Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Компьютеры обрабатывают информацию путем выполнения некоторых алгоритмов.Стр 1 из 9Следующая ⇒
ИНФОРМАТИКА
Полный курс лекций
Волгодонск
Этот материал студенты могут читать по желанию. В аттестацию он не включен Понятие информатика Термин " информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает " информационная автоматика". Широко распространён также англоязычный вариант этого термина — " Сomputer science", что означает буквально " компьютерная наука".
В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием " информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей. Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее. Информатика — комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазоном применения. Её приоритетные направления:
Российский академик А.А. Дородницин выделяет в информатике три неразрывно и существенно связанные части — технические средства, программные и алгоритмические. Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как " твердые изделия". Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их созданию и применению, используется слово Software (буквально — " мягкие изделия" ), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться. Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи. Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain — интеллект). Что такое информация? Термин " информация" происходит от латинского слова " informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п. 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.
В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.
Виды информации Информация может существовать в виде:
Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами. Передача информации Информация передаётся в форме сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Примеры:
.Информацию можно:
Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами. Свойства информации:
Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел. Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки. Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п. Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека. Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка. Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной. Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация. Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях. Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объёма и разнообразия информации. Средства обработки информации — это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер — универсальная машина для обработки информации. Системы счисления
Существуют позиционные и непозиционные системы счисления. В непозиционных системах счисления вес цифры (т. е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти. В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757, 7 первая семерка означает 7 сотен, вторая — 7 единиц, а третья — 7 десятых долей единицы. Сама же запись числа 757, 7 означает сокращенную запись выражения 700 + 50 + 7 + 0, 7 = 7 . 102 + 5 . 101 + 7 . 100 + 7 . 10-1 = 757, 7. Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.
За основание системы можно принять любое натуральное число — два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения an-1 qn-1 + an-2 qn-2 +... + a1 q1 + a0 q0 + a-1 q-1 +... + a-m q-m,
Двоичная система, удобная для компьютеров, для человека неудобна из-за ее громоздкости и непривычной записи. Перевод чисел из десятичной системы в двоичную и наоборот выполняет машина. Однако, чтобы профессионально использовать компьютер, следует научиться понимать слово машины. Для этого и разработаны восьмеричная и шестнадцатеричная системы. Числа в этих системах читаются почти так же легко, как десятичные, требуют соответственно в три (восьмеричная) и в четыре (шестнадцатеричная) раза меньше разрядов, чем в двоичной системе (ведь числа 8 и 16 — соответственно, третья и четвертая степени числа 2).
Например:
Например,
Пример: Переведем число 75 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную:
Ответ: 7510 = 1 001 0112 = 1138 = 4B16. С л о ж е н и е Таблицы сложения легко составить, используя Правило Счета.
В ы ч и т а н и е
Пример 4. Вычтем единицу из чисел 102, 108 и 1016 У м н о ж е н и е Выполняя умножение многозначных чисел в различных позиционных системах счисления, можно использовать обычный алгоритм перемножения чисел в столбик, но при этом результаты перемножения и сложения однозначных чисел необходимо заимствовать из соответствующих рассматриваемой системе таблиц умножения и сложения.
Ввиду чрезвычайной простоты таблицы умножения в двоичной системе, умножение сводится лишь к сдвигам множимого и сложениям. Д е л е н и е
Деление в любой позиционной системе счисления производится по тем же правилам, как и деление углом в десятичной системе. В двоичной системе деление выполняется особенно просто, ведь очередная цифра частного может быть только нулем или единицей. Восьмеричная: 133518: 1638 Восьмеричная: 438: 168
Задания для самоконтроля 1. Используя Правило Счета, запишите первые 20 целых чисел в десятичной, двоичной, троичной, пятеричной и восьмеричной системах счисления.
2. Какие целые числа следуют за числами:
3 Какие целые числа предшествуют числам:
4. Какой цифрой заканчивается четное двоичное число? Какой цифрой заканчивается нечетное двоичное число? Какими цифрами может заканчиваться четное троичное число?
5 Какое наибольшее десятичное число можно записать тремя цифрами:
6. В какой системе счисления 21 + 24 = 100? 7. В какой системе счисления справедливо следующее:
8. Десятичное число 59 эквивалентно числу 214 в некоторой другой системе счисления. Найдите основание этой системы. 9 Переведите числа в десятичную систему, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:
10. Переведите числа из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы: а) 12510; б) 22910; в) 8810; г) 37, 2510; д) 206, 12510. 11. Переведите числа из двоичной системы в восьмеричную и шестнадцатеричную, а затем проверьте результаты, выполнив обратные переводы:
12. Переведите в двоичную и восьмеричную системы шестнадцатеричные числа: а) 2СE16; б) 9F4016; в) ABCDE16; г) 1010, 10116; д) 1ABC, 9D16.
14. Для десятичных чисел 47 и 79 выполните цепочку переводов из одной системы счисления в другую: 15. Составьте таблицы сложения однозначных чисел в троичной и пятеричной системах счисления. 16. Составьте таблицы умножения однозначных чисел в троичной и пятеричной системах счисления. 17. Сложите числа, а затем проверьте результаты, выполнив соответствующие десятичные сложения:
18. В каких системах счисления выполнены следующие сложения? Найдите основания каждой системы: 19. Найдите те подстановки десятичных цифр вместо букв, которые делают правильными выписанные результаты (разные цифры замещаются разными буквами):
20. Вычтите:
21. Перемножьте числа, а затем проверьте результаты, выполнив соответствующие десятичные умножения:
22. Расположите следующие числа в порядке возрастания:
Вопросы для самоконтроля 1. Что означает термин " информатика" и каково его происхождение? 2. Какие области знаний и административно-хозяйственной деятельности официально закреплены за понятием " информатика" с 1978 года? 3. Какие сферы человеческой деятельности и в какой степени затрагивает информатика? 4. Назовите основные составные части информатики и основные направления её применения. 5. Что подразумевается под понятием " информация" в бытовом, естественно-научном и техническом смыслах? 6. Приведите примеры знания фактов и знания правил. Назовите новые факты и новые правила, которые Вы узнали за сегодняшний день. 7. От кого (или чего) человек принимает информацию? Кому передает информацию? 8. Где и как человек хранит информацию? 9. Что необходимо добавить в систему " источник информации — приёмник информации", чтобы осуществлять передачу сообщений? 10. Какие типы действий выполняет человек с информацией? 11. Приведите примеры ситуаций, в которых информация
12. Приведите примеры обработки информации человеком. Что является результатами этой обработки? 13. Приведите примеры информации:
14. Назовите системы сбора и обработки информации в теле человека. 15. Приведите примеры технических устройств и систем, предназначенных для сбора и обработки информации. 16. От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком? 17. Почему количество информации в сообщении удобнее оценивать не по степени увеличения знания об объекте, а по степени уменьшения неопределённости наших знаний о нём? 18. Как определяется единица измерения количества информации? 19. В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в сообщении? 20. Почему в формуле Хартли за основание логарифма взято число 2? 21. При каком условии формула Шеннона переходит в формулу Хартли? 22. Что определяет термин " бит" в теории информации и в вычислительной технике? 23. Приведите примеры сообщений, информативность которых можно однозначно определить. 24. Приведите примеры сообщений, содержащих один (два, три) бит информации. Упражнения 1. Запишите множество вариантов загорания двух светофоров, расположенных на соседних перекрёстках. 2. Три человека, Иванов, Петров и Сидоров, образуют очередь. Запишите все возможные варианты образования этой очереди. 3. Назовите все возможные комбинации из двух различных нот (всего нот семь: до, ре, ми, фа, соль, ля, си). 4. Пусть голосуют 3 человека (голосование " да" /" нет" ). Запишите все возможные исходы голосования. 5. Предположим, что имеются 3 автомобильные дороги, идущие от Парижа до Тулузы, и 4 — от Тулузы до Мадрида. Сколькими способами можно выбрать дорогу от Парижа в Мадрид через Тулузу? Попытайтесь найти систематический метод для последовательного нахождения решения так, чтобы можно было составить список способов, не пропустив ни одного из них. 6. Поезд находится на одном из восьми путей. Сколько бит информации содержит сообщение о том, где находится поезд? 7. Сколько существует различных двоичных последовательностей из одного, двух, трех, четырёх, восьми символов? 8. Каков информационный объём сообщения " Я помню чудное мгновенье" при условии, что один символ кодируется одним байтом и соседние слова разделены одним пробелом? 9. Определите приблизительно информационный объём:
10. Сколько бит необходимо, чтобы закодировать оценки: " неудовлетворительно", " удовлетворительно", " хорошо" и " отлично"? 11. Сколько различных символов, закодированных байтами, содержится в сообщении: 1101001100011100110100110001110001010111? 12. Сколько байт памяти необходимо, чтобы закодировать изображение на экране компьютерного монитора, который может отображать 1280 точек по горизонтали и 1024 точек по вертикали при 256 цветах? 13. Решите уравнение: 8x (бит) = 32 (Кбайт).
Поколения компьютеров К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.
Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Типы компьютеров По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа: |
Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 424; Нарушение авторского права страницы