Информатика, основные понятия и определения. Информатика как наука. основные понятия Научная информатика

Н. В. Бирюков

РФ. Тула

ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Информатика – научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным .

Информатика - это находящаяся в процессе становления наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ, а также область человеческой деятельности, связанная с применением ЭВМ.

Информатика (от информация и автоматика) - наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, анализа и оценивания информации, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, например разработка языков программирования и протоколов передачи данных. Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний) и т. п .

Несколько определений приведено здесь не случайно, это показывает то, что информатика - молодая наука и толклвание термина “информатика” еще не является установившимся и общепринятым.

После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика как наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах. Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером книги “Кибернетика или управление и связь в животном и машине”. В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения
проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Одновременно с этим началось бурное развитие электронно-вычислительных машин.

Вскоре вслед за появлением термина “кибернетика” в мировой науке стало использоваться англоязычное “Computer Science”, а чуть позже, на рубеже шестидесятых и семидесятых годов, французы ввели получивший сейчас широкое распространение термин “Informatique” (информация + автоматика). В русском языке ранее под термином “информатика” понималось изучение структуры и общих свойств научной информации, передаваемой посредством научной литературы.

Попытку определить, что же такое современная информатика, сделал в 1978 г. Международный конгресс по информатике: “Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально ‐ техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия".

Информатика – это не только теоретическая наука, прикладные напревления информатики охватывают почти все виды человеческой деятельности: производство, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, финансовую сферу, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др. (перечисление может быть бесконечным).

Как наука, информатика изучает общие закономерности, свойственные информационным процессам (в самом широком смысле этого понятия). Эти общие закономерности есть предмет информатики как науки.

Объектом приложений информатики являются самые различные науки и области практической деятельности, для которых она стала непрерывным источником самых современных технологий, называемых часто “новые информационные технологии”.

Перечислим наиболее впечатляющие реализации информационных технологий, используя, ставшие традиционными, сокращения.

АСУ – автоматизированные системы управления – комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ ‐ ВУЗ.

АСУТП – автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным у правлением (ЧПУ), процессом запуска космического аппарата и т. д.

АСНИ – автоматизированная система научных исследований – программно ‐ аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.

АОС – автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т. д.

САПР ‐ система автоматизированного проектирования – программно ‐ аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, инженером ‐ проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско ‐ финансовой деятельности, системы обеспечения редакционно ‐ издательской деятельности – спектр применения информационных технологий чрезвычайно широко.

Список использованной литературы:

http://profbeckman.narod.ru/EVM

http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8

Понятие информация является базовым в курсе информатики.

Термин информация происходит от латинского слова informatio — оно означает сведение, разъяснение, ознакомление.

Для различных областей деятельности человека термин информация означает разные понятия, а именно:

*В быту*	Сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах
*В технике*	Сообщения, передаваемые в форме знаков и сигналов
*В науке*	Сведения, которые снимают неопределенность
*В кибернетике*	Часть знаний, которая используется для активного действия, управления
*В семантической теории*	(Смысл общения) Сведения, обладающие новизной
*В докумен-талистике*	Все то, что зафиксировано в знаковой форме в виде документов

Виды и свойства информации

При качественной оценке получаемой информации говорят о следующих ее свойствах:

объективность — не зависит от чьего-либо мнения, суждения;
достоверность — отражение истистинного положения дел, отсутствие скрытых ошибок;
полезность или релевантность оценивается по тем задачам, которые мы можем решить с её помощью, соответствие запросам потребителя;
полнота — достаточно для понимания и принятия решения;
актуальность или своевременность — важность для настоящего времени;
понятность — информация понятна, если она выражена на языке, доступном для получателя;
доступность — возможность ее получения данным потребителем;
защищенность — невозможность несанкционированного использования или изменения;
эргономичность — удобство формы или объема с точки зрения данного потребителя;
краткость, четкость — отсутствие в информации ненужных сведений.

Иногда выделяют такие свойства информации как достоверность, полнота, ценность, ясность . Все названные свойства определяются относительно некоторого исполнителя (получателя информации).

Достоверность (Д) — мера оценки легитимности источника информации.

Ясность (Я) — мера правильной интерпретации информации исполнителем.

Полнота (П) — мера соответствия полученной (требуемой) информации запрошенной (количественная интерпретация).

Ценность (Ц) — мера соответствия полученной информации запрошенной (требуемой) (качественная интерпретация).

Информатика

Информатика — это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними.

Т ермин «информатика» образован из двух слов: информация и автоматика . Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.

Приведем некоторые определения науки информатики.

Информатика – наука об информации.

– это наука о структуре и свойствах информации, способах сбора, обработки и передачи информации

– информатика, изучает технологию сбора, хранения и переработки информации, а компьютер основной инструмент в этой технологии.

Предмет информатики как науки составляют:

аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
программное обеспечение средств вычислительной техники;
средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом . Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами — интерфейсом пользователя .

Основной задачей информатики как науки — является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Информатика — практическая наука . Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности.

В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

Информационные процессы

1. Хранение информации

Хранение информации – это процесс помещения информации в определенное хранилище с целью извлечения ее оттуда через некоторое время для дальнейшего использования

Для хранения информации человек, прежде всего, использует свою память . Можно считать, что мозг – это одно из самых совершенных хранилищ информации, во многом превосходящее компьютерные средства. Для запоминания и поиска информации используются нервные клетки мозга – нейроны , их более ста миллиардов. К сожалению, человек многое забывает, поэтому необходимо хранить информацию.

Устройства хранения информации

Древние: камень, папирус, береста, пергамент

2. Передача (трансляция) информации

Передача информации – это целенаправленный процесс, в результате которого информация передается от одного объекта к другому.

Простейшая схема передачи информации

Для существования информации обязателен какой-либо материальный объект передающий или хранящий ее. Такой объект называют носителем .

Носители бывают :

а) кратковременные (ток, звуковые волны, оперативная память)

б) долговременные (бумага, ткань, жесткий диск)

Основная характеристика носителей является разрешающая способность носителя — максимальный объем данных передаваемых с помощью носителя

Среда, по которой носитель перемещается в пространстве от источника к потребителю (воздух, вода, электропровод) называется каналом связи .

Основная характеристика канала — пропускная способность , т.е. максимальное количество (объем) информации, проходящее по нему в единицу времени.

3. Обработка информации

Обработка – это любое изменение информации, причем изменяться может как содержание информации, так и ее форма.

Создание новой информации — например, решение задачи с помощью вычислений или логических рассуждений;

Кодирование — когда меняется форма (внешний вид), но не содержание информации; например, перевод текста на другой язык; один из видов кодирования – шифрование, цель которого – скрыть смысл (содержание) информации от посторонних;

Поиск информации — например, в книге, в библиотечном каталоге, на схеме или в Интернете;
Сортировка — расстановка элементов списка в заданном порядке, например, расстановка чисел по возрастанию или убыванию, расстановка слов или фамилий по алфавиту; одна из задачсортировки – облегчить поиск информации.

Дискретная и аналоговая информация

Сигнал называется аналоговым , если параметр сигнала непрерывно изменяется во времени от точки к точке (непрерывный сигнал).

Отличие между аналоговыми и дискретными сигналами

Непрерывный сигнал, изменяясь, принимает огромное множество информационных значений. Дискретный сигнал имеет только два информационных значения, которые можно условно обозначить цифрами 0 и 1.

Преимущества дискретных сигналов

Первое из них заключается в том, что в каждом дискретном сигнале можно исправить появляющиеся ошибки. Если пришел дискретный сигнал, величина которого близка к 1, то легко догадаться, что это — сигнал 1, в который вкралась ошибка. Непрерывный же сигнал принимает всевозможные значения. Поэтому при появлении сигнала, похожего на 1, нельзя узнать, пришел ли новый сигнал либо это сигнал 1, в который вкралась ошибка.
Второе важное преимущество заключается в том, что любой аналоговый сигнал может быть с той или иной степенью точности преобразован в дискретный . Для этого применяются специальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В свою очередь, дискретный сигнал вновь может быть преобразован к аналоговому виду с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Таким образом, любой физический процесс может быть представлен посредством дискретных сигналов либо смоделирован с их помощью .
Третье важное преимущество дискретного сигнала заключается в том, что аппаратура для приема, обработки и передачи дискретного сигнала может быть устроена значительно проще, чем для аналогового .

Таким образом, можно сделать вывод, что дискретная форма сигнала является наилучшей основой всех видов информационной техники.

Единицы измерения информации

За единицу измерения информации приняты следующие величины:

1 бит – двоичная цифра, может принимать только два значения 0 или1

1 байт = 8 бит = 2 3

1 Килобайт = 1024 байт = 2 10

1 Мегабайт = 1024 Килобайт = 2 20

1 Гигабайт = 1024 Мегабайт = 2 30

– умение человека работать с информацией и грамотно использовать для ее получения, передачи и хранения компьютерных информационных технологий.

Наличие навыков по использованию различных технических средств – от телефона до персональных компьютеров и компьютерных сетей.

Способность использовать в своей работе компьютерную информационную технологию.
Умение извлекать и работать с информацией из различных источников – от периодической печати до электронных коммуникаций.
Умение представлять информацию в понятном виде и эффективно ее использовать.
Умение работать с различными видами информации.

ПОНЯТИЕ ИНФОРМАТИКИ. Составные части

Научным фундаментом процесса информатизации общества является научная дисциплина – информатика . Прежде всего, определимся, что такое информатика. В понимании некоторых людей это есть совокупность приемов и методов работы с компьютерами. На самом деле это не так: компьютеры являются лишь техническим средством, с помощью которого информатика реализует свой прикладной пользовательский аспект – правда, средством столь сложным и интересным, что оно способно поглотить массу внимания не только специалистов в области компьютерных технологий, но и непрофессионалов.

В различных источниках по-разному дают определение информатике. В частности в качестве примера запишем некоторые из них:

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров.

Информатика – наука, изучающая структуру и свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, передачей, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Информатика – это наука, изучающая свойства, структуру и функции информационных систем , основы их проектирования, создания, использования и оценки, а также информационные процессы , в них происходящие. При этом под информационной системой понимают систему, организующую, хранящую и преобразующую информацию, то есть систему, основным предметом и продуктом труда в которой является информация .

Третье определение наиболее полно раскрывает сущность информатики.

Пристальное внимание к информатике связано с бурным ростом объема человеческих знаний, который порой называют «информационным взрывом». Общая сумма человеческих знаний изменялась раньше очень медленно. Затем процесс получения новых знаний получил заметное ускорение. Так, общая сумма человеческих знаний к 1800 г. удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. – каждые 10 лет, а к 1970 г. - каждые 5 лет, к 1990 г. - ежегодно.

Информатика тесно связана с кибернетикой, наукой об управлении , но не заменяет ее, а имеет свою область исследования. Кибернетика изучает общие закономерности процессов управления в системах любой природы , абстрагируясь от конкретного вида и их специфики. Информатика же изучает общие свойства только информационных систем и процессов с предварительной их дифференциацией (управленческие, медицинские, обучающие, информационно-поисковые и т. д.).

Информатику в общем случае можно разделить на теоретическую и прикладную .

Теоретическая информатика рассматривает все аспекты разработки автоматизированных информационных систем : их проектирования, создания и использования не только с формально-технической, но и с содержательной стороны, а также комплекс экономического, политического и культурного воздействия на социальную динамику. В орбиту анализа теоретической информатики попадают и традиционные системы преобразования информации и распространения знаний : средства и системы массовой информации, система лекционной пропаганды, кино, театры, справочные службы и т.д. При этом информатика рассматривает их с позиций получения и использования информационного ресурса , форм и способов воздействия указанных систем на общественный прогресс.

Информационный ресурс – это основное понятие информатики. Он представляет собой интеллектуальный ресурс общества, фактор коллективного творчества , и главная трудность в понимании его природы и функций состоит в раскрытии механизма перехода "знаний в силу", способов его воздействия на материальные факторы прогресса.

Информационный ресурс имеет две неразделимые стороны: формально-логическую (информационную) и семантическую . Формально-логическая сторона формируется в результате обобщения практики компьютеризации и развития инженерии знаний. Семантическая сторона основана на понимании процесса осознания чего-либо человеком. Главным объектом изучения при этом выступает соотношение знания и информации, переход одного во второе, а также фазовый переход знания в социальную силу.

Теоретическая информатика изучает законы функционирования информационного ресурса и использования его как движущей силы социального прогресса, а также общие, фундаментальные проблемы информационных технологий как исторического феномена, выводящего общество на новую ступень развития.

Под информационной технологией понимают систему процедур преобразования информации с целью ее формирования, обработки, распространения и использования. Информационную технологию можно рассматривать как совокупность моделей, методов, алгоритмов и программ формирования и рационального использования информационного ресурса.

Основу современных информационных технологий составляют:

Компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;

Хранение больших объемов информации на машинных носителях;

Передача информации на любое расстояние в ограниченное время.

Можно указать следующие основные отличительные черты современной (часто ее называют новой) информационной технологии:

1. Дружественность по отношению к пользователям программного и аппаратного интерфейса компьютера с разветвленной системой меню и подсказок (пользователь может работать не в режиме программирования, а в режиме манипулирования данными; может видеть и действовать , а не знать и помнить ).

2. Интерактивный (диалоговый) режим решения задач с широкими возможностями для пользователя оперативно влиять на ход решения.

3. Сквозная информационная поддержка всех этапов преобразования информации с помощью интегрированной базы данных, унифицированных форм представления информации.

4. Возможность коллективного решения задач на основе информационных сетей и систем телекоммуникаций, обеспечивающих всем пользователям оперативный доступ к любым техническим, программным и информационным ресурсам системы.

5. Безбумажная технология, при которой основным носителем информации является не бумажный, а электронный документ, формируемый на машинном носителе (в памяти компьютера) и доводимый до пользователя через экран дисплея.

Технологический процесс преобразования информации в общем случае может включать в себя такие процедуры (стадии), как получение, сбор, регистрация информации, передача, хранение, обработка, выдача обработанной (результатной) информации, принятие решения для выработки управляющих воздействий.

Прикладная информатика изучает конкретные разновидности информационных технологий, которые формируются с помощью специальных информационных систем (управленческих, медицинских, обучающих, военных и др.). Информационные технологии в различных отраслях, имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Разные операции и процедуры, различное оборудование, специализация критериев и показателей, даже разные носители информации, – все это становится объектом изучения конкретных функциональных и отраслевых информатик. Так рождаются ветви прикладной информатики, обслуживающие создание проектирующих систем, экспертных систем, управляющих и других функциональных систем.

В современном понимании информатика представляет собой область знаний, изучающую информационные процессы и методы их автоматизации на основе современных аппаратно-программных средств вычислительной техники .

Рассмотрим составные части «ядра» современной информатики. Каждая из этих частей может рассматриваться как относительно самостоятельная научная дисциплина; взаимоотношения между ними примерно такие же, как между алгеброй, геометрией и математическим анализом в классической математике – все они хоть и самостоятельные дисциплины, но, несомненно, части одной науки. Ядро современной информатики составляют: теоретическая информатика, вычислительная техника, программирование, информационные системы, искусственный интеллект и др.

Теоретическая информатика – часть информатики, включающая ряд математических разделов. Она опирается на математическую логику и включает такие разделы, как теория алгоритмов и автоматов, теория информации и теория кодирования, теория формальных языков и грамматик, исследование операций и другие. Этот раздел информатики использует математические методы для общего изучения процессов обработки информации.

Вычислительная техника – раздел, в котором разрабатываются общие принципы построения вычислительных систем. Речь идет не о технических деталях и электронных схемах (это лежит за пределами информатики как таковой), а о принципиальных решениях на уровне так называемойархитектуры вычислительных (компьютерных) систем, определяющей состав, назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств. Примеры принципиальных, ставших классическими решений в этой области – неймановская архитектура компьютеров первых поколений, шинная архитектура ЭВМ старших поколений, архитектура параллельной (многопроцессорной) обработки информации.

Программирование – деятельность, связанная с разработкой систем программного обеспечения. Здесь отметим лишь основные разделы современного программирования: создание системного программного обеспечения и создание прикладного программного обеспечения. Среди системного – разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка интерфейсных систем (пример – общеизвестная операционная оболочка и система Windows). Среди прикладного программного обеспечения общего назначения самые популярные – системы обработки текстов, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных. В каждой области предметных приложений информатики существует множество специализированных прикладных программ более узкого назначения.

Информационные системы – раздел информатики, связанный с решением вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах, их оптимизации, структурировании, принципах хранения и поиска информации. Информационно-справочные системы, информационно-поисковые системы, гигантские современные глобальные системы хранения и поиска информации (включая широко известный Internet) в последнее десятилетие XX века привлекают внимание все большего круга пользователей. Без теоретического обоснования принципиальных решений в океане информации можно просто захлебнуться.

Искусственный интеллект – область информатики, в которой решаются сложнейшие проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой и другими науками. Как научить компьютер мыслить подобно человеку? Поскольку мы далеко не все знаем о том, как мыслит человек, исследования по искусственному интеллекту, несмотря на полувековую историю, все еще не привели к решению ряда принципиальных проблем. Основные направления разработок, относящихся к этой области – моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и другие. От успехов работ в области искусственного интеллекта зависит, в частности, решение такой важнейшей прикладной проблемы, как создание интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека с компьютером, благодаря которым это взаимодействие будет походить на межчеловеческое и станет более эффективным.

Информатика как наука возникла не на пустом месте. Она впитала в себя достижения ряда наук: кибернетики, теории информации, теории систем, системотехники, семиотики и других. Поэтому вся система категорий (понятий) информатики состоит из трех элементов:

Понятия, заимствованные из других наук;

Оригинальные понятия и аксиомы, отличающиеся принципиальной новизной;

Понятия более низких иерархий, раскрывающие содержание каждого из основных понятий информатики, как метанауки.

К заимствованным можно отнести следующие понятия: информация, информационный шум, избыточность, бит, байт и др. (из теории информации); цель, управляющая и управляемая система (подсистема), орган управления, объект управления и т. д. (из кибернетики).

Оригинальными понятиями информатики являются:

Информационный ресурс;

Информационная среда;

Автоматизированные информационные системы;

Информационные технологии;

Искусственный интеллект и ряд других.

Информационная среда – это аппаратные средства, программное обеспечение, телекоммуникации, уровень подготовки кадров – специалистов и пользователей, методы и формы управления и т.д. В информационную среду входят рассматриваемые как элементы единой системы все факторы, воздействующие на информационные процессы и информационные системы в течение всего жизненного цикла от проектирования до использования.

Автоматизированные информационные системы (АИС) представляют собой совокупность технических и программных средств, предназначенных для автоматизированной обработки информации с минимальным вмешательством человека. Неотъемлемой частью любой АИС является электронная вычислительная машина (или несколько ЭВМ).

Искусственный интеллект ориентирован на создание методов дублирования (разумеется, в пределах доступного) функций живых интеллектуальных систем искусственными системами. Естественно, что искусственный интеллект – не синоним искусственного разума. В нашем понимании слово "интеллект" означает ум, рассудок, разум, мыслительную способность человека. В этом смысле кибернетический автомат, ЭВМ никогда не сможет обладать интеллектом. Несмотря на то, что автоматы могут больше «знать», чем конкретный человек, быстрее вычислять, фильтровать данные, делать выборки и даже формально-логические выводы, накапливать знания – познать мир в содержательном аспекте, углублять понимание действительности, снимать неопределенность своего существования искусственные системы не могут. Поэтому под словосочетанием «искусственный интеллект» будем понимать, в первую очередь, то, что связано с коренной интеллектуализацией ЭВМ путем оснащения их программно-техническими средствами высокого уровня, способными делать логические выводы.

Информатика как отдельная отрасль промышленности включает в себя все основные и обеспечивающие предприятия и организации по обработке данных и производству алгоритмов, программ и средств вычислительной техники. Таким образом, правомерно вести речь об индустрии информатики .

Индустрия информатики - это инфраструктурная отрасль народного хозяйства, обслуживающая другие отрасли материального производства и непроизводственной сферы, обеспечивая их необходимыми информационными ресурсами, создающая условия для их эффективного функционирования и развития (своеобразная «нервная система» общественного производства).

К основным элементам производственной структуры данной отрасли можно отнести:

Предприятия, производящие вычислительную технику и ее элементы;

Вычислительные центры различного типа и назначения (индивидуальные, кустовые, коллективного пользования и т. д.);

Локальные и подключенные к распределенным вычислительным сетям пункты обработки информации, оснащенные компьютерами (в том числе автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов);

Абонентские пункты систем телеобработки данных и вычислительных сетей;

Системы связи и передачи данных в составе вычислительных сетей;

Предприятия, осуществляющие производство программных средств и проектирование автоматизированных систем управления (АСУ) и информационных систем (в частности, баз данных).

Как и любая наука, информатика имеет свой объект и предмет изучения (исследования).

Объект познания – это некий фрагмент реального мира, предмет познания – это выбранная для исследования методами данной науки сторона, грань, аспект объекта.

Объектом приложений информатики являются автоматизированные информационные системы (АИС) различного назначения. Среди них, в частности, можно выделить:

Автоматизированные системы управления (АСУ) – комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере (например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ). В зависимости от вида объекта управления различают АСУ персоналом и АСУ техническими средствами ;

Системы поддержки принятия решений (СППР) – АИС, предназначенные для автоматизации деятельности конкретных должностных лиц при выполнении ими своих должностных (функциональных) обязанностей в процессе управления персоналом и (или) техническими средствами;

Автоматизированные информационно-вычислительные системы (АИВС) – это АИС, предназначенные для решения сложных в математическом отношении задач, требующих больших объемов самой разнообразной информации. Эти системы используются для обеспечения научных исследований и разработок, а также как подсистемы АСУ и СППР в тех случаях, когда выработка управленческих решений должна опираться на сложные вычисления;

Автоматизированные системы обучения (АСО) – АИС, предназначенные для автоматизации подготовки специалистов с участием или без участия преподавателя и обеспечивающие обучение, подготовку учебных курсов, управление процессом обучения и оценку его результатов. Основными видами АСО являются автоматизированные системы программированного обучения (АСПО), системы обучения деловым играм (АСОДИ), тренажеры и тренажерные классы (ТТК);

Автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС) – это АИС, предназначенные для сбора, хранения, поиска и выдачи в требуемом виде потребителям информации справочного характера.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения редакционно-издательской деятельности – спектр применения информационных технологий чрезвычайно широк.

Предметом изучения информатики являются информационные технологии, которые реализуются на практике в автоматизированных информационных системах различного назначения.

1.Определение информатики

Информатика - это техническая наука, изучающая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет информатики есть информационная технология, которая включает:

Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники (ВТ);

Программное обеспечение средств ВТ;

Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

Средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Взаимодействие - интерфейс.

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом.

Интерфейсы:

· аппаратные;

· программные;

· аппаратно-программные.

Основная задача информатики - систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а также в методическом обеспечении новых технологических исследований.

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым понятием является эффективность.

Для аппаратных средств под эффективностью понимают отношение производительности оборудования к его стоимости (с учетом стоимости эксплуатации и обслуживания).

Для программного обеспечения под эффективностью понимают производительность лиц, работающих с ними (пользователей).

В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, создаваемого программистами в единицу времени.

Информатика - практическая наука.

Выделим следующие направления для практических приложений:

1) архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

2) интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

3) программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);

4) преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

5) защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

6) автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

7) стандартизация (обеспечение совместимости между вычислительными системами различных типов).

Термин ИНФОРМАТИКА

informacion automatique

информация автоматика

автоматическая обработка информации

Используется во Франции и странах Восточной Европы; в США и Западной Европе – Computer Science (наука о средствах вычислительной техники).

Количество компьютеров в мире более 500 млн. единиц!

Каждый по-своему уникален.

В среднем 1 раз в 1,5 года удваиваются основные параметры аппаратных средств;

1 раз в 2-3 года меняются поколения программного обеспечения;

1 раз в 5-7 лет меняется база стандартов, протоколов и интерфейсов.

Отличие ИНФОРМАТИКИ от других технических наук заключается в том, что ее предмет меняется ускоренными темпами.

От специалистов требуется широкий уровень знаний и практических навыков.

2.История развития вычислительной техники

1623г - механическое устройство для выполнения сложения (на базе механических часов); автор- Вильгельм Шикард; университет Тюбингена, Германия.

1642г - француз Блез Паскаль разработал более компактное суммирующее устройство - первый механический калькулятор, выпускался серийно .

1673г – немец Г. В. Лейбниц создал механический калькулятор, который выполнял 4 арифметических действия.

В 18 веке (эпоха Просвещения) появились более совершенные модели, но они оставались механическими .

Идея программного управления вычислениями принадлежит английскому математику Чарльзу Бэббиджу (1792-1871).

Аналитическая машина Бэббиджа.

Огаста Ада Лавлейс (леди Байрон).

В 20 веке идеи Бэббиджа получили развитие в работах Джона фон Неймана (1941, 1946гг).

3.Представление информации в ЭВМ

Информация- это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специализированным устройством для обеспечения целенаправленной деятельности.

Информация:

текстовая

числовая

Информация графическая

звуковая

видео и т. д.

Для представления информации в ЭВМ используется принцип двоичного кодирования, т. е. элементы информации любого типа кодируются последовательностями двух знаков 0 и 1.

0 и 1 – цифры двоичной системы счисления (binary digit).

Система счисления – совокупность приемов наименования и записи чисел.

Примеры.

Единицы представления информации

8 битов=1 байт;

1Кбайт=210 байтов (1024 байтов);

1Мбайт=210 Кбайтов =220 байтов;

1Гбайт=210 Мбайтов =220 Кбайтов.

4.Принципы построения ЭВМ

ЭВМ - комплекс технических и программных средств для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

Абстрактная модель ЭВМ - машина фон Неймана.

Рисунок 1- Машина фон Неймана

Обозначения:

ЦП - центральный процессор;

УУ – устройство управления;

АЛУ – арифметико-логическое устройство;

передача данных;

передача управляющих сигналов.

Принципы фон Неймана:

1. принцип линейности и однородности памяти;

2. принцип хранимой программы;

3. принцип неразличимости команд и данных;

4. принцип последовательного исполнения команд;

5. принцип автоматической работы (программного управления).

5.Классификация ЭВМ

Классификация по назначению:

· большие ЭВМ;

· мини ЭВМ;

· микро ЭВМ;

· персональные ЭВМ (ПЭВМ, ПК).

ПЭВМ – самый массовый тип, и составляют ≈80% от всех компьютеров в мире.

Фирма IBM- крупнейший производитель компьютеров; до 2005г 80% ее продукции – ПЭВМ.

Одна из основных характеристик ПЭВМ - тип используемого микропроцессора (м/пр).

Рынок м/пр очень динамичен: каждые год-два обновляются основные типы.

Intel: Pentium, Celeron.

AMD: Athlon, Sempron.

Важнейшие характеристики ПК – объем оперативной памяти (ОП) и быстродействие.

Объем памяти определяется количеством хранимой информации, быстродействие - количеством операций в единицу времени (тактовой частотой процессора).

Объем ОП 32 Кб – 4Гб;

частота 1Ггц и более.

Память ПК:

· оперативная память (32 Кб – 4Гб);

· кэш-память(256Кб-2Мб);

· внешняя память (емкость зависит от типа запоминающего устройства).

Внешняя память:

· дискета (1,4Мб);

· винчестер или жесткий диск (десятки и сотни Гб);

· компакт-диски или CD-ROM (сотни Мб);

· DVD-диски (десятки Гб);

· флэш-память (64,128,256,512Мб,

· магнитооптические диски (десятки Гб).

Емкость памяти определяет, какие программные продукты могут быть установлены на ПК.

Например, ОС Windows 2000 требует объем винчестера не менее 600 Мб и не менее 64 Мб ОП;

ОС Windows XP- соответственно 1Гб и 256Мб.

ПК-это совокупность аппаратных и программных средств, вычислительная система.

Базовая

аппаратная конфигурация ПК:

1. системный блок;

2. монитор;

3. клавиатура;

4. манипулятор мышь.

Системный блок – узел, внутри которого расположены основные компоненты ПК: процессор, память, видеокарта.

Монитор – устройство отображения информации; характеризуется размером видимой части экрана по диагонали; измеряется в дюймах(17’’,19’’и т. д.).

Для ЭЛ мониторов качество-размер зерна (0,24мм).

Для ЖК мониторов:

разрешение 1280х1024;

угол обзора (160о);

яркость 300;

контрастность 1000.

Клавиатура и мышь - устройства управления компьютером.

Монитор и клавиатура – простейший интерфейс пользователя.

Периферийные устройства.

Понятие термина

Термин информатика (слияние Информация и Автоматика) возник в $60$-х годах во Франции для определения области человеческой деятельности, которая занимается автоматизированной обработкой информации с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ). В большинстве стран Западной Европы и США используется термин компьютерная наука (computer science), последнее время эти два понятия отождествляются.

С бурным развитием микропроцессорной техники информатика выделилась в самостоятельную область науки, которая занимается изучением свойств информации, процессами передачи и обработки информации.

Однозначного определения понятия информатики не существует, и связано это с многогранностью ее функций, возможностей, средств и методов. Приведем пример одного из них:

Определение 1

Информатика – это область человеческой деятельности, которая связана с процессами обработки информации с помощью средств вычислительной техники и взаимодействием этих средств со средой применения.

Предмет и задачи информатики

Рассматривая информатику в качестве фундаментальной науки, основным ее направлением является разработка методов и средств создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем.

Одной из главных задач информатики является изучение информационных систем; места, которое они занимают; структуры, которую должны иметь; особенностей функционирования; их общих закономерностей.

Задачами информатики являются:

исследование информационных процессов любой природы;
разработка вычислительной техники и создание новой технологии обработки информации на основе полученных результатов исследования информационных процессов;
научные и инженерные разработки с целью создания, внедрения и обеспечения эффективного применения компьютерной техники и технологии во всех сферах человеческой жизнедеятельности.

Основная задача информатики заключается в систематизации приёмов и методов работы с программно-аппаратными средствами вычислительной техники.

Целью фундаментальных исследований информатики является систематизация знаний о всех возможных информационных системах, определение общих закономерностей построения этих систем и их функционирования.

Предмет информатики – разработка эффективных методов преобразования информации.

Составляющими предмета информатики являются понятия:

аппаратного обеспечения средств вычислительной техники;
программного обеспечения средств вычислительной техники;
средств взаимодействия аппаратного и программного обеспечения.

Главной функцией информатики является разработка методов и средств обработки информации и использование их в организации технологического процесса обработки информации.

В наше время информатика тесно переплетается с другими науками и охватывает практически все виды жизнедеятельности человека: производство, торговые операции, медицину, образование, криминалистику и т.д.

Рисунок 1. Место информатики в системе наук

Направления практических приложений информатики:

Архитектура вычислительных систем.
Интерфейсы вычислительных систем (аппаратные, программные и программно-аппаратные).
Программирование.
Преобразование структуры данных.
Защита информации.
Автоматизация.
Стандартизация.

Рисунок 2. Структура информатики

Научная область, которая воплощает практическое применение информатики, основана на базе знаний следующих разделов:

Теоретическая информатика – раздел информатики, который активно использует математический аппарат для описания различных информационных процессов . Опирается на математическую логику и содержит теорию алгоритмов и автоматов, теорию информации и теорию кодирования, теорию формальных языков и грамматик, исследование операций (операционное исчисление) и т.д.

Вычислительная техника – раздел, в котором выполняется разработка общих принципов построения вычислительных систем. Раздел не изучает технические детали вычислительных систем, но принципиальные решения на уровне архитектуры, которые подразумевают описание состава, функциональных возможностей и принципов взаимодействия отдельных устройств.

Программирование – раздел информатики, который занимается разработкой системного и прикладного программного обеспечения. С помощью программирования образуется связь между различными научными областями, которая позволяет моделировать и решать задачи из этих областей с помощью вычислительных систем (компьютеров).

Информационные системы – составная часть информатики, отвечающая за анализ потоков информации, их оптимизацию, структурирование, принципы хранения и поиска информации. Значение информационных систем оценивается исследованиями в этой области, которые позволяют создавать новые операционные системы для ПК, была создана и успешно развивается глобальная сеть Интернет.

Искусственный интеллект – раздел информатики, в котором решаются вопросы различных наук (например, психологии, лингвистики, математики и т. д.): моделирование рассуждений, генерация новых знаний, перевод с одного языка на другой с помощью программного обеспечения и др. Разработки в области искусственного интеллекта самым прямым образом влияют на создание интеллектуальных интерфейсных систем взаимодействия человека и компьютера, которые сведут это взаимодействие к более эффективному общению и оно станет более схожим на общение между людьми.