Материал: Информатика Лекции 27.03.02

МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

(ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»)

______________________________________________________________________________

Факультет информационных технологий и систем управления

Кафедра информационных технологий и вычислительных систем

Курс лекций по дисциплине «Информатика».

27.03.02 «Управление качеством» Очная форма обучения

1 курс, 1 и 2 семестры

Разработчик: доцент кафедры ИТиВС

Носовицкий В.Б.

Раздел 1. Информатика как область интеграции знаний. Лекции 1-4.

Тема 1. Предмет и задачи информатики. Понятие информации

Понятие об информатике и информации.

Информация - это любые сведения об объектах или событиях реального мира, которые подвергаются хранению, передаче или преобразованию. Информация, которая пригодна к внесению в память вычислительной системы, называется данными.

Информатика - это наука о методах и средствах обработки информации и решении разнообразных задач при помощи компьютера.

До 80-х годов XX века информатика часто смешивалась с кибернетикой. В настоящее время существует четкое различие между этими науками. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач у кибернетики и информатики одни и те же — электронные вычислительные машины.

Количество введенной в ЭВМ информации измеряется ее «длиной», которая выражена в двоичных знаках или битах (binary - двоичный). В одном бите информации может содержаться 0 или 1. Бит является минимальной единицей информации, но он не имеет адреса. Минимальной адресуемой единицей информации является байт - последовательность из 8 стоящих рядом битов.

Объем памяти также измеряется в килобайтах (1 Кбайт = 210 байт = 1024 байта), мегабайтах (1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт = 1048576 байт), гигабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт = 1073741824 байт).

Эти единицы измерения количества информации используются для характеристики емкости запоминающих устройств, то есть количества информации, которое может храниться в памяти ЭВМ одновременно.

Архитектура ЭВМ. Концепция фон Неймана.

Под аппаратным обеспечением ЭВМ понимается комплекс технических средств, предназначенных для обработки информации.

В 1945 г. американский ученый Джон фон Нейман опубликовал «Предварительный доклад о машине EDVAC», в котором описывалась сама машина и ее логические свойства. Описанная Нейманом архитектура компьютера получила название архитектуры фон Неймана, и она была положена в основу всех последующих моделей

компьютеров, а сформулированные им логические свойства стали называться принципами фон Неймана.

Принципы фон Неймана:

1. Любая ЭВМ должна содержать обязательный набор блоков для выполнения:

- ввода информации извне;

ее хранения;

ее преобразования;

ее вывода в доступном для человека виде.

2.Машина должна работать с двоичными числами.

Процессор

ПЗУ ВЗУ ОЗУ

Запоминающие устройства

Все действия над данными выполняются в арифметикологическом устройстве (АЛУ) процессора. Устройство управления (УУ) процессора отвечает за выполнение программы и синхронизацию работы всех устройств ЭВМ.

Из всех запоминающих устройств существует одно, которое хранит информацию, необходимую процессору для работы в данный момент времени. Это устройство называется оперативной памятью или оперативным запоминающим устройством (RAM - random access memory). ОЗУ является энергозависимым устройством, то есть вся находящаяся там информация в момент выключения компьютера пропадает.

Как правило, процессор использует информацию, которая постоянно хранится в других запоминающих устройствах - внешних, так что при очистке ОЗУ исчезает только копия информации, предварительно скопированная туда из внешних запоминающих устройств. Но в тех случаях, когда информация попала в ОЗУ с устройств ввода, она может пропасть, если до выключения компьютера не сохранить ее специальным образом в каком-нибудь из ВЗУ. Одно такое устройство - жесткий диск, - физически находится внутри системного блока ЭВМ. Большая часть самой важной для нормальной работы ЭВМ программы - операционной системы, - также постоянно находится во внешнем запоминающем устройстве. Но часть операционной системы - базовая система ввода-вывода (BIOS)- находится в еще одном запоминающем устройстве - постоянном (ROM

-read only memory).

Впостоянном запоминающем устройстве хранится программа

тестирования устройств ЭВМ и программа начальной загрузки машины. Информация закладывается в ПЗУ при изготовлении компьютера, и, как правило, не может быть изменена.

Устройства ввода-вывода часто называют периферийными устройствами ЭВМ, так как они (монитор, клавиатура, принтер и т.д.) могут находиться на довольно существенном расстоянии от самого компьютера (процессора). Более того, существуют даже специальные терминальные сети, в которые входит один мощный компьютер и большое число периферийных устройств (терминалов).

Под устройствами ввода-вывода принято понимать приспособления, способные приводить информацию, которая ранее не находилась в компьютере, к компьютерному виду, или производить обратную операцию. В этом смысле дисковод, модем (модулятор - демодулятор) и т.д. к устройствам ввода-вывода не относятся.

К устройствам ввода принято относить клавиатуру, мышь, световое перо, трекбол, джойстик, планшет, микрофон. Кроме того, существуют специальные экраны, при касании которых пальцем в компьютер вводится соответствующая информация. К устройствам вывода относятся монитор, принтер, графопостроитель, динамики.

Тема 2. Меры информации

В современной информатике различают синтаксическую, семантическую и прагматическую меры информации.

Синтаксическая мера количества информации оперирует обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. Для измерения информации на синтаксическом уровне вводятся два параметра: объём информации и количество информации.

Факт получения информации всегда связан с уменьшением разнообразия или неопределенности (энтропии) системы. Исходя из этого, количество информации в сообщении определяется как мера уменьшения неопределённости состояния данной системы после получения сообщения. При этом подходе под информацией понимается количественная величина исчезнувшей в ходе какого-либо процесса неопределенности.

отношением количества информации к объёму данных.

Для измерения смыслового содержания информации, то есть ее

количества на семантическом уровне, наиболее часто используется тезаурусный подход, когда содержащийся в принятом сообщении смысл оценивается путем соотнесения с тезаурусом получателя, его способностью понимать и усваивать поступившее сообщение.

Тезаурус – совокупность сведений, которыми располагает

(полноты) тезауруса Sp для восприятия такой информации. Максимальное количество семантической информации получатель

извлекает при согласовании ее смыслового содержания со своим тезаурусом (Sp = Sp opt). В этом случае поступающая информация понятная получателю и несет ему ранее неизвестные (отсутствующие в его тезаурусе) сведения, включаемые в дальнейшем в тезаурус.

Количество семантической информации в сообщении, то есть количество новых знаний, получаемых потребителем, является величиной относительной. Одно и то же сообщение может иметь смысловое содержание для компетентного пользователя и быть бессмысленным (семантический шум) для некомпетентного пользователя.

Относительной мерой количества семантической информации служит коэффициент содержательности, который определяется как отношение количества семантической информации к ее объему.

Прагматическая мера определяет полезность (ценность) информации для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями применения этой информации в той или иной системе.

А.А.Харкевич предложил принять за меру ценности информации количество информации, необходимое для достижения поставленной