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
название | Условное обозначение | Соотношение с другими единицами |
Килобит | Кбит | 1 Кбит =1024бит = 1000 бит |
Мегабит | Мбит | 1 Мбит = 1024 Кбит = 1000000бит |
Гигабит | Гбит | 1 Гбит = 1024 Мбит = 1000000000бит |
Килобайт | Кбайт (Кб) | 1 Кбайт =1024байт = 1000 байт |
Мбайт | Мбайт (Мб) | 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1000000байт |
Гбайт | Гбайт (Гб) | 1 Гбайт = 1024 Мбайт = 1000000000байт |
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.