Лекции по "Информатике"

1)Информация — это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Информация-сведения об объектах и явлениях окр. среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. Она воспринимается через зрение(90%) и др органы чувств. Свойства:1)Объективность и субъективность. Понятие объективности относительно. Это понятно если учесть что методы явл субъективными. Более объективной принято считать ту информацию, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается.2) Полнота информации- характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать.3)Данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все сигналы являются «полезными»-есть посторонние. Если полезный сигнал зарегистрирован более четко, чем посторонние сигналы, достоверность информации может быть более высокой. При увеличении уровня шумов достоверность информации снижается. В этом случае для передачи того же количества информации требуется использовать либо большие данных, либо более сложные методы.4) Адекватность информации — это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных.5) Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию. На ее степень влияют  как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации.6) Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени(коммерческая ценность).

2) Хранение информации – это ее запись во вспомогательные запоминающие устройства на различных носителях для последующего использования. Хранение является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным способом обеспечения ее доступности в течение определенного промежутка времени. Основное содержание процесса хранения и накопления информации состоит в создании, записи, пополнении и поддержании информационных массивов и баз данных в активном состоянии. Способы передачи:1)последовательный-все разряды кода передаются по каналу связи один за другим с заданным интервалом времени.2)параллельный-требует несколько каналов связи, действующих одновременно.3)паралл-послед-способ явл компромиссным вариантом: код передается последовательно, но параллельными блоками.(источник- кодировщик _ сообщение(помехи) _ декодировщик-приемник)

3) Данные — диалектическая составная часть информации; это зарегистрированные сигналы. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.(бумага, диски, фото) Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности и динамическим диапазоном. Основные операции с данными: •сбор данных — накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;• формализация данных — приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;  •фильтрация данных — отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;• сортировка данных — упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;• архивация данных — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;• защита данных—комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных; • транспортировка данных — прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных - сервер, а потребитель — клиент; • преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Это связано с изменением типа носителя или при транспортировки.

4) Каждая из этих систем использует определенный набор символов языка, которыми записываются данные - символы алфавита. В двоичной системе счисления их всего два: 0 и 1.В восьмеричной системе их восемь: 0,1,2,3,4,5,6,7.В шестнадцатеричной - шестнадцать: арабские цифры 0-9, и символы латинского алфавита от А до F. Причем символ А соответствует 10, В =11 и т.д , F=15. Каждая система счисления из машинной группы применяется в различных случаях, а именно, двоичная – для организации преобразования информации, восьмеричная и шестнадцатеричная – для представления машинных кодов в удобном виде. Десятичная система применяется для ввода данных и вывода на устройства печати и на экран дисплея. Двоичная система счисления: Обработка информации в ПК основана на обмене электрическими сигналами между различными устройствами компьютера. Эти сигналы возникают в определенной последовательности. ПК “различает” два уровня этих сигналов – высокий (1) и низкий (0). Таким образом, любая информация в вычислительной технике представляется как набор (код) двух символов 0 и 1. Каждый такой набор нулей и единиц называется двоичным кодом. Количество информации, кодируемое двоичной цифрой – 0 или 1 – называется битом. Бит является единицей измерения информации.

Двоичная система счисления  обладает такими же свойствами, что  и десятичная, только для представления  чисел используется не 10 цифр, а всего 2. Эта система счисления тоже является позиционной. Восьмеричная и шестнадцатиричная системы счисления: Двоичные числа – длинные последовательности 0 и 1 – очень неудобны для восприятия. В связи с этим двоичные числа стали разбивать на группы по три (триада) или четыре (тетрада) разряда. Из трех нулей и единиц можно составить восемь различных двоичных чисел, а из четырех – шестнадцать. Для кодирования 3 бит требуется 8 цифр, и поэтому взяли цифры от 0 до 7, т.е. в соответствии с определением получили алфавит 8-ной системы счисления.

5)Кодирование-процесс установления взаимно однозначного соответствия элементам и словам одного алфавита элементов и слов др алфавита. Двоичное кодирование-это кодирование всех видов инф с помощью двух знаков(0 и 1) Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:00  01 10 11

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:000 001 010 011 100 101 ПО 111

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного  кодирования, мы увеличиваем в два  раза количество значений, которое  может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид: N=2^m,

где N— количество независимых  кодируемых значений;m — разрядность двоичного кодирования. Система кодирования текстовых данных: ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств. В этой области размещаются управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных. С 32 по 127 – коды символов англ алфавита, цифры, знаки препинания.

6) Аналогичные системы(Это про ASCII) кодирования текстовых данных были разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой области действовала система кодирования КОИ-7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» во вторую, расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов со 128 по 255. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших. Так, например, кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» — компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows. Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный. Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета. На компьютерах, работающих в операционных системах MS-DOS, могут действовать еще две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычислительной техники, но вторая используется и по сей день. В связи с изобилием систем кодирования текстовых данных, действующих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных — это одна из распространенных задач информатики.

7)Универсальная система кодирования текстовых данных. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной — UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования.

8) В информатике для измерения данных используют тот факт, что разные типы данных имеют универсальное двоичное представление, и потому вводят свои единицы данных, основанные на нем. Наименьшей единицей измерения является байт. Поскольку одним байтом, как правило, кодируется один символ текстовой информации, то для текстовых документов размер в байтах соответствует лексическому объему в символах. Более крупная единица измерения — килобайт (Кбайт). Условно можно считать, что 1 Кбайт примерно равен 1000 байт. на самом деле 1 Кбайт равен 2¹⁰ байт (1024 байт). В килобайтах измеряют сравнительно небольшие объемы данных. Условно можно считать, что одна страница неформатированного машинописного текста составляет около 2 Кбайт. Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов мега-, гига-, тера-; в более крупных единицах пока нет практической надобности. 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10²⁰ байт; 1 Гбайт = 1024 Мбайт = 10³⁰ байт 1 Тбайт = 1024 Гбайт = 10⁴⁰ байт

9)Алгоритм-это точно определенная последовательность действий для некоторого исполнителя, выполняемых по строго определенным правилам и приводящих через некоторое количество шагов к решению задачи. Алгоритмизация-процесс составления алгоритмов решения задачи. Свойства:1)определенность-алгоритм не должен содержать неоднозначно понимаемых предписаний.2)дискретность-описываемый процесс должен быть разбит на последовательность элементарных операций.3)массовость-по одному и тому же алгоритму решаются однотипные задачи и при том неоднократно.4)понятность-алгоритм строится для конкретного исполнителя человеком и должен быть ему понятен. Это облегчает модификацию при необходимости и проверку.5)результативность-при точном исполнении всех предписаний алгоритма процесс должен прекратиться через конечное число шагов, при этом должен получиться результат. Даже если решения не существует этот вывод необходимо предусмотреть.

10)Структурная схема алгоритма – графическое изображение алгоритма в виде схемы связанных между собой с помощью стрелок (линий перехода) блоков – графических символов, каждый из которых соответствует одному шагу алгоритма. Внутри блока дается описание соответствующего действия. Графическое изображение алгоритма широко используется перед программированием задачи вследствие его наглядности, т.к. зрительное восприятие обычно облегчает процесс написания программы, ее корректировки при возможных ошибках, осмысливание процесса обработки информации. Алгоритм можно задать несколькими способами:—словесным(текстовый или на языке программирования), то есть записью последовательности действий на естественном языке;—графическим (визуальный), с помощью специальных графических символов;—формульным, то есть с помощью математических формул, которые определяют порядок вычислений;—табличным, в виде таблицы, в которой фиксируются этапы исполнения алгоритма и результаты исполнения; используется для проверки правильности функционирования разработанного алгоритма(трассировочные таблицы).

11)Единая система программной документации (ЕСПД) — отечественный комплекс стандартов на программную документацию. В основном стандарты ЕСПД содержат требования к составу, содержанию и оформлению документов, описывающих программу на разных стадиях ее жизненного цикла. Кроме того, несколько документов посвящено порядку хранения и обновления документации. Стандарты ЕСПД были приняты в конце 70-х годов и дошли до нас в виде, близком к первоначальному. Каждый стандарт ЕСПД при небольшом объеме представляет собой набор довольно формальных и поэтому легко проверяемых требований к документу или к комплекту документации. ЕСПД четко определяет, из чего должен состоять и как должен выглядеть результат.  Это существенно упрощает задачу сдачи-приемки документации как для заказчика, так и для исполнителя. Основные блоки визуальных алгоритмов: начало, конец  

                               блок ввода/вывода исходных данных                                   блок действия                                         блок модификации                                 блок условие                         

Общее правило при проектировании визуальных алгоритмов:1)в начале алгоритма  должны быть блоки ввода значений входных данных.2)должен быть всегда один блок начала и один блок конца.3)связи между блоками указываются направленными или ненаправленными линиями.4)алгоритм можно рисовать вертикально или горизонтально.

12)13)При построении алгоритмов для сложной задачи, используют системный подход с применением декомпозиции-метод структурной алгоритмизации. Существуют 3 управляющие структуры, которые явл базовыми: линейная(следование), альтернатива(ветвление), циклическая(итерационная). Линейная структура-самая простая управляющая структура, описывающая последовательность действий.

Альтернатива-это нелинейная управляющая  конструкция, предназначенная для  описания различных процессов обработки  инф, выбор которых зависит от значения вводных данных. Разветвляющийся  алгоритм — алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого ЭВМ обеспечивает переход  на один из двух возможных шагов(выбор между альтернативами).1)”если-то-иначе”                                         2)”если-то-обход”              

3)многоальтернативный выбор

Цикл-повторное выполнение определенного набора действий при выполнении некоторого условия. Повторяемое действие в цикле наз «телом цикла». Различают 2 основных видов цикла: определенные и неопределенные(с предусловием, с постусловием)

С предусловием: проверка условия  выхода из цикла. Если выражение удовлетворяет  условие, то выполняются действия, которые должны повторяться. В противном случае цикл прекращает свои действия.

С постусловием: сначала выполняются  один раз те действия, которые подлежат повторению, затем проверяется логическое выражение, определяющее условие выхода из цикла. Если условие выхода истинно, то цикл с постусловием прекращает работу. В противном случае происходит повторение действий, указанных в  цикле.

14) Высокоуровневые языки - которые используют текст в виде коммант и Компилятор (Pascal, Delphi, C+, и др).

Низкоуровневые - прямые команды обработчику  типа "CPU" (Assembler и похожие). Языки программирования низкого уровня: ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности (разные типы процессоров имеют разные наборы команд); "низкий уровень" не означает плохой, операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора. Язык самого низкого уровня – язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений (мнемоник). Однозначное преобразование одной машинной инструкции в одну команду ассемблера называется транслитерацией. Так как наборы инструкций для каждой модели процессора отличаются, конкретной компьютерной архитектуре соответствует свой язык ассемблера, и написанная на нем программа может быть использована только в этой среде. С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. Недостатки: требуется хорошее понимание устройства компьютера; затрудняется отладка больших приложений; результирующая программа не может быть перенесена на компьютер с другим типом процессора. Подобные языки применяют для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, модулей стыковки с нестандартным оборудованием, когда важнейшими требованиями становятся компактность, быстродействие и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам. В машинной графике на ассемблере пишутся библиотеки. Языки программирования высокого уровня ближе и понятнее человеку, чем компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.