ДЕ1. Поняття інформації. Загальна характеристика процесів збору, передачі, обробки та накопичення інформації
Лекція 1.1. Основні завдання інформатики
Місце інформатики в сучасному науковому знанні
У житті сучасної людини слово «інформація» дуже поширене і часто використовується в різних контекстах. Інформацією зазвичай називають будь-які відомості, які кого-небудь цікавлять, які ми отримуємо або передаємо. Наприклад, ми говоримо: «В результаті наукових досліджень нами отримана інформація про ...» або «З книг ми інформовані про ...,« По телебаченню була передана інформація про ... ».
Починаючи з ХVII ст. обсяг наукової інформації подвоювався, приблизно, кожні 20 років, в даний час він подвоюється в 5 - 6 років і тенденція прискорення зберігається. Однією з найважливіших проблем людства є лавиноподібний зростання потоку інформації в будь-якій галузі життєдіяльності. Підраховано, що сучасний фахівець повинен витрачати близько 80% свого робочого часу, щоб встежити за всіма новими роботами в його області діяльності.
Збільшення обсягу використовуваної людиною інформації і зростаючий попит на неї зумовили появу галузі знань, пов'язаної з автоматизацією обробки інформації - інформатики.
Предмет і структура інформатики
Термін інформатики набув поширення з середини 80-х р.р. минулого століття. Inform - «інформація» і matic - «наука про ...». Т.ч. інформатика - це наука про інформацію. В англомовних країнах використовується термін Computer Science - наука про комп'ютери.
Інформатика - це наука, що вивчає:
- Методи реалізації інформаційних процесів засобами обчислювальної техніки (СВТ);
- Склад, структуру, загальні принципи функціонування;
- Принципи управління СВТ.
З визначення випливає, що інформатика - прикладна наука, яка використовує наукові досягнення багатьох наук.
Крім того, інформатика - практична наука, яка не тільки займається описовим вивченням перелічених питань, але і в багатьох випадках пропонує способи їх вирішення. У цьому сенсі інформатика технологічна і часто змикається з інформаційними технологіями.
Методи реалізації інформаційних процесів знаходяться на стику інформатики з теорією інформатики, статистикою, теорією кодування, математичною логікою, документознавством і т.д.
В цьому розділі вивчаються питання:
- Формати подання даних (одні і ті ж дані можуть бути представлені різними способами);
- Структури даних, тобто способи зберігання, з метою зручного доступу до даних.
У вивченні складу, структури, принципів функціонування СВТ використовуються наукові положення з електроніки, автоматики, кібернетики. В цілому цей розділ відомий як апаратне забезпечення (АТ) інформаційних процесів.
В цьому розділі вивчаються:
- Основи побудови елементів цифрових пристроїв;
- Основні принципи функціонування цифрових обчислювальних пристроїв;
- Архітектура СВТ - основні принципи функціонування систем, призначених для автоматичної обробки даних;
- Прилади й апарати, що становлять апаратну конфігурацію обчислювальних систем;
- Прилади й апарати, що становлять апаратну конфігурацію комп'ютерних мереж.
У розробці методів управління СВТ використовують наукові положення з теорії алгоритмів, логіки, теорії графів, лінгвістики, теорії ігор. Цей розділ інформатики відомий як програмне забезпечення СВТ. В цьому розділі вивчається:
- Засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення;
- Засоби взаємодії людини з апаратним і програмним забезпеченням, що об'єднуються поняттям інтерфейс;
- Програмне забезпечення СВТ (ПО).
Узагальнюючи сказане, можна запропонувати таку структурну схему:
Теорія алгоритмів Логіка Теорія графів Теорія ігор Лінгвістика та ін.
Кодування даних Формати даних Стиснення даних Структури даних та ін.
Синтез цифрових пристроїв Архітектура СВТ Апарати і прилади ВС Апарати і прилади комп'ютерних мереж
Інтерфейси Допоміжні програми Системи програмування Прикладні програмні продукти
Третя складова інформатики - ПО неоднорідна і має складну структуру, що включає кілька рівнів: базовий, системний, службовий, інструментальний, прикладний.
Найнижчий рівень ПО являє базове програмне забезпечення. Воно відповідає за взаємодію з базовими апаратними засобами. Як правило, базові програмні засоби безпосередньо входять до складу базового устаткування і зберігаються в спеціальних мікросхемах, званих постійними пристроями, що запам'ятовують (ПЗУ - Read Only Memory, ROM). Програми та дані записуються ( «прошиваються») в мікросхеми ПЗУ на етапі виробництва і не можуть бути змінені в процесі експлуатації.
Останнім часом замість мікросхем ПЗУ застосовують перепрограмовані запам'ятовуючі пристрої (ППЗУ), що дозволяють змінювати базові програмні засоби під час експлуатації. Зміна змісту ППЗУ можна виконувати як безпосередньо в складі обчислювальної системи (така технологія називається флеш - технологією), так і поза нею, на спеціальних пристроях, званих программаторами.
Комплект програм, що знаходяться в ПЗУ утворюють систему введення / виведення (BIOS). Основне призначення програм цього пакета - перевірка складу і працездатності комп'ютерної системи і забезпечення взаємодії з клавіатурою, монітором, жорстким диском і дисководами гнучких дискет і CD-ROM.
Програми, що входять в BIOS дозволяють спостерігати на екрані діагностичні повідомлення, що супроводжують запуск комп'ютера, а також втручатися в хід запуску з допомогою клавіатури.
На наступному рівні знаходяться комплекси програм, що здійснюють інтерфейсні функції (посередницькі між людиною і комп'ютером, апаратним та програмним забезпеченням, між одночасно працюють програмами), тобто розподіл різних ресурсів комп'ютера. Програми цього рівня називаються системними. Будь-які призначені для користувача програми запускаються під управлінням системних програм, званих операційними системами.
Наступний рівень - системне ПО. Програми цього рівня, звані утилітами, виконують різні допоміжні функції. Це можуть бути ремонтні або діагностичні програми, які використовуються при обслуговуванні різних пристроїв, тестові програми, що представляють комплекс програм технічного обслуговування, архіватори, антивіруси і т.п. Службові програми, як правило, працюють під управлінням операційної системи. У деяких класифікаціях системний і службовий рівні об'єднуються в один клас - системного ПО.
Інструментальне ПЗ представляє комплекс програм для створення інших програм. Програми інструментального ПО управляються системними програмами.
Прикладне програмне забезпечення - найбільший за обсягом клас програм. Це програми кінцевого користувача, за допомогою яких на даному робочому місці виконуються конкретні завдання. Спектр цих завдань дуже широкий - від виробничих до творчих і розважально - навчальних. ППО також управляється системними програмами, і має більш високий рівень.
1.1.3. Цілі і завдання курсу "Інформатика"
Головна функція інформатики - розробка методів і засобів перетворення інформації і їх використання технологічного процесу переробки інформації.
Завдання інформатики полягають у наступному:
Дослідження інформаційних процесів будь-якої природи;
Розробка інформаційної техніки і створення новітніх технологій переробки інформації на базі отриманих результатів досліджень інформаційних процесів;
Рішення наукових і інженерних проблем створення, впровадження та забезпечення ефективного використання комп'ютерної техніки і технології у всіх сферах суспільного життя.
Інформатика існує не сама по собі, а є комплексною науково - технічної дисципліною, покликаної створювати нові інформаційні техніки і технології для вирішення проблем в інших областях. Особливо слід виділити в інформатиці методи математичного моделювання та методи розпізнавання образів, практична реалізація яких стала можливою завдяки досягненням комп'ютерної техніки.
Комплекс індустрії інформатики стане провідним в інформаційному суспільстві. Тенденція до все більшої інформатизації суспільства в істотному ступені залежить від прогресу інформатики як єдності науки, техніки і виробництва.
Питання для самоконтролю
1. Як виникла розвивалася наука «Інформатика»?
2. Опишіть структуру інформатики.
3. Які головна функція і завдання інформатики?