Теоретические вопросы по курсу "Информатика"

Теоретические вопросы по курсу  "Информатика"

1. Предмет и задачи информатики. Информация.

Информатика – наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки  и передачи данных средствами вычислительной техники, а так же принципы функционирования этих средств и методов управления ими.

 

Однозначного определения  термина "информация" не существует; есть множество вариантов, приведем некоторые из них.

 

Определение 1. Информация есть форма движения материи.

 

Определение 2. Информация - одна из трех составляющих основ мироздания наряду с материей и энергией.

 

Определение 3. Информация есть отражение реального мира, это  сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте.

 

Согласно последнему определению, понятие информации связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

 

Информация о любом  материальном объекте может быть получена путем наблюдения за этим объектом, вычислительного эксперимента над ним или путем логического  вывода. В связи с этим информацию делят на доопытную, или априорную, и послеопытную, или апостериорную, полученную в результате проведенного эксперимента.

 

Информация передается с помощью сообщений. Под сообщением будем понимать различные средства общения людей.

 

Соответствие между сообщением и информацией не является взаимно однозначным. Для одной и той же информации могут существовать различные передающие ее сообщения. Сообщения, передающие одну и ту же информацию, образуют класс эквивалентных сообщений. Класс эквивалентных сообщений может расширяться добавлением нового сообщения, не несущего никакой дополнительной информации.

 

В то же время одно и  то же сообщение может передавать совершенно различную информацию.

 

Таким образом, одно и  то же сообщение, по-разному интерпретированное, может передавать разную информацию. Правило интерпретации может быть известно лишь ограниченному кругу лиц; существуют правила интерпретации для специальных языков.

 

Связь между сообщением и информацией особенно отчетлива  в криптографии: никто посторонний не должен суметь извлечь информацию из передаваемого сообщения, иначе это означало бы, что он располагает "ключом".

 

В житейском смысле под  информацией мы понимаем совокупность интересующих нас сведений, знаний, набор данных и т. д. Информация не может существовать без наличия источника и потребителя информации. Основной источник и потребитель информации - это человек, поэтому можно сказать, что существует столько видов информации, сколько органов чувств у человека.

 

Информацию можно отнести  к абстрактным понятиям. Однако ряд ее особенностей приближает информацию к материальному миру. Информацию можно получить, записать, передать, продать, купить, своровать, уничтожить, в конце концов, информация может устареть.

 

Предмет информатики  составляют следующие понятия:

 

·                    АО (аппаратное обеспечение) средств  вычислительной техники;

 

·                    ПО (программное обеспечение) средств  вычислительной техники;

 

·                    средства взаимодействия АО и ПО;

 

·                    средства взаимодействия человека с АО и ПО.

 

Методы и средства взаимодействия человека с АО и ПО называются пользовательским интерфейсом.

 

Аппаратный интерфейс  – взаимодействие аппаратных средств  между собой.

 

Программный интерфейс  – взаимодействие между собой различных программ.

 

Аппаратно-программный  интерфейс – взаимодействие между  АО и ПО.

 

Основной задачей информатики  является систематизация приемов и  методов работы с АО и ПО.

2. Информация.  Свойства информации.

Информация – совокупность каких либо сведений, передаваемых людьми устно, письменно либо каким либо др. способом.                        

 

Информационные процессы реализуются с помощью сигналов, сооб-й и данных: 1) сигнал представляет собой любой процесс, несущий  информацию.

 

2) сообщ-е представляет собой информацию в упорядоченном виде и предназначенное для передачи.

 

3) данные – это информация, представленная в формализованном  виде и предназначенная для  обработки техническими средствами (ЭВМ). Данные - это зарегистрированные  сигналы, несут информацию о событиях в материальном мире.

 

С точки зрения информатики  информация обладает следующими свойствами:

 

Объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность, актуальность.

 

          В ходе информационного процесса  данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов: обработка данных включает в себя множество различных операций, среди которых можно выделить основные:

 

1) сбор данных –  накопление информации

 

2) формализация данных  – приведение данных, поступающих  из различных источников к одной одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми.

 

3) фильтрация – отсеивание  лишнего, при этом уменьшается  уровень шума и достоверность  информации возрастает

 

4) сортировка данных  – упорядочение данных по заданному  признаку для удобства пользования.

 

5) архивация данных  – организация хранения данных  в удобной и легко доступной  форме.

 

6) защита данных –  комплекс мер, направленных на  предотвращение утраты данных.

 

7) транспортировка данных  – прием и передача данных  между удаленными участниками  информационного процесса.

3. История ЭВМ.

ебовались  счётные  устройства,  способные   выполнять   большой   объём

вычислений с высокой  точностью. В  1642  г.  французский  математик  Паскаль

сконструировал первую механическую счётную машину - “Паскалину”.

   В 1830   г.   английский   учёный   Бэбидж   предложил   идею   первой

программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”).  Она  должна

была  приводиться  в  действие  силой  пара,  а  программы  кодировались  на

перфокарты. Реализовать  эту идею  не  удалось,  так  как  было  не  возможно

сделать некоторые детали машины.

    Первый реализовал  идею  перфокарт  Холлерит.  Он  изобрёл  машину  для

обработки  результатов  переписи  населения.  В  своей  машине  он   впервые

применил электричество для расчётов.

    В 1930 г. американский  учёный Буш изобрел дифференциальный  анализатор -

первый в мире компьютер.

    Большой толчок  в развитии вычислительной техники   дала  вторая  мировая

война. Военным понадобился  компьютер, которым стал “Марк-1” - первый в  мире

цифровой компьютер,  изобретённый  в  1944  г.  профессором  Айкнем.  В  нём

использовалось сочетание  электрических  сигналов  и  механических  приводов.

Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два  23-х  разрядных

числа за 4 с.

    В 1946 г. группой  инженеров по заказу военного  ведомства США был создан

первый  электронный  компьютер  -  “Эниак”.  Быстродействие:  5000  операций

сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в  длину,  объём

- 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп.

    Первая машина  с хронимой программой - ”Эдсак”  - была создана в     1949

г., а в 1951 г. создали  машину  “Юнивак”  -  первый  серийный  компьютер  с

хронимой программой. В  этой  машине  впервые  была  использована  магнитная

лента для записи и  хранения информации.

4. Классификация ЭВМ.

В настоящее время  в мире произведены, работают и продолжают выпускаться миллионы вычислительных машин, относящиеся к различным  поколениям, типам, классам; отличающиеся своими областями применения, техническими характеристиками и вычислительными возможностями. Традиционно электронную вычислительную технику разделяют на аналоговую и цифровую, что напрямую связано с двумя формами представления информации.

 

В настоящее время  под словом ЭВМ, или компьютер, обычно понимают цифровые вычислительные машины, в которых вся информация кодируется двоичными кодами чисел. Именно эти машины благодаря универсальным возможностям и являются самой массовой вычислительной техникой. В отличие от аналоговых цифровые машины обеспечивают получение более высокой точности вычислений, но любая программная обработка является источником задержки результатов, временных ошибок. Чем сложнее программы обработки, тем больше погрешности.

 

По назначению и возможностям компьютеры подразделяют на следующие группы:

СуперЭВМ для решения  крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупнейших информационных банков данных Особенно эффективно применение суперЭВМ при решении задач проектирования, в которых натурные эксперименты оказываются дорогостоящими, недоступными или практически неосуществимыми. СуперЭВМ позволяют по сравнению с другими типами машин точнее, быстрее и качественнее решать крупные задачи, обеспечивая необходимый приоритет в разработках перспективной вычислительной техники. Дальнейшее развитие суперЭВМ связывается с использованием направления массового параллелизма, при котором одновременно могут работать сотни и даже тысячи процессоров. Использование подобных систем предполагается для исследования генов, для моделирования погоды, разработки новых видов вооружения и других крупномасштабных вычислений

Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и  региональных вычислительных центров (министерства, государственные ведомства  и службы, крупные банки и т.д.). Примером подобных машин, а точнее, систем, служат системы, имеющие производительность на один-два порядка ниже, чем у суперЭВМ. Это очень мощные по производительности компьютеры, предназначенные для обеспечения научных исследований, построения рабочих станций для работы с графикой, Unix-серверов, кластерных комплексов и т.п.

Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными технологическими производственными  процессами (банки, страховые компании, торговые дома, издательства). ЭВМ этого  типа могут использоваться и для управления распределенной обработкой информации в качестве сетевых серверов. Такие машины являются основой построения вычислительных центров отдельных производств, научных лабораторий и т.п.

Персональные и профессиональные компьютеры, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса компьютеров строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня.

Ноутбуки. Совершенствование  микропроцессоров привело к созданию мощных, дружественных и малогабаритных компьютеров, вполне способных обеспечить создание мобильного офиса различного класса с ориентацией на электронную почту, передачу факсов, доступ в Интернет. Интересно, что кризис 1Т-рынка 2000—2002 гг. почти не затронул сектор ноутбуков. Их производство набирает силу, вытесняя обычные ПК. Миниатюрные ноутбуки позволяют решать практически все задачи, присущие настольным ПК, они обладают теперь достаточной мощностью, расширяемостью и гибкостью. Но пока они еще достаточно дороги, и время их автономной работы ограничено несколькими часами.

Встраиваемые микропроцессоры  осуществляют автоматизацию управления отдельными устройствами и механизмами. Успехи микроэлектроники позволяют  создавать миниатюрные вычислительные устройства, вплоть до однокристальных ЭВМ. Эти устройства, универсальные по характеру применения, могут встраиваться в отдельные машины, объекты, системы. Они находят все большее применение в бытовой технике (телефонах, телевизорах, электронных часах, микроволновых печах и т.д.), в городском хозяйстве (энерго-, тепло-, водоснабжении, регулировке движения транспорта и т.д.), на производстве (робототехнике, управлении технологическими процессами).

 С развитием сетевых  технологий все больше начинает  использоваться другой классификационный признак, отражающий место и роль компьютеров в сети. Согласно ему предыдущая классификация отражается в сетевой среде:

большие (мощные) машины, включаемые в состав сетевых вычислительных центров и систем управления гигантскими  сетевыми хранилищами информации;

кластерные структуры;

серверы;

рабочие станции;

сетевые компьютеры.

Большие машины и системы  предназначаются для обслуживания крупных сетевых банков данных и  банков знаний. По своим характеристикам  их можно отнести к классу суперЭВМ, но в отличие от них они являются более специализированными и ориентированными на обслуживание мощных потоков и хранилищ информации.