Сутність інформатики

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Сутність інформатики

Інформатика - це комплексна, технічна наука, що систематизує прийоми створення, збереження, відтворення, обробки та передачі даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи керування ними. Термін «інформатика» походить від французького слова Informatique і утворене з двох слів: інформація та автоматика. Запроваджено цей термін у Франції в середині 60-х років XX ст., коли розпочалося широке використання обчислювальної техніки. Тоді в англомовних країнах увійшов до вжитку термін «Computer Science» для позначення науки про перетворення інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами.

Поява інформатики зумовлена виникненням і поширенням нової технології збирання, оброблення і передачі інформації, пов'язаної з фіксацією даних на машинних носіях.

Предмет інформатики як науки складають:

апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення;

засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами.

Засоби взаємодії в інформатиці прийнято називати інтерфейсом. Тому засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення інколи називають також програмно-апаратним інтерфейсом, а засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами - інтерфейсом користувача.

Основною задачею інформатики як науки є систематизація прийомів та методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки. Мета систематизації полягає у тому, щоб виділити, впровадити та розвинути передові, найбільш ефективні технології автоматизації етапів роботи з даними, а також методично забезпечити нові технологічні дослідження.

Інформатика - практична наука. Її досягнення повинні проходити перевірку на практиці і прийматися в тих випадках, коли вони відповідають критерію підвищення ефективності. У складі основної задачі сьогодні можна виділити такі основними напрямками інформатики для практичного застосування : ь архітектура обчислювальних систем (прийоми та методи побудови систем, призначених для автоматичної обробки даних);

інтерфейси обчислювальних систем (прийоми та методи керування апаратним та програмним забезпеченням);

програмування (прийоми, методи та засоби розробки комплексних задач);

перетворення даних (прийоми та методи перетворення структур даних);

захист інформації (узагальнення прийомів, розробка методів і засобів захисту даних);

автоматизація (функціонування програмно-апаратних засобів без участі людини);

стандартизація (забезпечення сумісності між апаратними та програмними засобами, між форматами представлення даних, що відносяться до різних типів обчислювальних систем).

Об'єктом інформатики є обчислювальні технології в соціальному середовищі, основані на автоматизації інформаційних процесів збирання, обробки та зберігання інформації.

Предметом інформатики є інформаційно-технологічні системи, що діють у соціальному середовищі.

Функціями інформатики є обґрунтування засобів і методів технологізації інформаційно-комунікативних процесів та організації цих процесів.

На всіх етапах технічного забезпечення інформаційних процесів для інформатики ключовим питанням є ефективність. Для апаратних засобів під ефективністю розуміють співвідношення продуктивності обладнання до його вартості. Для програмного забезпечення під ефективністю прийнято розуміти продуктивність користувачів, які з ним працюють. У програмуванні під ефективністю розуміють обсяг програмного коду, створеного програмістами за одиницю часу. В інформатиці все жорстко орієнтоване на ефективність. Питання як здійснити ту чи іншу операцію, для інформатики є важливим, але не основним. Основним є питання як здійснити дану операцію ефективно.

2. Форми представлення чисел в комп'ютері

З розвитком електронно-обчислювальної техніки велике застосування одержали двійкова, вісімкова і шістнадцяткова системи числення.

Незважаючи на те, що десяткова СС має широке поширення, ЕОМ будуються на двійкових (цифрових) елементах, так як реалізувати елементи з десятьма чітко різними станами складно.

У двійковій системі числення використовуються тільки дві цифри 0 і 1. І отже, є тільки два однозначних числа.

З усіх систем числення особливо проста і тому цікава для технічної реалізації в комп'ютерах двійкова система числення.Комп'ютери використовують двійкову систему тому, що вона має ряд переваг перед іншими системами:

Для її реалізації потрібні технічні пристрої з двома стійкими станами (є струм - немає струму, намагнічений - не намагнічений і т.п.), а не з десятьма, - як у десятковій;

Представлення інформації за допомогою лише двох станів надійності та завадостійкості;

Можливе застосування апарату булевої алгебри для виконання логічних перетворень інформації;

Двійкова арифметика набагато простіше десяткової.

Недолік двійкової системи - запис числа буде, як правило, довше, ніж у десятковій.

Шістнадцяткова і вісімкова СС використовуються при складанні програм на мові машинних кодів для більш короткою і зручного запису двійкових кодів - команд, даних, адрес і операндів.

3. Сутність інформації

Термін "інформація" (лат. іпformatio означає "пояснення", "викладення", "повідомлення") спочатку використовувався лише до засобів зв'язку, а потім у більш широкому розумінні.

Інформація - це сукупність відомостей про матеріальний і духовний світ, про закономірності й тенденції його розвитку, які можна відтворювати шляхом передачі усним, письмовим або електронним способом.

Об'єкт, що передає інформацію, називають джерелом. Об'єкт, що її сприймає, є приймачем, або одержувачем.Процес, що виникає у результаті встановлення зв'язку між джерелом інформації та її приймачем, називаютьінформаційним процесом. Нині інформацію розглядають у нерозривній єдності з інформаційними технологіями і системами, що забезпечують її збирання, реєстрацію, зберігання, передавання й перетворення. Вагомого значення набувають інформаційні технології, що базуються на застосуванні комп'ютерів, електронному середовищі, доступних інтерфейсах користувача, широкому використанні прикладних програм загального призначення, доступі до віддалених розподілених баз даних і програм телекомунікаційної мережі. Поняття інформація фундаментальне у сучасній науці. Це філософська категорія, подібна до таких понять, як матерія, енергія, свідомість, що асоціюються з певними даними, знаннями, повідомленнями.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів, звуковиз в світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово 'інформатика' походить від латинського information, що означає виклад, роз'яснення факту, події.

Найбільш важливими властивостями інформації є:

об'єктивність та суб'єктивність;

повнота;

достовірність;

адекватність;

доступність;

актуальність.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій. Основними операціями є:

збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

формалізація даних - приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;

захист даних - комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.



4. Системи числення

Сукупність прийомів та правил найменування й позначення чисел називається системою числення. Звичайною для нас і загальноприйнятою є позиційна десяткова система числення. Як умовні знаки для запису чисел вживаються цифри.

Система числення, в якій значення кожної цифри в довільному місці послідовності цифр, яка означає запис числа, не змінюється, називається непозиційною. Система числення, в якій значення кожної цифри залежить від місця в послідовності цифр у записі числа, називається позиційною.

Щоб визначити число, недостатньо знати тип і алфавіт системи числення. Для цього необхідно ще додати правила, які дають змогу за значеннями цифр встановити значення числа.

Найпростішим способом запису натурального числа є зображення його за допомогою відповідної кількості паличок або рисочок. Таким способом можна користуватися для невеликих чисел.

Наступним кроком було винайдення спеціальних символів (цифр). У непозиційній системі кожен знак у запису незалежно від місця означає одне й те саме число. Добре відомим прикладом непозиційної системи числення є римська система, в якій роль цифр відіграють букви алфавіту: І - один, V - п'ять, Х - десять, С - сто, Z - п'ятдесят, D -п'ятсот, М - тисяча. Наприклад, 324 = СССХХІV. У непозиційній системі числення незручно й складно виконувати арифметичні операції

Позиційні системи числення

Загальноприйнятою в сучасному світі є десяткова позиційна система числення, яка з Індії через арабські країни прийшла в Європу. Основою цієї системи є число десять. Основою системи числення називається число, яке означає, у скільки разів одиниця наступного розрядку більше за одиницю попереднього.

Загальновживана форма запису числа є насправді не що інше, як скорочена форма запису розкладу за степенями основи системи числення, наприклад

130678=1*105+3*104+0*103+6*102+7*101+8

Тут 10 є основою системи числення, а показник степеня - це номер позиції цифри в записі числа (нумерація ведеться зліва на право, починаючи з нуля). Арифметичні операції у цій системі виконують за правилами, запропонованими ще в середньовіччі. Наприклад, додаючи два багатозначних числа, застосовуємо правило додавання стовпчиком. При цьому все зводиться до додавання однозначних чисел, для яких необхідним є знання таблиці додавання.

Непозиційні системи числення

У непозиційних системах числення величина, яку позначає цифра, не залежить від позиції її у числі. При цьому система може накладати обмеження на позиції цифр, наприклад, щоб вони були розташовані по спаданню, чи згруповані за значенням. Проте це не є принциповою умовою для розуміння записаних такими системами чисел.

Наприклад, VII = 5 + 1 + 1 = 7. Тут символи V і I означають 5 і 1, відповідно, незалежно від місця їх у числі.

5. Форми представлення інформації

Основними формами подання інформації є символьна, текстова і графічна.

Символьна форма ґрунтується на використанні символів -- літер, цифр, знаків і т. д., є найбільш простою і практично застосовується тільки для передачі сигналів про різні події.

Більш складною є текстова форма подання інформації. Тут, як і в попередній формі, використовуються символи -- літери, цифри, математичні знаки. Однак інформація закладена не тільки в цих символах, але й у їх сполученні, порядку проходження. Завдяки взаємозв'язку символів і відображенню мови людини текстова інформація надзвичайно зручна і широко використовується в повсякденному житті.

Найбільш місткою, але і найбільш складною є графічна форма подання інформації. Образи природи, фотографії, креслення, схеми, малюнки мають велике значення в нашому житті і містять величезну кількість інформації.

І хоча інформація не має ні маси, ні геометричних розмірів, жодних фізичних або хімічних властивостей, проте для її існування обов'язкова наявність якогось матеріального об'єкта, що передає або зберігає інформацію. Таких об'єктів досить багато, і їхня кількість увесь час зростає.

До інших форм належать:

графічну (географічна карта);

табличну (таблиця з фізики);

у вигляді жестів або сигналів (світлофор);

усній словесній (розмова).

6. Стаціонарний комп'ютер

Стаціонарний комп'ютер -- це звичайний комп'ютер, який має такі складові: системний блок, монітор, миша, клавіатура, звукові колонки. Стаціонарний -- означає непереносний, який стоїть на одному місці. Зазвичай такі комп'ютери більші та потужніші за інші типи персональних комп'ютерів. Всі пристрої є окремими модулями, які легко збираються і заміняються.

Портативні -- означає переносні. Портативні комп'ютери -- це легкі мобільні ПК з тонким екраном. Портативні комп'ютери можуть працювати від батарей, тож їх можна взяти з собою куди завгодно. На відміну від настільних ПК, портативні комп'ютери поєднують всі основні пристрої в одному корпусі, зазвичай, пристрої мають невелику вагу і є досить зручними для сучасних умов.

Класифікація портативних комп'ютерів: ноутбуки, нетбуки, планшетні персональні комп., КПК, смартфони

Ноутбук (англ. notebook -- блокнот, блокнотний ПК) -- портативний персональний комп'ютер, у корпусі якого об'єднані типові компоненти ПК, включаючи дисплей, клавіатуру і вказівний пристрій (звичайно сенсорна панель або тачпад), а також акумуляторні батареї. Ноутбук може живитися як від власних акумуляторів так і від адаптера мережі. Ноутбуки відрізняються невеликими розмірами і вагою, час автономної роботи ноутбуків варіюється в межах кількох годин ( від 1 до 6-8 год). Він виконує всі функції звичайного стаціонарного комп'ютера, але має важливу перевагу: ноутбук - це переносний комп'ютер, який можна зажди носити з собою і використовувати в будь-якому місці.

Нетбук -- це невеликий ноутбук, що призначений для виходу в Інтернет і роботи з офісними програмами. Відрізняється компактними розмірами, невеликою вагою, низьким енергоспоживанням і порівняно невисокою вартістю.Однак маленький розмір екрана знижує зручність роботи з таким пристроєм. У деякі моделі не встановлюється дисковод оптичних дисків.

Планшетні комп'ютери -- клас комп'ютерів, обладнаних планшетним пристроєм рукописного введення, об'єднаним з екраном. Планшетний комп'ютер дозволяє працювати за допомогою спеціального пера, стилуса або пальців без використання клавіатури і миші. Деякі планшетні комп'ютери мають універсальну будову -- екран, який обертається та відкриває приховану під ним клавіатуру.

Комунікатор -- кишеньковий персональний комп'ютер (КПК), доповнений функціональністю мобільного телефону.Мають досить розвиненої операційної системи, спочатку декларувалися як електронні органайзери. КПК обладнано процесором, платами розширення, звуковою системою і flash-пам'яттю, яка, на відміну від вінчестера, займає менше фізичного місця.Дисплей КПК реагує на дотик спеціальної палички стилуса.

Смартфон (розумний телефон) -- це мобільний телефон з розширеною функціональністю, в деяких моделях функціональність є наближеною до КПК. За допомогою смартфона можна здійснювати телефонні дзвінки, отримувати доступ до Інтернету, упорядковувати контактну інформацію, надсилати повідомлення електронної пошти та текстові повідомлення, грати в ігри та створювати фотографії. Смартфони зазвичай мають клавіатуру та широкий екран.

7. Передача інформації

Передача інформації - це реальний фізичний процес, при якому відбувається переміщення певної інформації в просторі. Цей процес складається з наступних компонентів:

джерела інформації;

приймача інформації;

носія інформації;

середовища передачі.

Інформація передається різними способами. Один із найпростіших - це записати диск і віднести його товаришу. В цьому випадку джерелом інформації буде Ваш комп'ютер, на якому Ви здійснили запис якогось файлу на диск, носієм інформації буде власне сам диск, а приймачем Ваш товариш.

Проте зараз більш поширеним став спосіб передачі інформації за допомогою мережі Інтернет. Яким би не був спосіб інформація завжди передається у вигляді певних повідомлень від деякого джерела інформації до її приймача за допомогою каналу зв'язку між ними. Джерело посилає передане повідомлення, яке кодується в певний сигнал. Цей сигнал переміщується каналом зв'язку. В результаті в приймачі з'являється сигнал, який декодується і стає прийнятим повідомленням.

Носіями можуть бути за певних умов і самі передані "інформаційні" "об'єкти" (віртуальні носії). Носіями є диски, дискети, , поступово з'являються мікроносії інформації (мікро-карти, мікрофіші тощо), магнітні носії інформації (магнітні стрічки-плівки, магнітні та цифрові карти, диски тощо), електронні носії (дискети, оптичні диски, флеш-картки). Технічними інформаційними каналами є комп'ютер, ноутбук і т.д.

Комп'ютер

Окремі його частини надають одна одній інформацію за допомогою сигналів. Комп'ютер - лише пристрій для обробки інформації, сам він її не створює, а перетворює те, що в нього введено. Комп'ютер - це інформаційний канал з перетворенням інформації: інформація в нього надходить із зовнішніх пристроїв (клавіатура, флешка, зовнішній вінчестер), потім перетворюється у внутрішній код і обробляється, далі перетворюється у придатний для сприйняття зовнішніми вихідними пристроями вигляд (монітором, принтером, динаміками та ін.), і передається до них. Крім того передача інформації може здійснюватися і між комп'ютерами. Комп'ютери здатні обмінюватися інформацією за допомогою різноманітних каналів зв'язку: кабельних, оптоволоконних, радіоканалів та ін.

Головною характеристикою цих каналів передачі інформації є їх пропускна здатність, яка дорівнює кількості інформації переданої каналом за одиницю часу.

8. Класифікація за розміром

настільні (desktop);

портативні (notebook);

кишенькові (palmtop).

айпеди (iPad).

Найбільш поширеними є настільні ПК, які дають змогу легко змінювати конфігурацію. Портативні зручні для користування, мають засоби комп'ютерного зв'язку. Кишенькові моделі можна назвати «інтелектуальними» записниками, дозволяють зберігати оперативні дані і отримувати швидкий доступ до мережевих ресурсів.

Настільний комп'ютер (англ. desktop computer) - стаціонарний персональний комп'ютер, призначений в першу чергу для роботи в офісі або в домашніх умовах. Зазвичай вони більші та потужніші за інші типи персональних комп'ютерів. Настільні комп'ютери складаються з окремих компонентів. Основний компонент називається системний блок. Інші компоненти, такі як монітор, миша та клавіатура, підключаються до системного блока.

Кишенькові комп'ютери, або КПК, достатньо малі, щоб носити їх майже повсюди. Хоча кишенькові комп'ютери й не такі потужні, як настільні або портативні ПК, на них зручно планувати зустрічі, зберігати адреси й телефонні номери, а також грати в комп'ютерні ігри. Деякі КПК мають розширені можливості, наприклад, здійснення телефонних дзвінків або доступ до Інтернету. Замість клавіатури кишенькові ПК обладнано сенсорним екраном, який розпізнає дотик пальця або стилуса(вказувального інструмента, який скидається на авторучку).

Портативні комп'ютери - це легкі мобільні ПК з тонким екраном. Портативні комп'ютери можуть працювати від батарей, тож їх можна взяти з собою куди завгодно. На відміну від настільних ПК, портативні поєднують ЦП, екран і клавіатуру в одному корпусі. Коли екран не використовується, він опускається на клавіатуру.

Класифікація портативних комп'ютерів:

Ноутбуки. Нетбуки. Субноутбуки. Планшетні персональні комп'ютери. Інтернет планшети iPad. Кишенькові Персональні Комп'ютери.Смартфони.Мультимедійні смартфони iPhone. Пристрої для читання електронних книг e-Book.



9. Кількість інформації

Нині розроблено визначення поняття «кількість інф.», яке грунтується на положені, що інф., яка міститься в повідомленні можна трактувати не в сенсі її новизни, а всенсі її наявності. Так, для людини, яка розрізняє новизну, використовується термін «інформація», а для автоматичних пристроїв частіше застововється термін «дані». При обробці інф. Ці терміни тотожні. Формула Хартлі. Повідомлення розглядається як одна подія з кінцевої, наперед заданої множини рівно ймовірних N подій, а кількість інф., яку вона містить, визначається як двійковий логарифм від цієї множини N:

Цю формулу можна застосовувати до подій, які мають однакові ймовірності виникнення. Для подій, які мають різні ймовірності, є підхід, запропонований Шенноном.Він визначив кількість інф. Через ентропію - величину, яка відома у термодинаміці та статистичній фізиці як міра невпорядкованості системи.

Формула Шеннона: I = -- ( p1log2 p1 + p2 log2 p2 + . . . + pN log2 pN), Де p1 - ймовірність виникнення саме події і у наборі з N повідомлень

З появою технічних засобів обробки та прердавання інф. «новизна» повідомлення стає незрозумілою тому, що споживачів інф. Може бути дуже багато Тоді почали визначати кількість інф. кількістю символів у повідомленні. Компютерні засоби обробки дають змогу визначати кількість будь-якої інф. у компютерних одиницях. Компютери використовують двійкову систему числення, оскільки вони зроблені на мікросхемах із двійковою логікою.За одиницю інф. був прийнятий біт, тобто кількість інф., необхідної для розрізнення двох повідомлень однакової ймовірності.

Біт- дуже дрібна одиниця виміру. На практиці частіше використовують байт, яка дор. 8 бітам. Також використовуються:

1 Кілобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

1 Гігабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

На практиці ці одиниці спрощують для зручності. Компютер працює з двійковою системою числення, людина - з десятковою. Тому 1024 спрощуємо до 1000. Тоді приблизно 1 Кілобайт =1000 байт.

10. Класифікація за рівнем спеціалізації

універсальні;

спеціалізовані.

На базі універсальних ПК можна створити будь-яку конфігурацію для роботи з графікою, текстом, музикою, відео тощо. Спеціалізовані ПК створені для розв'язання конкретних задач, зокрема, бортові комп'ютери у літаках та автомобілях. Спеціалізовані мініЕОМ для роботи з графікою (кіно- відеофільми, реклама) називаються графічними станціями. Спеціалізовані комп'ютери, що об'єднують комп'ютери у єдину мережу, називаються файловими серверами. Комп'ютери, що забезпечують передачу інформації через Інтернет, називаються мережними серверами.

11. Використання інформації

Усі процеси, пов'язані з операціями над інформацією, називаються інформаційними процесами. Інформацію можна:

Створювати

Передавати

Сприймати

Використовувати

Запам'ятовувати

Приймати

Копіювати

Формалізувати

Поширювати

Перетворювати

Обробляти

Збирати

Зберігати

Шукати

Вимірювати

Спотворювати

Руйнувати

Та інше

12. Класифікація комп'ютерів за поколінням

Класифікація за етапами розвитку (покоління ЕОМ)

Комп'ютери І покоління

Використовуються у 50-х роках.

Елементною базою є електронні лампи.

Мають надвеликі габарити, вагу та споживання електроенергії.

Швидкодія - 10-20 тисяч операцій в секунду.

Для вводу інформації використовують перфоленти та перфокарти.

Для виведення інформації використовують матричний принтер.

Програмного забезпечення немає, для кожної задачі створюється своя програма на мові низького рівня (наближеної до машинної мови).

Надійність є дуже низькою.

Вартість - 500/700 тис. дол.

Перший в світі програмований електронний комп'ютер важив 30 тонн и складався з 18 тисяч електронних ламп.

Комп'ютери ІІ покоління

Використовуються у 60-х роках.

Елементною базою є транзисторні елементи.

Швидкодія до 100 тис. операцій в секунду, оперативна пам'ять до 100 Кілобайт.

Для вводу і збереження інформації використовують магнітні стрічки та барабани.

Для виведення інформації використовують монітори.

З'являються мови програмування та операційні системи

Вартість - порядку 100 тис. дол.

Комп'ютери ІІІ покоління

Використовуються у 70-х роках.

Елементною базою є інтегральні мікросхеми - чипи. Це пристрої, що містять в собі тисячі транзисторів та інші елементи як єдине ціле (без зварювання чи паяння).

Швидкодія до 1 мільйонів операцій в секунду, оперативна пам'ять кілька 100 Кілобайт.

Для вводу та збереження інформації використовують магнітні диски, стрічки та барабани.

Для виведення інформації використовують монітори, принтери.

З'являється єдина архітектура комп'ютерів та сумісні між собою програми. Впроваджуються прикладні програми.

Вартість - до 50 тис. дол.

Комп'ютери ІV покоління

Використовуються з 80-х років і до теперішнього часу.

Елементною базою є надвеликі інтегральні мікросхеми - НВІС, що містять в собі всю електроніку пристрою.

Застосовують швидкодіючі оперативні запам'ятовуючі пристрої об'ємом в десятки Мегабайт.

Для комп'ютерів ІV покоління характерно:

Поява персональних комп'ютерів.

Телекомунікаційна обробка даних.

Впровадження комп'ютерних мереж.

Широке застосування систем управління базами даних (СУБД).

Втілення елементів інтелектуальної поведінки комп'ютерів для обробки даних.

Комп'ютери V покоління

Розробка наступних поколінь комп'ютерів базується на НВІС підвищеної інтеграції з використанням оптоелектронних принципів (лазери, голографія).

Комп'ютери інтелектизуються, зменшується бар'єр між людиною та технікою, інформація сприймається з рукописних та друкованих текстів, голосу, символів, дотиків, тобто застосування інтелектуального інтерфейсу.

Відбувається перехід від обробки даних до обробки знань.

Просувається напрямок до децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж.



13. Властивість інформації та її обробка

Інформація - це сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів, звукових чи світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово "інформатика" походить від латинського information, що означає виклад, роз'яснення факту, події.

Отже, інформація - це продукт взаємодії даних та методів, який розглядається в контексті цієї взаємодії.

Найбільш важливими властивостями інформації є:

об'єктивність та суб'єктивність;

повнота;

достовірність;

адекватність;

доступність;

актуальність;

точність;

цінність.

Комп'ютер оброблює інформaцію лише в чисельному вигляді. Вся відео, символьна, звукова, графічна інформація перетворюється у числа. Інформація подається в двійковій системі числення інформації.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою певних методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій.

Основними операціями є:

збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

формалізація даних - приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;

захист даних - комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

Основні види інформації розрізняють за формами її представлення, кодування та збереження. Це:

графічна;

звукова;

текстова;

числова;

відеоінформація.

Інформаційна система - взаємозв'язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.

Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу обробки інформації. Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічної базою та інструментом інформаційної системи.

У роботі інформаційної системи можна виділити такі етапи:

Зародження даних - формування первинних повідомлень, що фіксують результати певних операцій, властивості об'єктів і суб'єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.

Накопичення і систематизація даних - організація такого їх розміщення, яке б забезпечувало б швидкий пошук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення даних, захист їх від спотворень, втрати, деформування цілісності та ін.

Обробка даних - процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагальнюючі, аналітичні, рекомендаційні, прогнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості і т.д.

Відображення даних - подання їх у формі, придатній для сприйняття людиною. Передусім - це виведення на друк, тобто виготовлення документів на так званих твердих (паперових) носіях. Широко використовують побудову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діаграм) і формування звукових сигналів.

14. Критерії класифікації комп'ютерів

Класифікація за етапами розвитку (покоління ЕОМ)

Комп'ютери І покоління

Використовуються у 50-х роках.

Елементною базою є електронні лампи.

Мають надвеликі габарити, вагу та споживання електроенергії.

Швидкодія - 10-20 тисяч операцій в секунду.

Для вводу інформації використовують перфоленти та перфокарти.

Для виведення інформації використовують матричний принтер.

Програмного забезпечення немає, для кожної задачі створюється своя програма на мові низького рівня (наближеної до машинної мови).

Надійність є дуже низькою.

Вартість - 500/700 тис. дол.

Перший в світі програмований електронний комп'ютер важив 30 тонн и складався з 18 тисяч електронних ламп.

Комп'ютери ІІ покоління

Використовуються у 60-х роках.

Елементною базою є транзисторні елементи.

Швидкодія до 100 тис. операцій в секунду, оперативна пам'ять до 100 Кілобайт.

Для вводу і збереження інформації використовують магнітні стрічки та барабани.

Для виведення інформації використовують монітори.

З'являються мови програмування та операційні системи

Вартість - порядку 100 тис. дол.

Комп'ютери ІІІ покоління

Використовуються у 70-х роках.

Елементною базою є інтегральні мікросхеми - чипи. Це пристрої, що містять в собі тисячі транзисторів та інші елементи як єдине ціле (без зварювання чи паяння).

Швидкодія до 1 мільйонів операцій в секунду, оперативна пам'ять кілька 100 Кілобайт.

Для вводу та збереження інформації використовують магнітні диски, стрічки та барабани.

Для виведення інформації використовують монітори, принтери.

З'являється єдина архітектура комп'ютерів та сумісні між собою програми. Впроваджуються прикладні програми.

Вартість - до 50 тис. дол.

Комп'ютери ІV покоління

Використовуються з 80-х років і до теперішнього часу.

Елементною базою є надвеликі інтегральні мікросхеми - НВІС, що містять в собі всю електроніку пристрою.

Застосовують швидкодіючі оперативні запам'ятовуючі пристрої об'ємом в десятки Мегабайт.

Для комп'ютерів ІV покоління характерно:

Поява персональних комп'ютерів.

Телекомунікаційна обробка даних.

Впровадження комп'ютерних мереж.

Широке застосування систем управління базами даних (СУБД).

Втілення елементів інтелектуальної поведінки комп'ютерів для обробки даних.

Комп'ютери V покоління

Розробка наступних поколінь комп'ютерів базується на НВІС підвищеної інтеграції з використанням оптоелектронних принципів (лазери, голографія).

Комп'ютери інтелектизуються, зменшується бар'єр між людиною та технікою, інформація сприймається з рукописних та друкованих текстів, голосу, символів, дотиків, тобто застосування інтелектуального інтерфейсу.

Відбувається перехід від обробки даних до обробки знань.

Просувається напрямок до децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж.

Класифікація за експлуатацією

Універсальні комп'ютери.

Спеціалізовані комп'ютери.

Універсальні комп'ютери спроможні вирішувати широкий клас задач користувача, їх використовують для роботи з текстом, графікою, музикою, відео тощо в офісі, учбовій лабораторії, вдома.

Спеціалізовані комп'ютери призначені для вирішення вузького кола задач чи однієї задачі і функціонування у спеціальних умовах. Вони керують технологічними процесами, втілюються у літаки та автомобілі, використовуються на космічних станціях.

Ці комп'ютери мають «операторський інтерфейс»: пульти керування, дисплеї, клавіатуру і вказівні пристрої в різних виконаннях. Від цих пристроїв залежить комфортність та ефективність роботи операторів.

Класифікація за призначенням

Супер комп'ютери.

Майн Фрейми - Main Frame.

Міні комп'ютери.

Мікро комп'ютери, в тому числі персональні комп'ютери.

Супер комп'ютери - представляють собою багатопроцесорні та багатомашинні комплекси, що базуються на спільній пам'яті та спільних зовнішніх пристроях. Архітектура супер комп'ютерів заснована на засадах паралелізації та конвеєризації обчислень.

Супер комп'ютери мають величезну обчислювальну потужність. Їх використовують для роботи з додатками, що вимагають найбільш інтенсивних обчислень (наприклад, прогнозування погодно-кліматичних умов, моделювання ядерних випробувань тощо). Іноді супер комп'ютери працюють з одним завданням, що використовує всю пам'ять та всі процесори системи; в інших випадках вони забезпечують виконання великого числа різноманітних застосувань.

Майн Фрейми (Main Frame) - призначені для вирішення широкого кола науково-технічних завдань. Вони є дорогими за вартістю та обслуговуванням.

Для Майн фреймів характерними є багатопроцесорна архітектура, розгалужена периферія, багатокористувацький режим роботи. Домінуюче положення у випуску комп'ютерів такого класу займає фірма IBM (США).

Майн фрейми застосовують у великих обчислювальних центрах, де підтримується цілодобовий режим роботи, а штат налічує 200-300 працівників. Вартість порядку 100 000 дол.

Міні комп'ютери - це потужні комп'ютери, подібні до Майн фреймів, і розраховані на десятки робочих місць. Представлені як кілька обчислювальних комплексів, що конструктивно розміщені в одному корпусі.

Використовують у великих підприємствах, наукових закладах і установах. Часто використовують для керування виробничими процесами. Вартість порядку 10 000 дол.

Мікрокомп'ютери мають кілька процесорів, надвеликі об'єми оперативної пам'яті і є доступними для багатьох установ. Для обслуговування достатньо обчислювальної лабораторії у складі кількох чоловік.

Персональні комп'ютери - це мікрокомп'ютери універсального призначення, що розраховані на одне робоче місце і не потребують обслуговуючого персоналу.

Класифікація персональних комп'ютерів

Персональні комп'ютери існують двох типів:

Стаціонарний настільні комп'ютери.

Портативні (мобільні) комп'ютери.

Класифікація портативних комп'ютерів

Ноутбуки.

Нетбуки.

Субноутбуки.

Планшетні персональні комп'ютери.

Інтернет планшети iPad.

Кишенькові Персональні Комп'ютери.

Смартфони.

Мультимедійні смартфони iPhone.

Пристрої для читання електронних книг e-Book.



15. Інформаційні ресурси та інформативно-комунікативні технології

комунікативний інформатика комп'ютер

Інформаційні ресурси - це ідеї людства та методи їх реалізації. Які накопичено в формі, що дає змогу їх відтворювати. Це книги, статті, патенти, дисертації, дані про нові технології та ін..

Інформаційні ресурси(на відміну від інших ресурсів - трудових,енергетичних,мінеральних тощо) тим більше зростають, чим більше їх витрачають.

Інформаційно-комунікативні технології - сукупність методів і пристроїв, які використовує людство для обробки інформації.

Нині поняття «інформаційна технологія» застосовується у зв'язку з використанням комп'ютерів для обробки інформації. Інформаційні технології охоплюють усю обчислювальну техніку і техніку зв'язку та частково побутову електроніку, телебачення і радіомовлення.

16. Сфери застосування мультимедіа

Мультимедіа знаходить своє застосування в різних областях, включаючи рекламу, мистецтво, освіту, індустрію розваг, техніку, медицину, математику, бізнес і наукові дослідження.

Освіта

уроки із застосуванням мультимедійних презентацій;

закріплення за кожним школярем персонального комп'ютера, на якому створюється особиста тека;

паралельне та концентричне вивчення основних розділів навчальної програми;

реалізація індивідуального підходу, що включає широке використання на практичних заняттях навчальних індивідуальних програм, банка різнорівневих завдань тощо;

проведення значної частини занять у формі ділових ігор;

широке використання методу проектів;

системне використання проблемного підходу в навчанні.

Техніка

Розробники програмного забезпечення можуть використовувати мультимедіа в компютерних стимуляторах чого завгодно: від розваг до навчання (воєнного або промислового).

Промисловість

В промисловому секторі мультимедіа використовують як спосіб презентації інформації для акціонерів, керівництва та колег. Мультимедіа також корисна в організації навчання персонала, реклами та продаж продукту по всьому світу шляхом використання необмежених веб-технологій.

Математичні та наукові дослідження

В математических та наукових дослідженнях в основному використовуються для моделювання та симуляції. Наприклад: вчений має можливість подивитися на молекулярну модель якоїсь речовини і працювати з нею для того, щоб отримати іншу речовину.

Медицина

Лікарі можуть отримати підготовку за допомогою віртуальних операцій або стимуляторів людського тіла, ураженого хворобою, таким чином намагаючись розробити методи її відвертання.

17. Інформатизація

Інформатизація -- це сукупність взаємопов'язаних організаційних, правових, політичних, соціально-економічних, науково-технічних, виробничих процесів, спрямованих на створення умов для задоволення інформаційних потреб, реалізації прав громадян і суспільства на основі створення, розвитку, використання інформаційних систем, мереж, ресурсів та інформаційних технологій, що ґрунтуються на застосуванні сучасної обчислювальної та комунікаційної техніки.

Інформатизація пріоритетних галузей економіки -- це комплекс автоматизованих систем оброблення даних та управління різного рівня і призначення, які взаємопов'язані на основі принципів технологічної, організаційної, документаційної, програмної та інформаційної сумісності та утворюють цілісну інформаційну інфраструктуру.

В умовах формування ринкових відносин важливими завданнями є такі: підвищення ефективності функціонування галузей за рахунок оптимізації структури виробництва і транспортних засобів та необхідної координації робіт усіх управлінських підрозділів, вирішення проблеми комплексної автоматизації виробництва на основі сучасних стандартів і технологій, яка охоплює процеси від проектування та підготовки виробництва до безпосереднього автоматизованого виробництва.

Інформатизація фінансової та грошової системи, державного фінансово-економічного контролю включає кілька підсистем.

Для податкової адміністрації передбачається створити інформаційну систему, що забезпечить прогноз і контроль податкових зборів. Треба створити класифікатори, уніфіковані системи документообігу, Державний реєстр фізичних та юридичних осіб -- платників податків на основі єдиної бази даних населення України тощо.

Інформатизація банківської діяльності -- створення системи розрахунків у реальному часі для виконання великих та термінових платежів, системи безготівкових розрахунків за товари та послуги, електронного реєстру застав майна, електронної системи Центрального депозитарію державних цінних паперів. Важливе значення також буде мати створення системи інформаційно-аналітичної взаємодії Національного банку України, Міністерства фінансів України, Державної податкової адміністрації України та Державного казначейства України.

Важливою складовою фінансової системи України є державний фінансово-економічний контроль.

Єдина автоматизована система державного контролю включає автоматизовані системи (АС) за виконанням державного бюджету України, фінансуванням загальнодержавних програм, збереженням і використанням об'єктів права державної власності, використанням кредитних ресурсів, діяльністю установ банківської системи. Базовим елементом такої системи є інформаційно-аналітична система Рахункової палати. У галузі фінансів передбачається створення інформаційної системи, що дасть можливість перейти від використання традиційних платіжних інструментів до високонадійної системи міжбанківських розрахунків та паралельно-кредитних карток (електронних грошей).

Інформатизація соціальної сфери:

- у сфері охорони здоров'я -- створення єдиної струк-турованої інформаційної системи обліку стану здоров'я громадян України на основі автоматизованої реєстрації пацієнтів у лікувальних установах, збирання даних профілактичних обстежень з метою подальшого використання у статистичних, аналітичних та експертних системах; створення системи дистанційного консультування та діагностики на основі комп'ютерних мереж, що об'єднують великі лікувальні та наукові заклади;

- у сфері соціального захисту -- створення для управлінських і регіональних структур програмних систем та засобів обліку всіх рівнів, аналізу і моделювання зайнятості населення, запобігання масовому безробіттю щодо широкого залучення населення до нових галузей матеріального виробництва та інших сфер. Органам соціального захисту мають бути передані інформаційні технології, які виключають затримки у перерахуванні та виплаті пенсій і допомоги з урахуванням поточних змін законодавчих та інших нормативних актів.

Інформатизація в галузі екології та використання природних ресурсів -- на основі картографічних баз даних передбачається створення багатоцільової інформаційно-технологічної бази з використанням геоінформаційних технологій збирання, зберігання, аналізу всієї сукупності відомостей для моделювання і подальшого прогнозування екологічного стану територій.

Передбачається створення комплексу програмно-апаратних засобів для вирішення питань прогнозування забруднення навколишнього середовища, аналізу та оцінки ризику еколого-економічних конфліктів, прогнозування наслідків техногенного впливу і природних катастроф для надійного захисту екологічного простору України, раціонального використання природних ресурсів на основі підвищення узгодженості управління різними видами виробничої діяльності.

Інформатизація освіти спрямовується на формування та розвиток інтелектуального потенціалу нації, удосконалення форм і змісту навчального процесу, впровадження комп'ютерних методів навчання та тестування, що дасть можливість вирішувати проблеми освіти на вищому рівні з урахуванням світових вимог. Серед них: індивідуалізація навчання, організація систематичного контролю знань, можливість враховувати психофізіологічні особливості кожної дитини тощо. Результатами інформатизації освіти мають бути:

- розвиток інформаційної культури людини (комп'ютерної освіченості);

- розвиток змісту, методів і засобів навчання до рівня світових стандартів;

- скорочення терміну навчання і тренування на всіх рівнях підготовки кадрів та підвищення якості такого навчання і тренування;

- інтеграція навчальної, дослідницької та виробничої діяльності;

- удосконалення управління освітою;

- кадрове забезпечення усіх напрямів інформатизації України шляхом спеціалізації та інтенсифікації підготовки відповідних фахівців.

Першочерговим завданням є створення глобальної комп'ютерної мережі освіти і науки.

18. Принципи організації комп'ютера

Комп'ютер - це багатофункціональний електронний пристрій для накопичення, обробки і передачі інформації.

В основу побудови більшості ЕОМ покладені принципи, сформульовані в 1945 р. Джоном фон Нейманом:

Принцип програмного управління (програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності).

Принцип однорідності пам'яті (програми і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті; над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними).

Принцип адресності (основна пам'ять структурно складається з нумерованих осередків).

19. Архітектура ПК

Архітектура ПК визначає принцип дії, інформаційні зв'язки і взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера:

центрального процесора;

основної пам'яті;

зовнішньої пам'яті;

периферійних пристроїв.

Основні електронні компоненти, що визначають архітектуру процесора, розміщуються на основній платі комп'ютера, яка називається системної або материнської (MotherBoard). А контролери та адаптери додаткових пристроїв або самі ці пристрої, виконуються у вигляді плат розширення (D a ughterBoard - дочірня плата) і підключаються до шини за допомогою роз'ємів розширення, званих також слотами розширення (англ. slot - щілина, паз).

Під архітектурою комп'ютера розуміється його логічна організація, структура та функціональні можливості машини, які можна розділити на основні і додаткові. Основні функції визначають призначення комп'ютера: оброблення та зберігання інформації, обмін інформацією із зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання комп'ютером основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність. Ці функції комп'ютера реалізуються за допомогою її компонентів - апаратних та програмних засобів.

За кожну функцію відповідають спеціальні блоки комп'ютера: пристрій введення, центральний процесор (ЦП), пристрій виве­дення. Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших при­строїв. Номенклатура блоків може варіюватися, але мінімальний комплект складають: системний блок, клавіатура, монітор, маніпулятор (миша). В числі додаткових пристроїв можуть бути: принтер, додатковий накопичувач та ін.

Тож, (18)Структура комп'ютера - це модель, що встановлює склад, порядок та принципи взаємодії її компонентів.

Монітор (дисплей) -- пристрій для відображення інформації, що вводиться в ПК і виводиться з нього.

Клавіатура -- пристрій для ручного введення число­вої або текстової інформації в ПК. Пристрої мовного введення-виведення належать до за­собів мультимедіа. Пристрої мовного введення -- це різні мікрофонні акустичні системи (наприклад «звукові миші») зі складним програмним забезпеченням, що дає змогу розпізнавати слова, ідентифікувати їх і видавати комп'ютеру відповідні команди або перетворювати мову на текст. Пристрої мовного виведення -- це різні синтезатори звуку, які перетворюють цифрові коди на літери та слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або зву­кові колонки, приєднані до комп'ютера.

Основні блоки ПК:

мікропроцесор - до нього входять логічні блоки: керуючий пристрій (КП), АЛП та мікропроцесорна пам'ять (МПП);

материнська (системна) плата;

накопичувачі;

постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП);

оперативний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП);

блок живлення;

адаптери.

Системний блок (корпус)

Системний блок стаціонарного ПК -- прямокутний каркас, в якому розміщено всі основні вузли комп'ютера: материнську плату, адаптери, блок живлення, один-два накопичувачів на гнучких магнітних дисках (НГМД), один (іноді більше) накопичувач на жорсткому магнітному диску (НЖМД), динамік, дисковод для компакт-дисків або інші накопичувачі, органи керування. Серед органів керування, що, як правило, встановлюють на передній панелі можуть бути: вимикач електроживлення; кнопка загального скидання RESET; кнопка "сну", яка дає змогу знизити енергоспоживання, коли комп'ютер не використовується; індикатори живлення та режимів роботи.

Із тильного боку системного блока розташовано штепсельні рознімні з'єднання -- порти для підключення шнурів живлення і кабелів зв'язку із зовнішніми (встановленими поза системним блоком) пристроями. В середині системного блока розміщено плати сполучення пристроїв із центральним процесором (ЦП) та іншими пристроями на материнській платі (адаптери, або контролери, і плати розширення).

Блок живлення

Цей блок перетворює змінний струм стандартної мережі електроживлення (220 В, 50 Гц) на постійний струм низької напруги. Він має кілька виходів на різні напруги (12 і 5 В), які забезпечують живленням відповідні пристрої комп'ютера. Електронні схеми блока живлення підтримують ці напруги стабільними незалежно від ко­ливань мережної напруги в досить широких межах (від 180 до 250 В). Звичайна потужність блоків живлення ПК становить 150--230 Вт, для мережного сервера вона може бути значно більшою. Більшість блоків живлення має вентилятор для відведення із системного блока надмір­ного тепла, що виділяється під час роботи електронних пристроїв.

20. Системна (материнська) плата

Так називають велику друковану плату одного із стандартних форматів, яка несе на собі головні ком­поненти комп'ютерної системи: ЦП; оперативну пам'ять; кеш-пам'ять; комплект мікросхем логіки, що підтримують роботу плати, -- чіпсет (chipset); центральну магістраль, або шину; контролер шини і кілька рознімних з'єднань-гнїзд (слотів, від англ. slot -- щілина), які служать для підключення до материнської плати інших плат (контролерів, плат розширення та ін.). Частина слотів у початковій комплектації ПК залишається вільною. В рознімні з'єднання іншої конфігурації встановлюють модулі оперативної пам'яті. Кількість і тип рознімних з'єднань є однією з важливих характеристик системної плати, оскільки при доукомплектовуванні або модернізації комп'ютера вільних слотів може не вистачити.

Крім того, на материнській платі є мініатюрні перемички (jumpers) або перемикачі (switches), за допомогою яких відбувається настроювання плати. На системній платі розташовано також з'єднувачі, до яких за допомогою спеціальних кабелів (шлейфів) підключають додаткові пристрої.

Ще один важливий елемент, який встановлюють на системній платі, -- мікросхема BIOS (Basic Input-Output System, базова система введення-виведення). Вона є енергонезалежним постійним запам'ятовуючим пристроєм (ПЗП), в який записано програми, що реалі­зують функції введення-виведення, а також програму тестування комп'ютера в момент вмикання живлення (POST, Power On Self Test), програму настроювання параметрів BIOS і системної плати та інші спеціальні програми.

У роботі BIOS використовують відомості про апаратну конфігурацію комп'ютера, які зберігає ще одна мікро­схема -- CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM). Це енергозалежна пам'ять, що постійно підживлюється від батарейки, яка також знаходиться на системній платі. Вона живить і схему кварцового годинника -- годинника реального часу (real-time, clock, RTC), що безперервно відлічує час і поточну дату.

Мікропроцесор

Мікропроцесор (МП) -- це, по суті, мініатюрна обчислювальна машина. Основними параметрами МП є: набір команд, розрядність, тактова частота.

Набір або система команд постійно вдосконалюється, з'являються нові команди, що замінюють серії найпримітивніших команд, -- мікропрограми. На виконання нової команди потрібна менша кількість тактів, ніж на мікропрограму. Сучасні МП можуть виконувати до кількох сотень команд (інструкцій).

Розрядність показує, скільки двійкових розрядів (бітів) інформації обробляється (або передається) за один такт, а також скільки двійкових розрядів може бути використано у МП для адресації оперативної пам'яті, передачі даних та ін.

...