Теоретические вопросы в прикладной информатике 1 курс инженерных вузов. информатика вопросы. Теоретические вопросы 1
 Скачать 329.76 Kb.
|
1 2 Теоретические вопросы 1 Что такое информатика? Её предмет и объект: Предметом информатики как научной дисциплины являются структура, свойства и закономерности информации, процессы ее сбора, переработки, хранения, поиска, распространения (передачи) и использования. Объектами информатики являются методы и средства, используемые для сбора, переработки, хранения, поиска и распространения (передачи) информации, а также особенности ее использования различными категориями потребителей. Дать определение информатике. Что изучает теоретическая информатика, прикладная информатика? Первоначально информатика понималась как наука, изучающая законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ), либо в более широком смысле, как общее понятие, охватывающее все виды человеческой деятельности, связанные с применением ЭВМ. В основе информатики лежит кибернетика — наука об управлении, связи и переработке информации в абстрактных информационных системах управления. Теоретическая информатика рассматривает все аспекты разработки автоматизированных информационных систем: их проектирования, создания и использования не только с формально-технической, но и содержательной стороны, а также комплекс экономического, политического и культурного воздействия на социальную динамику. В орбиту анализа теоретической информатики попадают и традиционные системы преобразования информации и распространения знаний: средства и системы массовой информации, система лекционной пропаганды, кино, театры, справочные службы и т.д. Но теоретическая информатика рассматривает их с определенной стороны — с позиций получения и использования ИР, форм и способов воздействия указанных систем на общественный прогресс, возможной их технологизации. Теоретическая информатика изучает ИР, законы его функционирования и использования как движущей силы социального прогресса, а также общие, фундаментальные проблемы ИТ как исторического феномена, выводящего общество на новую ступень развития. Теоретическая информатика изучает общие свойства, присущие всем многочисленным разновидностям конкретных ИТ, процессов и сред их протекания. Всем им характерны такие понятия, как носители информации, каналы связи, информационные контуры, сигналы, прямые и обратные связи, данные, сведения и т.д. Все они описываются такими характеристиками, как надежность, эффективность, релевантность, достоверность, информационный шум, избыточность и др. Все они делятся на различные фазы и подпроцессы: прием, кодирование, передача, декодирование, хранение, извлечение, отображение информации. Решающее значение для рождения теоретической информатики имеет появление ИТ высшего уровня, основанных на искусственном интеллекте (ИИ). Прикладная информатика изучает конкретные разновидности ИТ, которые формируются с помощью специальных ИС (управленческих, медицинских, обучающих, военных, криминалистических и др.). Очевидно, что такие ИТ, как, например, управление (АСУП, АСУТП), проектные разработки (САПР) или криминалистика, имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Разные операции и процедуры, различное оборудование, специализация критериев и показателей, разная степень замкнутости информационных контуров, даже разные информационные носители, т. е. разные информационные среды, — все это становится объектом изучения конкретных функциональных и отраслевых информатик. Так рождаются ветви прикладной информатики, обслуживающие создание проектирующих систем, экспертных систем, диагностических комплексов, управляющих и других функциональных систем. Возникли также отраслевые ветви информатики, обслуживающие информатизацию разных сфер социальной и экономической практики: промышленность, науку, медицину, связь и т.д. Поэтому наряду с теоретической информатикой развиваются ее конкретные ветви: экономическая информатика, медицинская информатика, военная информатика и др. Что такое информация? Определение информации. Понятие сигнала, сообщения, данных, знаний. Понятия «информация» (от лат.informatio- разъяснение, изложение) и «сообщение» в настоящее время неразрывно связаны между собой. Эти близкие по смыслу понятия сложны, и дать их точное определение через более простые нелегко. Информация - это совокупность сведений или данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах, то есть это совокупность знаний об окружающем нас мире. Передача и хранение информации осуществляется с помощью различных знаков (символов), которые позволяют представить её в некоторой форме. Сообщение это совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию. Передача сообщений (а, следовательно, и информации) на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя, например, бумаги или магнитной ленты или физического процесса, например, звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д. Сигнал это физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение. В качестве сигналов в настоящее время в основном используются электрические и оптические сигналы. В электронике сигналом может быть все - от компьютерных цифровых импульсов и до импульсов, модулированных радиоволнами УКВ-диапазона. Сигнал передаёт (развёртывает) сообщение во времени, то есть всегда является функцией времени. Сигналы формируются путём изменения тех или иных параметров физического носителя в соответствии с передаваемым сообщением. Сообщения могут быть функциями времени, например речь при передаче телефонных разговоров, температура или давление при передаче телеметрических данных, спектакль при передаче по телевидению и т.п. В других случаях сообщение не является функцией времени (например, текст телеграммы, неподвижное изображение и т.д.). Сигнал передаёт сообщение во времени. Следовательно, он всегда является функцией времени, даже если сообщение (например, неподвижное изображение) таковым не является. Дискретный или дискретный по уровню (амплитуде) сигнал - это сигнал, принимающий по величине (амплитуде) только определённые дискретные значения. Непрерывный или аналоговый сигнал это сигнал, который может принимать любые уровни значений в некотором интервале величин. Дискретный по времени сигнал это сигнал, заданный только в определённые моменты времени. Непрерывный по времени сигнал это сигнал, заданный на всей оси времени. Например, речь является сообщением непрерывным как по уровню, так и по времени, а датчик температуры, выдающий её значения через каждые 5 мин, служит источником сообщений, непрерывных по величине, но дискретных по времени Цифровой сигнал это дискретный сигнал по уровню и времени, причём число дискретных значений уровней у него конечно. Так как в этом случае уровни дискретного сигнала можно пронумеровать числами с конечным числом разрядов, то такой дискретный сигнал и называется цифровым. Информация и формы ее представления. Виды информации (в зависимости от формы ее возникновения, по способу передачи и восприятия). По способу восприятия информации человеком можно выделить визуальную (зрительную), аудиальную (звуковую), обонятельную (запахи) вкусовую, тактильную (осязательную), вестибулярную и мышечную информацию  Чем вызвана необходимость кодирования информации? Кодирование информации. Двоичный код. Единицы измерения количества информации (бит, байт, килобайт, мегабайт и т.д.). Перевод чисел из десятичной системы в двоичную и обратно. Для автоматизации работы с данными разных типов важно уметь представлять их в унифицированной форме. Для этого используется кодирование. Кодирование– это представление данных одного типа через данные другого типа. Естественные языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей с помощью речи. В качестве другого примера можно привести азбуку Морзе для передачи телеграфных сигналов, морскую флажковую азбуку. В вычислительной технике используется двоичное кодирование, основанное на представлении данных последовательностью из двух символов: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски digit или сокращенно bit (бит). Увеличивая на единицу количество разрядов, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе Кодировку текстовых символов (буквы, цифры, пунктуация) задают с помощью специальной таблицы - Набора Символов. Эта таблица сопоставляет каждому символу последовательность длиной в один/несколько символов другого алфавита. Символы в компьютере кодируются байтами. Всего используют кодировки трех типов - Асхи (ASCII), EBDCDIС, Юникод, ISO 646, различные Windows-кодировки Для информации существуют свои единицы измерения информации. Если рассматривать сообщения информации как последовательность знаков, то их можно представлять битами, а измерять в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах и петабайтах. Бит. Единицей измерения количества информации является бит – это наименьшая (элементарная) единица. 1бит – это количество информации, содержащейся в сообщении, которое вдвое уменьшает неопределенность знаний о чем-либо. Байт Байт – основная единица измерения количества информации. 1 символ – это 1 байт. 1 байт=8 битов 1 килобайт (Кб)=1024 байта =210 байтов 1 мегабайт (Мб)=1024 килобайта =210 килобайтов=220 байтов 1 гигабайт (Гб)=1024 мегабайта =210 мегабайтов=230 байтов 1 терабайт (Гб)=1024 гигабайта =210 гигабайтов=240 байтов Приставка КИЛО в информатике – это не 1000, а 1024 7. Кодирование текстовой информации. Для представления числовой информации используется двоичная система счисления. Принципы кодирования текстовой и графической информации. Кодирование текстовой информации: Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации (можно закодировать 256 символов). Каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичной код от 0 до 255. Обычно используется код ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Коды от 0 до 32 - специальные (управляющие) клавиши; от 33 до 127 - цифры, знаки и буквы латинского алфавита; от 128 до 255 - национальные алфавиты. В последнее время появился новый международный стандарт Unicode, который отводит на символ не один, а два байта – кодировка MS Windows&Office c 1997 г. (применяется, например, для кодирования иероглифов) Кодирование графической информации: Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих определенное количество точек (пикселей). Каждому элементу присваивается значение его цвета, т.е. код цвета (красный, зеленый, синий). Кодирование графической информации  Кодирование цветовой информации Один байт позволяет закодировать 256 различных значений и эта кодировка будет однозначно восприниматься компьютером. В число этих значений входят, как мы помним из этой статьи, русские и английские буквы (как заглавные, так и прописные), знаки препинания и специальные символы. Давайте теперь посмотрим с точки зрения компьютерной грамотности, как обстоит дело с кодированием цвета. Понятно, что если использовать один байт, то можно закодировать 256 различных цветов. Для рисованных изображений таких как, например, в мультфильмах «Ну, погоди!», «Карлсон, который живет на крыше» этого вполне хватит. Но маловато будет для качественных изображений живой природы и им подобных. Человеческий глаз вполне может различать десятки миллионов цветовых оттенков. Поэтому одного байта для кодирования цвета явно недостаточно. Возьмем два байта. Тогда получится, что двумя байтами можно закодировать 256×256=65536 различных цветов. Это ближе к тому, что мы видим на фотографиях и в журналах, но до таких цветов, как в живой природе, еще далеко. Теперь давайте попробуем для кодирования цвета одной точки взять 3 байта (то есть 24 бита). Тогда количество возможных цветов увеличится еще: 256x256x256=16.777.216 (примерно 16,5 миллионов). Результат получается по качеству, сравнимый с живой природой. Любой цвет можно представить в виде комбинации трех основных цветов: красного, зеленого и синего (цветовые составляющие). Способ разделения цвета на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Кодирование звуковой информации. 1 2 |