ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ Определение информации

Информатика - наука о законах и методах измерения (оценки) информации, хранения, переработки и передачи информации с применением математических и технических средств.

Основная теоретическая задача информатики заключается в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходят создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных сферах человеческой деятельности.

Прикладные задачи информатики заключаются в разработке более эффективных методов и средств осуществления информационных процессов, в определении способов оптимальной научной коммуникации с широким применением современных технических средств.

Научные исследования в области информатики ведутся в следующих направлениях: изучение основных научно-информационных процессов сбора, анализа, переработки, хранения, поиска и распространения научной информации; изучение истории и организации научно- информационной деятельности в различных отраслях и странах; определение оптимальных форм представления (записи) научной информации, изучение свойств и закономерностей документальных потоков; создание систем информационного поиска и информационного обслуживания; применение машинной техники для реализации информационных систем и разработка некоторых специальных технических средств.

Круг вопросов, относящихся к информатике, как науке о методах и средствах обработки информации и решения задач в электронных вычислительных машинах очень широк и объединяет различные стороны программирования и использования ЭВМ, а также методов их конструирования и разработки программного обеспечения. Широко известно, что вычислительная машина - это средство для автоматизации вычислений. Однако известно и другое: вычислительные машины используются широко для решения обширного круга задач в науке, технике, медицине, связи и т.д.

В "Словаре по кибернетике" термин "вычислительная машина" определяется следующим образом: Вычислительная машина - физическая система (устройство или комплекс устройств), предназначенная для механизации или автоматизации процесса алгоритмической обработки информации и вычислений.

процесс решения задачи на вычислительной машине проходит следующие этапы: ввод информации или установка исходных данных; переработка или преобразование введенной информации по заложенной в ЭВМ программе; определение результатов и вывод переработанной информации.

Таким образом, вычислительная машина получает информацию, запоминает ее, обрабатывает по заданным алгоритмам и направляет потребителю (пользователю) или передает в другие системы обработки.

Термин информация имеет множество определений. Прежде всего в широком смысле информация - это отражение реального мира; в узком смысле информация - это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

Информация - совокупность сведений (данных), воспринимаемых от окружающей среды (входная информация), выдаваемой в окружающую среду (выходная информация), либо сохраняемой внутри некоторой системы (внутренняя информация)

С практической точки зрения информация представляется в виде сообщения. Информационное сообщение связано с источником информации, приемником информации и каналом передачи.

Сообщение от источника к приемнику передается в материально- энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигнал и т.д.). Человек воспринимает сообщение посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. И в том и другом случае с приемом информации связано изменение во времени значений какой-либо величины, характеризующей состояние приемника.

В этом смысле информационное сообщение может быть представлено в виде функции X(t), характеризующей изменение во времени материально- энергетических параметров физической среды, в которой осуществляются информационные процессы.

Например, температура в интервале времени измерения может непрерывно изменяться от некоторого начального значения до некоторого конечного. При этом функция X(t) передает характер изменения температуры во времени.

В этом случае имеет место непрерывная или аналоговая информация, источником которой обычно являются различные природные объекты, объекты технологических производственных процессов и др.

Информационные сообщения, используемые человеком, чаще носят характер дискретных сообщений. Таковыми являются, например, сигналы тревоги, передаваемые посредством световых и звуковых сообщений.

Представление информации в ЭВМ

Объектом передачи и преобразования в ЭВМ является дискретная информация. Для представления ее применяется так называемый алфавитный способ, основой которого является использование фиксированного конечного набора символов любой природы, называемого алфавитом.

Примерами таких алфавитов могут служить алфавиты естественных человеческих языков, совокупность десятичных цифр, любая другая упорядоченная совокупность знаков. Символы из набора алфавита называются буквами, а любая конечная последовательность букв - словом в этом алфавите. При этом не требуется, чтобы слово обязательно имело языковое смысловое значение.

Все процессы, происходящие в вычислительной системе, связаны непосредственно с различными физическими носителями информационных сообщений (носитель данных), а все узлы и блоки этой системы являются физической средой, в которой осуществляются информационные процессы

Для ввода в ЭВМ информация об условиях задачи и методе ее решения должна быть перенесена на специальный носитель, с которого она воспринимается ЭВМ.

В качестве такого носителя ранее использовались специальные бумажные карты (перфокарты) или ленты (перфоленты), на которые буквы, цифры, другие символы наносились с помощью специальной системы знаков, например совокупности пробитых и не пробитых позиций. В настоящее время в качестве носителя применяется магнитная лента, гибкие диски (дискеты), жесткие диски (винчестеры).

Для нанесения информации используется набор из двух знаков, каждый из которых представляется участком поверхности носителя различной намагниченности. Носителями информации являются также компакт-диски, информация на которых кодируется посредством чередования отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска. При промышленном производстве компакт-дисков эта подложка выполняется из алюминия, а не отражающие свет участки делаются с помощью продавливания углублений в подложке специальной формой. При единичном производстве компакт-дисков подложка выполняется из золота, а нанесение информации на нее осуществляется лучом лазера. Носителем информации в электронных блоках ЭВМ, ведущих ее обработку, является электрический сигнал, у которого меняется какой-либо параметр (частота, амплитуда).

В процессе ввода, хранения, вывода и обработки информации в ЭВМ осуществляется неоднократное ее преобразование из одной формы представления в другую. При этом с каждой из используемых форм представления информации связаны различные алфавиты. Процесс преобразования информации часто требует представлять буквы одного алфавита средствами (буквами, словами) другого алфавита. Такое представление называется кодированием.

Декодированием называется процесс обратного преобразования информации относительно ранее выполненного кодирования.

Для представления информации в ЭВМ преимущественное распространение получило двоичное кодирование, при котором символы вводимой в ЭВМ информации представляются средствами двоичного алфавита, состоящего из двух букв. В дальнейшем в качестве этих букв будут использоваться символы 0 и 1.

Двоичный алфавит по числу входящих в него символов является минимальным, поэтому при двоичном кодировании алфавита, включающего большее число букв, каждой букве ставится в соответствие последовательность нескольких двоичных знаков или двоичное слово. Такие последовательности называют кодовыми комбинациями.

Полный набор кодовых комбинаций, соответствующих двоичному представлению всех букв кодируемого алфавита, называется кодом.

Различают коды равномерные и неравномерные. Кодовые комбинации равномерных двоичных кодов содержат одинаковое число двоичных знаков, неравномерных - не одинаковое.

В вычислительной технике используются обычно равномерные коды, кодовые комбинации которых составляются последовательностью из восьми двоичных знаков. Такими являются, например, расширенный стандарт кодирования символов ASCII (American Standart Code for Information Interchange), модифицированная альтернативная кодировка ГОСТа, используемых в программах, работающих под управлением дисковой операционной системы (DOS) в компьютерах фирмы IBM.

Число символов, составляющих кодовую комбинацию, называется длиной кода. В отношении двоичных кодов наряду с термином длина кода используют термин разрядность кода.

Если разрядность кода обозначить через n, то легко убедиться в том, что полное число кодовых комбинаций такого кода будет равно 2^n. Для ASCII n=8, а полное число кодовых комбинаций составляет 256. Модификация кода ASCII позволяет кодировать символы кириллицы.

Количество введенной в ЭВМ информации измеряют величиной, выраженной в двоичных знаках или битах (англ. bit, от binary - двоичный и digit - знак). Бит - цифра 0 или 1.

Последовательность из восьми двоичных знаков, применяемая в используемых в вычислительной технике кодах для представления символов входных алфавитов получила название байта.

код символа хранится в одном байте, поэтому коды символов могут принимать значения от 0 до 255. Такие кодировки называются однобайтными, они позволяют использовать до 256 различных символов.

в настоящее время все большее распространение приобретает двухбайтная кодировка Unicode, в ней символы могут принимать значения от 0 до В этой кодировке имеются номера для практически всех применяемых символов (буквы алфавитов разных языков, математические, декоративные символы и т.д.

Используются и более крупные единицы количества информации: 1 Килобайт = 1024 байт; 1 Мегабайт = 1024 Килобайт; 1 Гигабайт = 1024 Мегабайт. Названные единицы измерения количества информации используются для характеристики емкости запоминающих устройств ЭВМ. Емкость запоминающих устройств определяется количеством информации, которое хранится в памяти одновременно.

Например, в состав оборудования ЭВМ фирмы IBM входят накопители на жестком диске емкостью от 500 до 800 Мбайт, могут быть установлены жесткие диски емкостью от 1 до 4 Гбайт. Персональные ЭВМ комплектуются также накопителями на гибких магнитных дисках емкостью 360 Кбайт, 1,2 Мбайта и 1,44 Мбайта.

Чтобы оценить порядок приведенных значений, определим, какой объем памяти необходим для хранения текста книги в 200 страниц, на каждой из которых размещены 50 строк по 50 символов. Простой подсчет числа символов в книге дает ответ на поставленный вопрос. Для хранения указанной книги необходимо запоминающее устройство емкостью байт. Переведем полученное значение в Кбайты: : 1024 = 488,2 Кбайт. Таким образом, книгу заданного объема можно разместить на гибком диске емкостью 1,2 Мбайт.