ПРЕДМЕТ І ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ІНФОРМАТИКИ
Інформатика наука, що склалася порівняно недавно. Її розвиток пов'язаний з появою в середині ХХ століття електронно-обчислювальних машин, які з'явилися універсальними засобами для зберігання, обробки і передачі інформації.
Інформатика - це комплексна, технічна наука, заснована на використанні комп'ютерної техніки, що вивчає структуру і загальні властивості інформації, а також закономірності та методи її створення, зберігання, пошуку, перетворення, передачі і застосування в різних сферах людської діяльності.
Термін "інформатика" (франц. Informatique) походить від французьких слів information (інформація) і automatique (автоматика) і дослівно означає "інформаційна автоматика". Цей термін введений у Франції в середині 60-х років XX століття, коли почалося широке використання обчислювальної техніки. Тоді в англомовних країнах увійшов до вжитку термін "Computer Science", що означає буквально "комп'ютерна наука", для позначення науки про перетворення інформації, яка базується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами.
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.
Основним завданням інформатики як науки - це систематизація прийомів і методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки.
Технічні засоби. тобто апаратура комп'ютерів, в англійській мові позначаються словом Hardware. яке буквально перекладається як "тверді вироби".
Для програмних засобів вибрано слово Software (буквально - "м'які вироби"), яке підкреслює рівнозначність програмного забезпечення і самої машини і разом з тим підкреслює здатність програмного забезпечення модифікуватися, пристосовуватися і розвиватися.
Програмне забезпечення - це сукупність всіх програм, які використовуються комп'ютерами, а також вся область діяльності по їх створенню і застосуванню.
Крім цих двох загальноприйнятих гілок інформатики виділяють ще одну істотну гілку - алгоритмічні засоби - Brainware (від англ. Brain - інтелект). Ця гілка пов'язана з розробкою алгоритмів і вивченням методів і прийомів їх побудови.
Алгоритми - це правила, які веліли виконання послідовностей дій, що призводять до вирішення завдання. Не можна приступити до програмування, що не розробивши попередньо алгоритм вирішення задачі.
Розробкою абстрактних методів, моделей і алгоритмів, а також пов'язаних з ними математичних теорій займається фундаментальна наука. Її прерогативою є дослідження процесів перетворення інформації і на основі цих досліджень розробка відповідних теорій, моделей, методів і алгоритмів, які потім застосовуються на практиці.
Практичне використання результатів досліджень інформатики як фундаментальної науки втілюють галузі виробництва. Крім виробництва самих технічних і програмних засобів розробляються також і технології перетворення інформації.
Підготовкою фахівців в області перетворення інформації займається інформатика як прикладна дисципліна. Вона вивчає закономірності перебігу інформаційних процесів в конкретних областях і методології розробки конкретних інформаційних систем і технологій.
Таким чином, головна функція інформатики полягає в розробці методів і засобів перетворення інформації з використанням комп'ютера, а також в застосуванні їх при організації технологічного процесу перетворення інформації.
У складі основної задачі сьогодні можна виділити такі основними напрямками інформатики для практичного застосування:
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 і 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).
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 забезпеч ення під ефективністю прийнято розуміти продуктивність працюючих з ним користувачів.
У програмуванні під ефективністю розуміють обсяг програмного коду, створеного програмістами за одиницю часу. Основним питанням для інформатики є питання, як здійснити дану операцію ефективно.
Роль інформатики в розвитку суспільства надзвичайно велика. Зростання виробництва комп'ютерної техніки, розвиток інформаційних мереж, створення нових інформаційних технологій призводять до значних змін у всіх сферах суспільства: у виробництві, науці, освіті, медицині і т.д.
Поняття інформації та її властивості
Як видно з визначення інформатики, її функцій і завдань, одним з ключових понять інформатики є інформація.
Інформація (від лат. Informatio - інформування, роз'яснення, виклад) - це сукупність відомостей (даних), які сприймаються з навколишнього середовища (джерело інформації), передаються в навколишнє середовище шляхом передачі сигналів і сприймаються певною інформаційною системою (споживач інформації) в процесі життєдіяльності і роботи.
Як випливає з визначення, з інформацією завжди пов'язують три поняття (їх взаємозв'язок показана на рис. 2):
Джерело інформації - це елемент навколишнього світу, відомості про який є об'єктом перетворення;
Сигнал - матеріальний носій, який фіксує інформацію для перенесення її від джерела до споживача;
Споживач інформації - це елемент навколишнього світу, який використовує інформацію.
Наприклад. повідомлення, що містить інформацію про прогноз погоди, передається приймачу (телеглядачеві) від джерела - фахівця-метеоролога за допомогою каналу зв'язку - телевізійної передавальної апаратури і телевізора.
Інформація існує у вигляді документів, креслень, малюнків, текстів, звукових і світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо
Інформацію можна розділити на види за кількома ознаками.
1) За способами сприйняття
Як і будь-який об'єкт, інформація має властивості. Характерною особливістю інформації від інших об'єктів природи і суспільства, є дуалізм. на властивості інформації впливають як властивості вихідних даних, з яких складається змістовну частину, так і властивості методів, які фіксують цю інформацію.
З точки зору інформатики найбільш важливими представляються наступні загальні якісні характеристики: об'єктивність, достовірність, повнота, точність, актуальність, корисність, цінність, своєчасність, зрозумілість, доступність, стислість і т.д.
об'єктивність
Інформація, яка відображає явища або об'єкти матеріального світу і не залежить від методів її фіксації, чийогось думки, судження є об'єктивною. .
Наприклад, повідомлення «На вулиці тепло» несе суб'єктивну інформацію, а повідомлення «На вулиці 22 ° С» - об'єктивну, але з точністю, яка залежить від похибки засобу вимірювання.
Об'єктивну інформацію можна отримати за допомогою справних датчиків, вимірювальних приладів. Відбиваючись у свідомості конкретної людини, інформація перестає бути об'єктивною, так як, перетворюється (більшою чи меншою мірою) залежно від думки, судження, досвіду, знань конкретного суб'єкта.
Достовірність
Інформація, що відображає дійсний стан справ і допомагає прийняти нам правильне рішення є достовірною.
Об'єктивна інформація завжди достовірна, але достовірна інформація може бути як об'єктивною, так і суб'єктивною. Достовірна інформація з часом може стати недостовірної, так як вона має властивість застарівати, тобто перестає відображати дійсний стан справ.
Інформація, яка може привести до неправильного розуміння або прийняття неправильних рішень є недостовірною.
Надмірна набір також ускладнює доступ до потрібних даних, створює підвищений інформаційний шум, що також викликає необхідність додаткових методів (фільтрація, сортування). І неповний і надлишковий набори ускладнюють отримання інформації та прийняття адекватного рішення.
Точність інформації визначається ступенем її близькості до реального стану об'єкта, процесу, явища і т.д.
Адекватність - це ступінь відповідності реальному об'єктивному стану справи. Неадекватна інформація може утворюватися на основі неповних або недостовірних даних.
Доступність - це можливість отримання інформації при необхідності. Доступність складається з двох складових: з доступності даних і доступності методів. Відсутність хоча б одного дає неадекватну інформацію.
Актуальностьінформаціі- важливість для теперішнього часу, злободенність, нагальність. Тільки вчасно отримана інформація може бути корисна. Застаріла інформація може приводити до помилкових результатів.
Наприклад, програма телепередач на нинішній тиждень буде неактуальна для багатьох телеглядачів на наступному тижні.
Поняття про інформацію ми вже розглянули. Тепер зупинимося на розгляді таких понять як дані і інформаціонниепроцесси.
Дані - це складова частина інформації, що представляє собою зареєстровані сигнали.
Інформація не існує сама по собі, вона проявляється в інформаційних процесах.
Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів.
Основні методи обробки даних:
Збір (введення) даних - накопичення даних з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішень;
Формалізаціяданних - приведення даних, що надходять з різних джерел, до однакової форми, для підвищення їх доступності;
Фільтраціяданних - усунення зайвих даних, в яких немає необхідності для підвищення достовірності та адекватності;
Сортіровкаданних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;
Архіваціяданних - організація збереження даних в зручній та доступній формі;
Защітаданних - комплекс заходів, спрямованих на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;
Транспортіровкаданних - прийом і передача даних між учасниками інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;
Преобразованіеданних - переклад даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.
Поняття кількості інформації
Інформація, що вводиться в комп'ютер має бути конкретною і однозначною. З давніх-давен люди користувалися шифрами. Найбільш простим та зручним з них були цифрові шифри. Найрізноманітніша інформація - кольору, ноти, дні тижня - може бути представлена у вигляді цифр.
Для обробки комп'ютером будь-яка інформація кодується за допомогою цифр. Цифри представляються електричними сигналами, з якими працює комп'ютер. Для зручності розрізнення в комп'ютері використовують сигнали двох рівнів. Один з них відповідає цифрі 1. іншого - 0. Цифри 1 і 0 називаються двійковими і є символами, з яких складається мова, зрозумілий і використовуваний комп'ютером. Будь-яка інформація в комп'ютері представляється за допомогою двійкових цифр.
Під кількістю інформації розуміють кількість кодованих, переданих або збережених символів.
Найменшою одиницею інформації є біт (від англ. Binary digit (bit)).
Біт - це найменша одиниця пам'яті, необхідна для зберігання одного з двох знаків 0 і 1. використовуваних для внутримашинного представлення даних і команд.
У сучасних комп'ютерах крім двійковій системи числення застосовують і інші: восьмеричну і шістнадцяткову системи числення - для компактного запису двійкових кодів чисел і команд.
В інформатиці прийнято розглядати послідовності довжиною 8 біт. Така послідовність називається байтом (1 байт = 8 бітів).
Байт - це восьмизарядний двійковий код, за допомогою якого можна уявити один символ.
За допомогою одного байта можна записати двійкові коди 256 (28) чисел від 0 до 255.
Широко використовуються також ще більші похідні одиниці інформації:
1 Кілобайтів (Кбайт) = 1024 байт = 2 10 байт,
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2 20 байт,
1 Гігабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2 30 байт.
Останнім часом у зв'язку зі збільшенням обсягів оброблюваної інформації входять у вжиток такі похідні одиниці, як:
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2 40 байт,
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2 50 байт.