По функциям управления обычно классифицируют экономическую информацию. При этом выделяют следующие группы: плановую, нормативно справочную, учетную и оперативную информацию.

Плановая информация – это информация об объекте на будущий период.

Нормативно справочная информация содержит разные нормативные и справочные данные.

Учетная информация – это информация, которая характеризует прошедший период времени.

Оперативная информация – это информация, характеризующая текущий период времени.

4. Кодирование и единицы измерения информации.

Информацию можно представить в различной форме:

a) Знаковой письменной, состоящей из различных знаков (символьная)

b) В виде жестов или сигналов

c) Устной словесной форме

Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности. Представление информации с помощью какого-либо языка называют кодированием.

Код – набор символов (условных обозначений) для представления информации.

Кодирование – процесс представления информации в виде кода.

Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил ещё в XVII веке уникальную простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек …является для науки основным и порождает новые открытия …. при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок»

Сегодня такой способ представления информации с помощью языка, содержащего всего два символа алфавита – 0 и 1, широко используется в технических устройствах, в том числе и компьютере. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit – двоичный знак).

Бит – наименьшая единица измерения информации. Более крупной единицей измерения информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит. Принято также использовать и более крупные единицы измерения объёма информации, которые приведены в таблице

Определить количество информации довольно сложно. Существуют два подхода, они возникли почти одновременно. В конце 40-х годов один из основоположников кибернетики Клод Шеннон развил вероятностный подход. А работы по созданию ЭВМ привели к объёмному подходу, вся информация, которая попадает в ЭВМ, преобразуется в последовательность электрических сигналов.

(1)- импульс есть

(0) - отсутствует

Вероятностный подход

Рассмотрим пример, связанный с бросанием правильной игральной кости, имеющей N граней.

Введем величину, измеряющую энтропию (обозначим Н). В случае равновероятностного выпадения каждой из граней величины Н и N связаны формулой

H=log₂N формула Хартли при N=2 H=1

Иначе, в качестве единицы понимается количество информации, связанное с проведением опыта, состоящего в получении одного их двух равновероятностных исходов, например, бросание монет орел или решка. Такая единица количества информации называется битом.

Список литературы:

1. Информатика. Базовый курс. 2-е издание / Под ред. С. В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2005. – 640 с.

2. Основы информатика: Учебник/ под редакцией Нестеренко А.В.: Москва 1996г.

3. Информатика: Учебник/ под редакцией Макаровой Н.В. 2-ое издание Москва: Финансы и статистика, 1998.

4. Информатика: Учебник/ под редакцией Гаевского А.Ю. 1-ое издание 2001 г.

Контрольные вопросы.

1. Из каких частей состоит информатика?

2. Что такое информация? В каких формах она может существовать?

3. Какими свойствами обладает информация?

4. В каких единицах выражается количество информации?

5. По каким признакам классифицируют информацию?

Лекция 2.

Тема: « Состав архитектура и функционирование ЭВМ»

1. Структурная схема персонального компьютера (ПК). Взаимодействие основных блоков в процессе работы.

2. Определение и функции процессора, памяти, шины, устройства ввода/вывода.

3. Периферийные устройства ПК. Оборудование для работы мультимедиа. Телекоммуникации

Главным принципом построения современного ПК является принцип открытой архитектуры, каждый новый блок должен быть совместим с ранее созданным. Это позволяет модернизировать ранее купленный компьютер, заменять его устаревшие блоки, устанавливать новые блоки и узлы. Разъемы во всех компьютерах стандартизированы.

Все основные компоненты объединены в системном блоке:

1) Процессор

2) Внутренняя память (ОЗУ, ПЗУ)

3) Дисководы (устройства внешней памяти)

4) Системная шина

5) Контроллеры - микросхемы, обеспечивает связь различных компонентов компьютера

6) Электромеханические устройства: блок питания, вентиляция. Главным компонентом системного блока является системная плата. На ней расположены:

1) Процессор

2) Память

3) Контроллер

Системная плата обеспечивает связь основных компонентов ПК. Процессор- устройство, которое обеспечивает преобразование цифрами, управление другими устройствами. Это мозг ЭВМ, который осуществляет арифметико - логические операции.

Основные характеристики:

Производительность- количество операций за 1 сек. Производительность зависит от тактовой частоты и разрядности.

Тактовая частота- это число тактов работы процессора в 1 сек.

Такт- промежуток времени в течение, которого выполняется 1 элементарная операция.

Компьютер выполняет до миллиарда операций в секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) - миллион тактов за 1 сек. Однако последние модели процессоров достигают частоты гигагерц (миллиард герц) и более.

Разрядность процессора- размер минимальной порции информации, которую процессор может получить или отправить за 1 такт. Эта порция информации представлена набором двоичных разрядов (бит). Мощный процессор может иметь одновременный доступ к 64 битам.

Все основные блоки ПК присоединены к системной шине.

Основное назначение системной шины является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации.

Характеристики шины:

Разрядность- количество бит информации от одного устройства к другому. В последних моделях ПК разрядность достигает 128 бит.

Производительность- объем информации, который можно передать по шине за 1сек..

Память компьютера- это совокупность устройств для хранения информации.

Память поделена на внешнюю и внутреннюю.

Внутренняя: оперативная (ОЗУ), постоянная (ПЗУ), Кэш-память.

Памятьможно представить состоящей из ячеек, в каждой из которых хранится порция информации. Каждая ячейка имеет уникальный адрес - номер ячейки в памяти. Чтобы прочитать информацию из ячейки или поместить ее туда нужно указать адрес ячейки. При считывании информации ее копия передается в другое устройство, где над ней производятся различные операции - вычисления, создание текста и др. Оригинал считанной информации остается в ячейке до тех пор, пока на ее место не будет записана другая. При сохранении информация вся предыдущая стирается.

Память характеризуется двумя параметрами быстродействием и емкостью.

Быстродействие памяти- время, необходимое для чтения или записи минимальной порции информации.

Объём памяти- максимальное количество хранимой в нем информации. Измеряется в килобайтах (1Кбайт=2¹⁰байт), мегабайтах (1Мбайт=2¹⁰⁰байт), гигабайтах (1Гбайт=2¹⁰⁰⁰байт).

Оперативная память- в ней хранится информация, которая используется в данный момент времени, т.е. все открытые программы. При выключении питания - стирается.

Оперативная память характеризуется высоким быстродействием, но сравнительно малой ёмкостью. Её объём выражается числом 16 Мбайт - 1 Гбайт.

Постоянная память- содержится на винчестере, для долговременного хранения данных.

ПЗУ делится:

BIOS (Basic Input-Output system)- основная система ввода и вывода. В ней содержится программы необходимые для тестирования основных устройств компьютера и для начальной загрузки операционной системы (при выключении компьютера информация сохраняется).

CMOS - содержит информацию о настройках компьютера (дата, пароли и пр.). Информация в CMOS может быть изменена пользователем. CMOS является энергозависимым устройством с питанием от аккумулятора. Подзарядка аккумулятора производится во время работы компьютера.

Кэш- память(cache-склад) является промежуточным дополнительным устройством.

Кэш - память используется для обмена данными между процессором и оперативной памятью, а также между оперативной и внешней памятью. Использование кэш-памяти сокращает число обращений к жесткому диску.

Внешняя память- это устройства для долговременного хранения информации. Эти устройства являются энергонезависимыми - информация на них не стирается при выключении компьютера. Объем информации, сохраняемой на этих устройствах, в тысячи раз больше объёма внутренней памяти. В случае необходимости внешнюю память можно нарастить.

Но обращение к ней требуется гораздо большего времени.

Устройство внешней памяти (накопитель) - физическое приспособление, производящее запись и считывание информации на соответствующий носитель.

Носитель- это материальный объект, обладающий способностью хранить информацию.

По типу доступа к информации эти устройства делятся на две группы:

- Устройства прямого (произвольного) доступа. В них время обращения к информации не зависит от её расположения на носителе;

- Устройства последовательного доступа. Здесь существует зависимость от расположения.

Основные характеристики устройств внешней памяти.

Время доступа(быстродействие) - время, необходимое для чтения из памяти или записи в неё минимальной порции информации. Этот параметр измеряется в миллисекундах, микросекундах, наносекундах.

Объём или ёмкостьпамяти - максимальное количество хранимой в ней информации. Измеряется в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.

Плотность записи- объём информации, записанной на единице длины дорожки. Единицей измерения является бит/мм.

Скорость обмена информацией- определяется скоростью вращения или перемещения носителя в устройстве.

В зависимости от вида носителя накопители подразделяются на магнитные, оптические и магнитооптические.

Гибкие магнитные диски (дискеты или флоппи-диски).Поверхность диска покрыта специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных, представленных в двоичном коде. В процессе записи информации на магнитную головку поступает последовательность электрических импульсов, которые создают магнитное поле на носителе информации. Наличие намагниченного участка кодируется как 1, отсутствие - 0. информация записывается с двух сторон диска на дорожки, которые представляют концентрические окружности. Каждая дорожка разделяется на секторы. Плотность записи на дискету зависит от числа дорожек на поверхности диска.

Запись и чтение дискеты возможны при наличии в ней магнитной разметки на дорожки и секторы. Процесс такой магнитной разметки называется форматированием. Жесткие магнитные диски (винчестер)- набор металлических или керамических дисков, покрытых магнитным слоем, установленный внутри герметического корпуса дисковода. Так же как и дискеты, винчестер относится к классу носителей с произвольным доступом информации, для хранения информации жесткий диск размечается на дорожки и секторы. Оптические или лазерные носители- это диски, с поверхности которых информация считывается с помощью лазерного луча. На поверхности диска чередуются участки с различным углом отражения луча. Для создания участков с различным углом отражения применяются различные способы: выжигание или просто штамповка. Повторная запись на такие диски невозможна, что отражено во второй части названия этого вида носителей:ROM- READ ONLY Memori(память только для чтения).

CD -ROM(compact Disk - компакт диск) имеет одну дорожку в виде спирали. Объём информации на нем достигает 700 Мегабайт.

DVD- ROM (Digital Video Disk - цифровой видео - диск)может хранить 17 Гигабайт информации.

Периферийные устройства ПК.

По назначению внешние устройства можно подразделить на:

· устройства ввода данных;

· устройства вывода данных;

· устройства хранения данных;

· устройства обмена данными.

Устройства ввода данных. Клавиатура, манипуляторы(мышь, трекбол и др). Для ввода графической информации используют сканеры, графические планшеты(дигитайзеры) и цифровые фотокамеры.

Устройства вывода данных. В качестве устройства вывода дополнительно к монитору используется печатающие устройства – принтеры. По принципу действия различают матричные, лазерные, струйные и светодиодные принтеры.

Устройства хранения данных. Для внешнего хранения данных используются устройства: стримеры, накопители на съемных магнитных дисках, магнитооптические устройства и флэш-диски.

Устройства обмена данными. К этому виду устройств относятся такие устройства как модемы и факсы. Модем предназначен для обмена данными через каналы связи.