Цели и задачи курса «Информатика». Предмет, объекты и составные части информатики. Физические и математические аспекты информации. Систе

Тема 1. Цели и задачи курса «Информатика». Предмет, объекты и  
составные части информатики. Физические и математические аспекты  
информации. Системы счисления.            

 
           Информатика – это комплекс научно-практических дисциплин, изучающих все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими. Информатика – это практическая наука.  
        Основная задача информатики – систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.  
            Предметом информатики, как науки, являются:

1. аппаратное обеспечение средств вычислительной техники
2. программное обеспечение средств вычислительной техники
3. средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения
4. средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами

 

        Объектом приложений информатики являются самые различные науки и области практической деятельности.  
Структура информатики:

1. Теоретическая информатика - раздел информатики, использующая математические методы для общего изучения процессов обработки информации(теория алгоритмов и автоматов, теория информации, теория кодирования, теория языков и грамматик, исследование операция, теория очередей)
2. Вычислительная техника - раздел информатики, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительной систем (принципиальные решения на уровне архитектуры вычислительных систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств)
3. Программирование – раздел, занимающийся разработкой систем программного обеспечения (создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения)
4. Информационные системы – раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах , их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации
5. Искусственный интеллект – раздел, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками

Информация – это продукт взаимодействия данных и методов, рассмотренный в контексте этого взаимодействия.  
Данные – это зарегистрированные сигналы. Информатика не изучает природу сигналов – ее интересует факт их регистрации.  
Экономическая информация — совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере.  
Свойства информации:

1. адекватность – степень соответствия информации, полученной потребителем тому, что автор вложил в ее содержание (т.е. данные)
2. достоверность – соответствие объективной реальности (как текущей, так и прошедшей) окружающего мира
3. полнота информации – достаточность для принятия решения. Она зависит как от полноты данных, так и от наличия необходимых методов
4. избыточность информации (обычный текст имеет избыточность 20-20%, визуальная информация более 90%, видеоинформация до 98-99)
5. объективность и субъективность информации
6. доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов их интерпретации
7. актуальность – степень соответствия информации текущему моменту времени
8. запоминаемость
9. передаваемость
10. преобразуемость
11. воспроизводимость
12. стираемость

 

        Информатика –  наука, изучающая вопросы, связанные  с поиском, сбором, хранением,  преобразованием и использованием  информации в различных областях  человеческой деятельности и  представляет собой комплекс  научно-технических дисциплин, которые охватывают восемь основных направлений действий (рисунок 1).

       

 Основными  задачами информатики являются:

• исследование информационных процессов любой природы;
• разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;
• решение научных и инженерских проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.
• Информатика рассматривает информацию как концептуально связанные между собой сведения, данные, понятия, изменяющие наши представления об объекте или явлении окружающего мира. Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие данные.

Ключевые  понятия: информатика, информация, достоверная информация, полная информация, ценность информации, данные, экономическая информация.

Тема 2. Вычислительная техника. Архитектура персонального  
компьютера. Представление информации

 

            История АЦВМ (автоматических цифровых вычислительных машин) начинается с первой половины 19 века и связана с именем английского математика и инженера Чарльза Бэббиджа. Им в 1822 г, была спроектирована и почти 30 лет строилась, совершенствовалась машина, названная вначале «разностной», а затем, усовершенствований проекта, «аналитической». В «аналитическую» заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники:

1. автоматическое выполнение операций
2. работа по вводимой «на ходу» программе
3. необходимость специального устройства памяти, для хранения данных (Бэббидж назвал его «складом»)

Огромный вклад  в теорию и практику создания электронной  вычислительной техники внес американский математик Джон фон Нейман. В историю  науки навсегда вошли «Принципы  фон Неймана»:

1. принцип использования двоичной системы счисления для представления чисел (раньше все вычислительные машины хранили обрабатываемую информацию в десятичном виде)
2. принцип «хранимой программы»
3. принцип основных блоков ЭВМ: УУ (устройства управления), АЛУ (арифметико-логическое устройство), память, внешняя память, устройства ввода и вывода.

Приведем схему  устройства ЭВМ – Рисунок 2 (сплошные стрелки указывают направления  потоков информации, а пунктирные сигналы направления управляющих  сигналов от процессоров к остальным узлам ЭВМ)  
            Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок – процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств(выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных операций, согласование работы узлов ЭВМ).  
            Память (ЗУ) хранит информацию и программы. Запоминающее устройство у современных ЭВМ многоярусно: ОЗУ – хранит ту информацию, с которой ЭВМ работает непосредственно в данное время, ВЗУ гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, СОЗУ (сверхоперативное) и ПЗУ.  
            В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ.  
            Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующее программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.  
            Открытость архитектуры – это свойство легко выбирать состав внешних устройств компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач.

           

 Конфигурация – это состав оборудования. Конфигурацию современных ПК можно гибко изменять по мере необходимости. В состав базовой конфигурации входят: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.  
            Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними (материнская плата, жесткий диск, дисковод гибких дисков, дисковод компакт-дисков CD-ROM, видеокарта, звуковая карта). Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, называют внешними или периферийными (устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данных). Системные блоки по внешнему виду различают горизонтальные, вертикальные.  
            Монитор – устройство визуального представления данных. Это главное устройство вывода, но не единственное. Основные потребительские параметры: размер экрана – измеряется между противоположными углами экрана кинескопа по диагонали, единица измерения дюйм

• шаг маски экрана – изображение на экране получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку, и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Единица измерения доли миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27 мм.
• максимальная частота регенерации (обновления) изображения – показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (называют еще частотой кадров). Единица измерения герц (Гц), минимальное значение 75 Гц, нормативное – 85 Гц, комфортное 100 Гц и выше.
• класс защиты – определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности.

 

            Клавиатура – клавишное устройство управления ПК. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Состав клавиатуры: группа алфавитно-цифровых клавиш, группа функциональных клавиш, группа служебных клавиш, группа клавиш дополнительной панели.  
            Мышь устройство управления манипуляторного типа. Мышь не является стандартным органом управления, и базовая система ввода-вывода (BIOS), компьютера, размещенные в ПЗУ не содержат программных средств для обработки прерываний мыши. В связи с этим в первый момент включения компьютера мышь не работает. Она нуждается в поддержке специальной системной программы – драйвера мыши. Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, графический.

Тема 3. Программное обеспечение  ПК. Современные  
программные средства. Программное, языковое и  
информационное обеспечение системы программирования.

 

            
            Программное обеспечение является  равноправной частью информационных  технологий. Без программ любая  аппаратура - просто сборище элементов.  Программы для ЭВМ делятся  на два основных класса: системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.  
            Программное обеспечение, в зависимости от назначения, можно разделить на следующие классы:

1. базовое программное обеспечение
2. системное программное обеспечение
3. служебное программное обеспечение
4. прикладное программное обеспечение

 

            Самый низкий уровень  программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, которые называются постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.  
            Системные программы управляют работой аппаратных средств и обеспечивают связь между пользователями и прикладными программами. Системное программное обеспечение также можно разбить на следующие группы: операционные системы, утилиты, сервисные программы.  
            Операционная системы - основная программа, предназначенная для управления компьютером и взаимодействия с прикладными программами. Наиболее распространенными операционными системами являются: MS-DOS, WINDOWS 95, WINDOWS NT, OS/2, UNIX.  
            ПО служебного уровня называют утилитами. Утилит – системная программа сервисного назначения, основное назначение которых состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Примерами их являются: антивирусные программы, программы архивации, программы для диагностики компьютера (тестовые программы) и т.д.  
            Сервисные программы - программы облегчающие пользователю взаимодействовать с операционной системой.  
         Прикладное программное обеспечение - совокупность программ, предназначенных для решения конкретных задач в определенной профессиональной области, они подразделяется на целевое и универсальное. Основными видами универсального программного обеспечения, позволяющего обрабатывать различные виды информации, являются: текстовые редакторы; графические редакторы; электронные таблицы; учебные и игровые программы; информационные системы и др.  
            Наиболее распространенными текстовыми редакторами являются редакторы Word Perfect, Microsoft Word, Multi Edit, WordStar, ChiWriter и другие.  
            Графические редакторы представляют собой программы для создания и обработки графической информации. Известные пакеты PaintBrush, CorelDraw, Graf-in-the-Box, PC Illustrator и другие.  
            Системы электронных таблиц позволяют создавать и обрабатывать табличную информацию. Они удобны при обработке результатов вычислений, которые представляются в табличной форме и требуют многократного повторения расчетов.  
            Игровые программы - одна из форм увлекательных занятий на персональных ЭВМ. Учебные программы служат для организации учебных занятий. Деловые программы предназначены для подготовки, накопления и обработки различного рода служебной информации. Информационные системы служат для организации, накопления и поиска на ПК самой различной информации. Перспективными информационными средствами являются базы знаний и экспертные системы. С их помощью будут даваться консультации на медицинские темы, справки по делам различных служб, оказывать помощь изобретателям при консультации технологов, конструкторов и давать ответы, моделируя поведение экспертов в той или иной области знаний или профессиональной деятельности.