Στις αγγλόφωνες χώρες χρησιμοποιείται ο όρος πληροφορική - επιστήμη των υπολογιστών.

Η θεωρητική βάση της πληροφορικής είναι μια ομάδα θεμελιωδών επιστημών όπως: θεωρία πληροφοριών, θεωρία αλγορίθμων, μαθηματική λογική, θεωρία τυπικών γλωσσών και γραμματικών, συνδυαστική ανάλυση κ.λπ. Εκτός από αυτά, η επιστήμη των υπολογιστών περιλαμβάνει ενότητες όπως η αρχιτεκτονική υπολογιστών, τα λειτουργικά συστήματα, η θεωρία βάσεων δεδομένων, η τεχνολογία προγραμματισμού και πολλά άλλα. Σημαντικό για τον ορισμό της επιστήμης των υπολογιστών ως επιστήμης είναι ότι, αφενός, ασχολείται με τη μελέτη συσκευών και αρχών λειτουργίας της τεχνολογίας υπολογιστών και, αφετέρου, με τη συστηματοποίηση τεχνικών και μεθόδων εργασίας με προγράμματα που έλεγχο αυτής της τεχνολογίας.

Η τεχνολογία πληροφοριών είναι ένα σύνολο συγκεκριμένων εργαλείων υλικού και λογισμικού που χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση μιας ποικιλίας εργασιών επεξεργασίας πληροφοριών σε όλους τους τομείς της ζωής και των δραστηριοτήτων μας. Η τεχνολογία των πληροφοριών αναφέρεται μερικές φορές ως τεχνολογία υπολογιστών ή εφαρμοσμένη πληροφορική.

Πληροφορίες αναλογικές και ψηφιακές.

Ο όρος «πληροφορία» προέρχεται από τα λατινικά informatio, – εξήγηση, έκθεση, επίγνωση.

Οι πληροφορίες μπορούν να ταξινομηθούν με διαφορετικούς τρόπους και διαφορετικές επιστήμες το κάνουν με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, στη φιλοσοφία γίνεται διάκριση μεταξύ αντικειμενικής και υποκειμενικής πληροφορίας. Οι αντικειμενικές πληροφορίες αντικατοπτρίζουν τα φαινόμενα της φύσης και της ανθρώπινης κοινωνίας. Οι υποκειμενικές πληροφορίες δημιουργούνται από τους ανθρώπους και αντικατοπτρίζουν την άποψή τους για αντικειμενικά φαινόμενα.

Στην επιστήμη των υπολογιστών, οι αναλογικές και οι ψηφιακές πληροφορίες εξετάζονται χωριστά. Αυτό είναι σημαντικό, γιατί ένας άνθρωπος, χάρη στις αισθήσεις του, συνηθίζει να ασχολείται με αναλογικές πληροφορίες, ενώ η τεχνολογία των υπολογιστών, αντίθετα, λειτουργεί κυρίως με ψηφιακές πληροφορίες.

Ένα άτομο αντιλαμβάνεται πληροφορίες μέσω των αισθήσεων. Το φως, ο ήχος, η θερμότητα είναι ενεργειακά σήματα και η γεύση και η όσφρηση είναι αποτέλεσμα της έκθεσης σε χημικές ενώσεις, οι οποίες βασίζονται επίσης στην ενεργειακή φύση. Ένα άτομο βιώνει ενεργειακές επιπτώσεις συνεχώς και μπορεί να μην συναντήσει ποτέ τον ίδιο συνδυασμό δύο φορές. Δεν υπάρχουν δύο πανομοιότυπα πράσινα φύλλα σε ένα δέντρο και δύο απολύτως πανομοιότυποι ήχοι - αυτές είναι αναλογικές πληροφορίες. Εάν δίνετε αριθμούς σε διαφορετικά χρώματα και νότες σε διαφορετικούς ήχους, τότε οι αναλογικές πληροφορίες μπορούν να μετατραπούν σε ψηφιακές πληροφορίες.

Η μουσική, όταν ακούγεται, μεταφέρει αναλογικές πληροφορίες, αλλά όταν σημειώνεται, γίνεται ψηφιακή.

Η διαφορά μεταξύ των αναλογικών πληροφοριών και των ψηφιακών πληροφοριών είναι, πρώτα απ 'όλα, ότι οι αναλογικές πληροφορίες είναι συνεχείς, ενώ οι ψηφιακές πληροφορίες είναι διακριτές.

Οι ψηφιακές συσκευές περιλαμβάνουν προσωπικούς υπολογιστές - λειτουργούν με πληροφορίες που παρουσιάζονται σε ψηφιακή μορφή και οι συσκευές αναπαραγωγής μουσικής των συμπαγών δίσκων λέιζερ είναι επίσης ψηφιακές.

Κωδικοποίηση πληροφοριών.

Η κωδικοποίηση πληροφοριών είναι η διαδικασία σχηματισμού μιας ορισμένης αναπαράστασης πληροφοριών. .

Με μια στενότερη έννοια, ο όρος "κωδικοποίηση" συχνά κατανοείται ως η μετάβαση από μια μορφή παρουσίασης πληροφοριών σε μια άλλη, πιο βολική για αποθήκευση, μετάδοση ή επεξεργασία.

Ένας υπολογιστής μπορεί να επεξεργαστεί μόνο πληροφορίες που παρουσιάζονται σε αριθμητική μορφή. Όλες οι άλλες πληροφορίες (ήχοι, εικόνες, αναγνώσεις οργάνων κ.λπ.) πρέπει να μετατραπούν σε αριθμητική μορφή για επεξεργασία σε υπολογιστή. Για παράδειγμα, για την ποσοτικοποίηση του μουσικού ήχου, μπορεί κανείς να μετρήσει την ένταση του ήχου σε ορισμένες συχνότητες σε μικρά διαστήματα, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα κάθε μέτρησης σε αριθμητική μορφή. Με τη βοήθεια προγραμμάτων υπολογιστή, είναι δυνατό να μετατραπούν οι λαμβανόμενες πληροφορίες, για παράδειγμα, ήχοι "επικάλυψης" από διαφορετικές πηγές ο ένας πάνω στον άλλο.

Ομοίως, οι πληροφορίες κειμένου μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία σε υπολογιστή. Όταν εισάγεται σε έναν υπολογιστή, κάθε γράμμα κωδικοποιείται με έναν συγκεκριμένο αριθμό και όταν εξάγεται σε εξωτερικές συσκευές (οθόνη ή εκτύπωση), για ανθρώπινη αντίληψη, οι εικόνες των γραμμάτων δημιουργούνται χρησιμοποιώντας αυτούς τους αριθμούς. Η αντιστοιχία μεταξύ ενός συνόλου γραμμάτων και αριθμών ονομάζεται κωδικοποίηση χαρακτήρων.

Κατά κανόνα, όλοι οι αριθμοί στον υπολογιστή αντιπροσωπεύονται με μηδενικά και μονά (και όχι δέκα ψηφία, όπως συνηθίζεται για τους ανθρώπους). Με άλλα λόγια, οι υπολογιστές συνήθως λειτουργούν δυαδικά αριθμητικό σύστημα, αφού σε αυτή την περίπτωση οι συσκευές για την επεξεργασία τους είναι πολύ πιο απλές.

Μονάδες μέτρησης της πληροφορίας. Κομμάτι. Ψηφιόλεξη.

Το bit είναι η μικρότερη μονάδα αναπαράστασης πληροφοριών. Byte - η μικρότερη μονάδα επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών .

Επιλύοντας διάφορα προβλήματα, ένα άτομο χρησιμοποιεί πληροφορίες για τον κόσμο γύρω μας. Συχνά ακούγεται ότι ένα μήνυμα περιέχει λίγες πληροφορίες ή, αντίθετα, περιέχει εξαντλητικές πληροφορίες, ενώ διαφορετικά άτομα που λαμβάνουν το ίδιο μήνυμα (για παράδειγμα, αφού διαβάσουν ένα άρθρο σε μια εφημερίδα) εκτιμούν διαφορετικά την ποσότητα των πληροφοριών που περιέχονται σε αυτό. Αυτό σημαίνει ότι η γνώση των ανθρώπων για αυτά τα γεγονότα (φαινόμενα) πριν λάβουν το μήνυμα ήταν διαφορετική. Επομένως, ο όγκος των πληροφοριών σε ένα μήνυμα εξαρτάται από το πόσο νέο είναι το μήνυμα για τον παραλήπτη. Εάν, ως αποτέλεσμα της λήψης ενός μηνύματος, επιτευχθεί πλήρης σαφήνεια σε αυτό το ζήτημα (δηλαδή, η αβεβαιότητα εξαφανίζεται), λένε ότι έχουν ληφθεί ολοκληρωμένες πληροφορίες. Αυτό σημαίνει ότι δεν χρειάζονται πρόσθετες πληροφορίες για αυτό το θέμα. Αντίθετα, εάν μετά τη λήψη του μηνύματος η αβεβαιότητα παρέμενε ίδια (η αναφερόμενη πληροφορία είτε ήταν ήδη γνωστή είτε δεν ήταν σχετική), τότε δεν ελήφθη καμία πληροφορία (μηδενική πληροφορία).

Η ρίψη ενός νομίσματος και η παρακολούθηση του να πέφτει παρέχει ορισμένες πληροφορίες. Και οι δύο όψεις του νομίσματος είναι "ίσες", επομένως και οι δύο όψεις είναι εξίσου πιθανό να εμφανιστούν. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το συμβάν λέγεται ότι μεταφέρει πληροφορίες σε 1 bit. Αν βάλουμε δύο μπάλες διαφορετικών χρωμάτων σε μια τσάντα, τότε σχεδιάζοντας τυφλά μια μπάλα, θα πάρουμε και πληροφορίες για το χρώμα της μπάλας σε 1 bit.

Η μονάδα μέτρησης της πληροφορίας ονομάζεται bit (bit) - μια συντομογραφία για τις αγγλικές λέξεις δυαδικό ψηφίο, τι σημαίνει ένα δυαδικό ψηφίο.

Στην τεχνολογία υπολογιστών, ένα bit αντιστοιχεί στη φυσική κατάσταση του φορέα πληροφοριών: μαγνητισμένο - όχι μαγνητισμένο, υπάρχει μια τρύπα - δεν υπάρχει τρύπα. Σε αυτήν την περίπτωση, η μία κατάσταση συνήθως υποδηλώνεται με τον αριθμό 0 και η άλλη με τον αριθμό 1. Η επιλογή μίας από τις δύο πιθανές επιλογές σάς επιτρέπει επίσης να διακρίνετε τη λογική αλήθεια και το ψέμα. Μια ακολουθία bit μπορεί να κωδικοποιήσει κείμενο, εικόνα, ήχο ή οποιαδήποτε άλλη πληροφορία. Αυτή η μέθοδος παρουσίασης πληροφοριών ονομάζεται δυαδική κωδικοποίηση. (δυαδική κωδικοποίηση) .

Στην επιστήμη των υπολογιστών, χρησιμοποιείται συχνά μια ποσότητα που ονομάζεται byte και είναι ίση με 8 bit. Και αν το bit σας επιτρέπει να επιλέξετε μία από τις δύο δυνατές επιλογές, τότε το byte, αντίστοιχα, είναι 1 στα 256 (2 8). Μαζί με τα byte, χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μονάδες για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών:

1 KB (ένα kilobyte) = 2\up1210 byte = 1024 byte.

1 MB (ένα megabyte) = 2\up1210 KB = 1024 KB;

1 GB (ένα gigabyte) = 2\up1210 MB = 1024 MB.

Για παράδειγμα, ένα βιβλίο περιέχει 100 σελίδες. 35 γραμμές ανά σελίδα, 50 χαρακτήρες ανά γραμμή. Ο όγκος των πληροφοριών που περιέχονται στο βιβλίο υπολογίζεται ως εξής:

Η σελίδα περιέχει 35 × 50 = 1750 byte πληροφοριών. Ο όγκος όλων των πληροφοριών στο βιβλίο (σε διαφορετικές μονάδες):

1750 × 100 = 175.000 byte.

175.000 / 1024 = 170,8984 KB.

170,8984 / 1024 = 0,166893 MB.

Αρχείο. Μορφές αρχείων.

Ένα αρχείο είναι η μικρότερη μονάδα αποθήκευσης πληροφοριών που περιέχει μια ακολουθία byte και έχει ένα μοναδικό όνομα.

Ο κύριος σκοπός των αρχείων είναι η αποθήκευση πληροφοριών. Έχουν επίσης σχεδιαστεί για να μεταφέρουν δεδομένα από πρόγραμμα σε πρόγραμμα και από σύστημα σε σύστημα. Με άλλα λόγια, ένα αρχείο είναι μια αποθήκη σταθερών και κινητών δεδομένων. Ωστόσο, ένα αρχείο είναι κάτι περισσότερο από μια απλή αποθήκευση δεδομένων. Το αρχείο συνήθως έχει όνομα, χαρακτηριστικά, χρόνος τροποποίησης και χρόνος δημιουργίας.

Μια δομή αρχείου είναι ένα σύστημα για την αποθήκευση αρχείων σε μια συσκευή αποθήκευσης, όπως ένας δίσκος. Τα αρχεία οργανώνονται σε καταλόγους (μερικές φορές ονομάζονται κατάλογοι ή φάκελοι). Οποιοσδήποτε κατάλογος μπορεί να περιέχει έναν αυθαίρετο αριθμό υποκαταλόγων, καθένας από τους οποίους μπορεί να αποθηκεύει αρχεία και άλλους καταλόγους.

Ο τρόπος με τον οποίο τα δεδομένα οργανώνονται σε byte ονομάζεται μορφή αρχείου. .

Για να διαβάσετε ένα αρχείο, όπως ένα υπολογιστικό φύλλο, πρέπει να γνωρίζετε πώς τα byte αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς (τύπους, κείμενο) σε κάθε κελί. Για να διαβάσετε ένα αρχείο επεξεργασίας κειμένου, πρέπει να γνωρίζετε ποια byte αντιπροσωπεύουν χαρακτήρες και ποιες γραμματοσειρές ή πεδία και άλλες πληροφορίες.

Τα προγράμματα μπορούν να αποθηκεύουν δεδομένα σε ένα αρχείο με τρόπο που επιλέγει ο προγραμματιστής. Συχνά, ωστόσο, αναμένεται ότι τα αρχεία θα χρησιμοποιούνται από διαφορετικά προγράμματα, έτσι πολλά προγράμματα εφαρμογών υποστηρίζουν μερικές από τις πιο κοινές μορφές, έτσι ώστε άλλα προγράμματα να μπορούν να κατανοήσουν τα δεδομένα στο αρχείο. Οι εταιρείες λογισμικού (που θέλουν τα προγράμματά τους να γίνουν "πρότυπα") συχνά δημοσιεύουν πληροφορίες σχετικά με τις μορφές που δημιουργούν, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε άλλες εφαρμογές.

Όλα τα αρχεία μπορούν να χωριστούν υπό όρους σε δύο μέρη - κείμενο και δυαδικό.

Τα αρχεία κειμένου είναι ο πιο κοινός τύπος δεδομένων στον κόσμο των υπολογιστών. Ένα byte εκχωρείται πιο συχνά για την αποθήκευση κάθε χαρακτήρα και τα αρχεία κειμένου κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας ειδικούς πίνακες στους οποίους κάθε χαρακτήρας αντιστοιχεί σε έναν συγκεκριμένο αριθμό που δεν υπερβαίνει το 255. Ένα αρχείο για κωδικοποίηση που χρησιμοποιεί μόνο 127 πρώτους αριθμούς ονομάζεται ASCII- αρχείο (συντομογραφία του American Standard Code for Information Intercange - Αμερικανικός τυπικός κώδικας για ανταλλαγή πληροφοριών), αλλά ένα τέτοιο αρχείο δεν μπορεί να περιέχει άλλα γράμματα εκτός από τα λατινικά (συμπεριλαμβανομένων των ρωσικών). Τα περισσότερα εθνικά αλφάβητα μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας έναν πίνακα οκτώ bit. Για τη ρωσική γλώσσα, τρεις κωδικοποιήσεις είναι σήμερα οι πιο δημοφιλείς: Koi8-R, Windows-1251 και η λεγόμενη εναλλακτική (alt) κωδικοποίηση.

Γλώσσες όπως τα κινέζικα περιέχουν σημαντικά περισσότερους από 256 χαρακτήρες, επομένως χρησιμοποιούνται πολλαπλά byte για την κωδικοποίηση κάθε χαρακτήρα. Για εξοικονόμηση χώρου, χρησιμοποιείται συχνά το ακόλουθο τέχνασμα: ορισμένοι χαρακτήρες κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας ένα byte, ενώ άλλοι χρησιμοποιούν δύο ή περισσότερα byte. Μια προσπάθεια γενίκευσης αυτής της προσέγγισης είναι το πρότυπο Unicode, το οποίο χρησιμοποιεί μια σειρά αριθμών από το μηδέν έως το 65.536 για την κωδικοποίηση χαρακτήρων. Ένα τόσο μεγάλο εύρος επιτρέπει στα σύμβολα μιας γλώσσας οποιασδήποτε γωνιάς του πλανήτη να αναπαρασταθούν αριθμητικά.

Αλλά τα αρχεία καθαρού κειμένου γίνονται όλο και πιο σπάνια. Τα έγγραφα συχνά περιέχουν εικόνες και διαγράμματα και χρησιμοποιούνται διάφορες γραμματοσειρές. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται μορφές που είναι διάφοροι συνδυασμοί κειμένου, γραφικών και άλλων μορφών δεδομένων.

Τα δυαδικά αρχεία, σε αντίθεση με τα αρχεία κειμένου, δεν είναι τόσο εύκολο να προβληθούν και συνήθως δεν περιέχουν γνωστές λέξεις - μόνο πολλούς σκοτεινούς χαρακτήρες. Αυτά τα αρχεία δεν προορίζονται για άμεση ανάγνωση από τον άνθρωπο. Παραδείγματα δυαδικών αρχείων είναι εκτελέσιμα προγράμματα και αρχεία γραφικών.

Παραδείγματα δυαδικής κωδικοποίησης πληροφοριών.

Μεταξύ της ποικιλίας των πληροφοριών που υποβάλλονται σε επεξεργασία σε έναν υπολογιστή, σημαντικό μέρος είναι οι αριθμητικές, κειμενικές, γραφικές και ηχητικές πληροφορίες. Ας εξοικειωθούμε με μερικούς τρόπους κωδικοποίησης αυτού του τύπου πληροφοριών σε έναν υπολογιστή.

Κωδικοποίηση αριθμών.

Υπάρχουν δύο βασικές μορφές για την αναπαράσταση αριθμών στη μνήμη του υπολογιστή. Ένα από αυτά χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση ακεραίων αριθμών, το δεύτερο (η λεγόμενη αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής ενός αριθμού) χρησιμοποιείται για να καθορίσει ένα συγκεκριμένο υποσύνολο πραγματικών αριθμών.

Το σύνολο των ακεραίων που μπορούν να αναπαρασταθούν στη μνήμη του υπολογιστή είναι περιορισμένο. Το εύρος τιμών εξαρτάται από το μέγεθος της περιοχής μνήμης που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των αριθμών. ΣΤΟ κ-Το κελί bit μπορεί να αποθηκεύσει 2 κδιαφορετικές τιμές ακεραίων .

Για να λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού ακέραιου αριθμού Ναποθηκευμένο σε κ-bit μηχανική λέξη, χρειάζεστε:

1) μεταφράστε τον αριθμό N στο δυαδικό σύστημα αριθμών.

2) το αποτέλεσμα που προκύπτει συμπληρώνεται στα αριστερά με ασήμαντα μηδενικά μέχρι k ψηφία.

Για παράδειγμα, για να λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση του ακέραιου αριθμού 1607 σε ένα κελί 2 byte, ο αριθμός μετατρέπεται σε δυαδικό: 1607 10 = 11001000111 2 . Η εσωτερική αναπαράσταση αυτού του αριθμού στο κελί είναι: 0000 0110 0100 0111.

Για να γράψετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού (–N), χρειάζεστε:

1) λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού αριθμού Ν;

2) λάβετε τον κωδικό επιστροφής αυτού του αριθμού, αντικαθιστώντας το 0 με το 1 και το 1 με το 0.

3) προσθέστε 1 στον αριθμό που λάβατε.

Η εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου είναι -1607. Χρησιμοποιώντας το αποτέλεσμα του προηγούμενου παραδείγματος, η εσωτερική αναπαράσταση του θετικού αριθμού 1607 γράφεται: 0000 0110 0100 0111. Ο αντίστροφος κωδικός προκύπτει με αντιστροφή: 1111 1001 1011 1000. Προστίθεται ένα: 1111 1001 είναι αυτό το εσωτερικό - 101 δυαδική αναπαράσταση του αριθμού -1607.

Η μορφή κινητής υποδιαστολής χρησιμοποιεί μια αναπαράσταση πραγματικού αριθμού Rως προϊόν της μάντισσας Μμε βάση το αριθμητικό σύστημα nσε κάποιο βαθμό Π, η οποία ονομάζεται παραγγελία: R=m * np.

Η αναπαράσταση ενός αριθμού σε μορφή κινητής υποδιαστολής είναι διφορούμενη. Για παράδειγμα, ισχύουν οι ακόλουθες ισότητες:

12,345 \u003d 0,0012345 × 10 4 \u003d 1234,5 × 10 -2 \u003d 0,12345 × 10 2

Τις περισσότερες φορές, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν μια κανονικοποιημένη αναπαράσταση ενός αριθμού σε μορφή κινητής υποδιαστολής. Η μάντισσα σε αυτήν την αναπαράσταση πρέπει να ικανοποιεί την προϋπόθεση:

0,1 p J ΜΠ . Με άλλα λόγια, η μάντισσα είναι μικρότερη από 1 και το πρώτο σημαντικό ψηφίο δεν είναι μηδέν ( Πείναι η βάση του συστήματος αριθμών).

Στη μνήμη του υπολογιστή, το mantissa αντιπροσωπεύεται ως ακέραιος αριθμός που περιέχει μόνο σημαντικά ψηφία (0 ακέραιοι και ένα κόμμα δεν αποθηκεύονται), έτσι για τον αριθμό 12.345, ο αριθμός 12.345 θα αποθηκευτεί στο κελί μνήμης που έχει εκχωρηθεί για την αποθήκευση του mantissa. επαναφέρετε μοναδικά τον αρχικό αριθμό, μένει μόνο να τον αποθηκεύσετε στη σειρά, σε αυτό το παράδειγμα είναι 2.

Κωδικοποίηση κειμένου.

Το σύνολο των χαρακτήρων που χρησιμοποιούνται για τη σύνταξη κειμένου ονομάζεται αλφάβητο. Ο αριθμός των χαρακτήρων σε ένα αλφάβητο ονομάζεται καρδινάλιό του.

Για την αναπαράσταση πληροφοριών κειμένου σε έναν υπολογιστή, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα αλφάβητο χωρητικότητας 256 χαρακτήρων. Ένας χαρακτήρας από ένα τέτοιο αλφάβητο φέρει 8 bit πληροφοριών, από 2 8 \u003d 256. Αλλά 8 bit αποτελούν ένα byte, επομένως, ο δυαδικός κώδικας κάθε χαρακτήρα καταλαμβάνει 1 byte μνήμης υπολογιστή.

Όλοι οι χαρακτήρες ενός τέτοιου αλφαβήτου αριθμούνται από το 0 έως το 255 και κάθε αριθμός αντιστοιχεί σε έναν δυαδικό κωδικό 8 bit από το 00000000 έως το 11111111. Αυτός ο κωδικός είναι ο τακτικός αριθμός του χαρακτήρα στο δυαδικό σύστημα αριθμών.

Για διαφορετικούς τύπους υπολογιστών και λειτουργικών συστημάτων, χρησιμοποιούνται διαφορετικοί πίνακες κωδικοποίησης, οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη σειρά με την οποία τοποθετούνται οι αλφαβητικοί χαρακτήρες στον πίνακα κωδικοποίησης. Ο ήδη αναφερόμενος πίνακας κωδικοποίησης ASCII είναι το διεθνές πρότυπο για προσωπικούς υπολογιστές.

Η αρχή της διαδοχικής κωδικοποίησης αλφαβήτου είναι ότι στον πίνακα κωδικών ASCII, τα λατινικά γράμματα (κεφαλαία και πεζά) είναι ταξινομημένα με αλφαβητική σειρά. Η διάταξη των αριθμών ταξινομείται επίσης με αύξουσα σειρά τιμών.

Μόνο οι πρώτοι 128 χαρακτήρες είναι τυπικοί σε αυτόν τον πίνακα, δηλαδή χαρακτήρες με αριθμούς από το μηδέν (δυαδικός κωδικός 00000000) έως το 127 (01111111). Αυτό περιλαμβάνει γράμματα του λατινικού αλφαβήτου, αριθμούς, σημεία στίξης, αγκύλες και ορισμένα άλλα σύμβολα. Οι υπόλοιποι 128 κωδικοί, που ξεκινούν με 128 (δυαδικός κωδικός 10000000) και τελειώνουν με 255 (11111111), χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση γραμμάτων των εθνικών αλφαβήτων, ψευδογραφικών και επιστημονικών συμβόλων.

Κωδικοποίηση γραφικών πληροφοριών.

Η μνήμη βίντεο περιέχει δυαδικές πληροφορίες σχετικά με την εικόνα που εμφανίζεται στην οθόνη. Σχεδόν όλες οι εικόνες που δημιουργούνται, υποβάλλονται σε επεξεργασία ή προβάλλονται με χρήση υπολογιστή μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλα μέρη - ράστερ και διανυσματικά γραφικά.

Οι εικόνες ράστερ είναι ένα πλέγμα κουκκίδων ενός επιπέδου που ονομάζεται pixel (pixel, από το αγγλικό στοιχείο εικόνας). Ο κώδικας pixel περιέχει πληροφορίες για το χρώμα του.

Για μια ασπρόμαυρη εικόνα (χωρίς ημίτονο), ένα εικονοστοιχείο μπορεί να λάβει μόνο δύο τιμές: λευκό και μαύρο (ανάβει - δεν ανάβει) και ένα bit μνήμης αρκεί για να το κωδικοποιήσει: 1 - λευκό, 0 - μαύρο.

Ένα pixel σε μια έγχρωμη οθόνη μπορεί να έχει διαφορετικά χρώματα, επομένως ένα bit ανά pixel δεν είναι αρκετό. Απαιτούνται δύο bit ανά pixel για την κωδικοποίηση μιας εικόνας 4 χρωμάτων, επειδή δύο bit μπορούν να λάβουν 4 διαφορετικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, αυτή η επιλογή χρωματικής κωδικοποίησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί: 00 - μαύρο, 10 - πράσινο, 01 - κόκκινο, 11 - καφέ.

Στις οθόνες RGB, όλη η ποικιλία των χρωμάτων λαμβάνεται συνδυάζοντας τα βασικά χρώματα - κόκκινο (Κόκκινο), πράσινο (Πράσινο), μπλε (Μπλε), από τα οποία μπορείτε να πάρετε 8 βασικούς συνδυασμούς:

Φυσικά, εάν έχετε τη δυνατότητα να ελέγχετε την ένταση (φωτεινότητα) της λάμψης των βασικών χρωμάτων, τότε ο αριθμός των διαφορετικών επιλογών για τους συνδυασμούς τους, δημιουργώντας διάφορες αποχρώσεις, αυξάνεται. Αριθμός διαφορετικών χρωμάτων - Προς τηνκαι τον αριθμό των bit για την κωδικοποίησή τους - Νδιασυνδέονται με έναν απλό τύπο: 2 Ν = Προς την.

Σε αντίθεση με τα γραφικά ράστερ διανυσματική εικόνα σε στρώσεις. Κάθε στοιχείο μιας διανυσματικής εικόνας - μια γραμμή, ένα ορθογώνιο, ένας κύκλος ή ένα κομμάτι κειμένου - βρίσκεται στο δικό του στρώμα, τα εικονοστοιχεία του οποίου ορίζονται ανεξάρτητα από άλλα επίπεδα. Κάθε στοιχείο μιας διανυσματικής εικόνας είναι ένα αντικείμενο που περιγράφεται χρησιμοποιώντας μια ειδική γλώσσα (μαθηματικές εξισώσεις γραμμών, τόξων, κύκλων κ.λπ.) Τα σύνθετα αντικείμενα (σπασμένες γραμμές, διάφορα γεωμετρικά σχήματα) αναπαρίστανται ως ένα σύνολο στοιχειωδών γραφικών αντικειμένων.

Τα αντικείμενα διανυσματικών εικόνων, σε αντίθεση με τα γραφικά ράστερ, μπορούν να αλλάξουν το μέγεθός τους χωρίς να χάσουν την ποιότητα (η κοκκοποίηση αυξάνεται όταν μια εικόνα ράστερ μεγεθύνεται).

Κωδικοποίηση ήχου.

Γνωρίζουμε από τη φυσική αυτόν τον ήχο είναι δονήσεις αέρα. Εάν μετατρέψετε τον ήχο σε ηλεκτρικό σήμα (για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο), μπορείτε να δείτε μια τάση που αλλάζει ομαλά με την πάροδο του χρόνου. Για την επεξεργασία του υπολογιστή, ένα τέτοιο αναλογικό σήμα πρέπει με κάποιο τρόπο να μετατραπεί σε μια ακολουθία δυαδικών αριθμών.

Αυτό γίνεται, για παράδειγμα, έτσι - η τάση μετράται σε τακτά χρονικά διαστήματα και οι προκύπτουσες τιμές καταγράφονται στη μνήμη του υπολογιστή. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δειγματοληψία (ή ψηφιοποίηση) και η συσκευή που την εκτελεί ονομάζεται μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC).

Για να αναπαράγετε τον ήχο που κωδικοποιείται με αυτόν τον τρόπο, πρέπει να κάνετε την αντίστροφη μετατροπή (για αυτό, χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό). - DAC) και στη συνέχεια εξομαλύνετε το προκύπτον σήμα βήματος.

Όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός δειγματοληψίας και όσο περισσότερα bit εκχωρούνται για κάθε δείγμα, τόσο ακριβέστερα θα αναπαρασταθεί ο ήχος, αλλά θα αυξηθεί και το μέγεθος του αρχείου ήχου. Επομένως, ανάλογα με τη φύση του ήχου, τις απαιτήσεις για την ποιότητά του και την ποσότητα της μνήμης που καταλαμβάνεται, επιλέγονται ορισμένες συμβιβαστικές τιμές.

Η περιγραφόμενη μέθοδος κωδικοποίησης πληροφοριών ήχου είναι αρκετά καθολική, σας επιτρέπει να αναπαραστήσετε οποιονδήποτε ήχο και να τον μετατρέψετε με διάφορους τρόπους. Υπάρχουν όμως στιγμές που είναι πιο ωφέλιμο να ενεργείς διαφορετικά.

Ένας αρκετά συμπαγής τρόπος αναπαράστασης της μουσικής έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό - η μουσική σημειογραφία. Υποδεικνύει με ειδικά σύμβολα τι ύψος είναι ο ήχος, σε ποιο όργανο και πώς να παίξει. Στην πραγματικότητα, μπορεί να θεωρηθεί αλγόριθμος για έναν μουσικό, γραμμένος σε μια ειδική επίσημη γλώσσα. Το 1983, κορυφαίοι κατασκευαστές υπολογιστών και συνθεσάιζερ μουσικής ανέπτυξαν ένα πρότυπο που καθόριζε ένα τέτοιο σύστημα κωδικών. Λέγεται MIDI.

Φυσικά, ένα τέτοιο σύστημα κωδικοποίησης σάς επιτρέπει να ηχογραφείτε όχι κάθε ήχο, είναι κατάλληλο μόνο για οργανική μουσική. Αλλά έχει επίσης αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα: εξαιρετικά συμπαγής ηχογράφηση, φυσικότητα για έναν μουσικό (σχεδόν κάθε πρόγραμμα επεξεργασίας MIDI σας επιτρέπει να εργάζεστε με μουσική με τη μορφή συνηθισμένων νότων), ευκολία αλλαγής οργάνων, αλλαγή του ρυθμού και του κλειδιού της μελωδίας.

Υπάρχουν και άλλα, αμιγώς ηλεκτρονικά, μορφές εγγραφής μουσικής. Μεταξύ αυτών είναι η μορφή MP3, η οποία σας επιτρέπει να κωδικοποιείτε μουσική με πολύ υψηλή ποιότητα και συμπίεση, ενώ αντί για 18–20 μουσικές συνθέσεις, τοποθετούνται περίπου 200 σε ένα τυπικό CDROM. Ένα τραγούδι καταλαμβάνει περίπου 3,5 Mb, το οποίο επιτρέπει Είναι εύκολο για τους χρήστες του Διαδικτύου να ανταλλάσσουν μουσικές συνθέσεις.

Ο υπολογιστής είναι μια καθολική μηχανή πληροφοριών.

Ένας από τους κύριους σκοπούς ενός υπολογιστή είναι η επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών. Με την εμφάνιση των υπολογιστών, κατέστη δυνατή η λειτουργία με αδιανόητους μέχρι τώρα όγκους πληροφοριών. Βιβλιοθήκες που περιέχουν επιστημονική και φανταστική λογοτεχνία μετατρέπονται σε ηλεκτρονική μορφή. Στα παλιά αρχεία φωτογραφιών και ταινιών δίνεται νέα ζωή σε ψηφιακή μορφή.

Άννα Τσουγκάινοβα

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ (αγγλική πληροφορική), η επιστήμη της εξαγωγής πληροφοριών από μηνύματα, της δημιουργίας πόρων πληροφοριών, του προγραμματισμού της συμπεριφοράς μηχανών και άλλων οντοτήτων που σχετίζονται με την κατασκευή και τη χρήση περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων μοντελοποίησης, σχεδίασης, αλληλεπίδρασης, μάθησης, κ.λπ. Μελετά τις ιδιότητες της πληροφορίας, τις μεθόδους εξαγωγής της από μηνύματα και παρουσίασής της σε δεδομένη μορφή. ιδιότητες, μεθόδους και μέσα αλληλεπίδρασης πληροφοριών· ιδιότητες των πόρων πληροφοριών, μεθόδους και μέσα δημιουργίας, παρουσίασης, αποθήκευσης, συσσώρευσης, αναζήτησης, μεταφοράς και προστασίας τους· ιδιότητες, μεθόδους και μέσα κατασκευής και χρήσης προγραμματιζόμενων μηχανών και περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων.

Επιστημονική παραγωγή πληροφορικής

Η επιστημονική παραγωγή της πληροφορικής χρησιμεύει ως μεθοδολογική βάση για την κατασκευή ενός περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (Εικ. 1) που σχετίζονται με διάφορους τομείς δραστηριότητας.

Τα αποτελέσματα των μελετών οντοτήτων (που συνήθως ονομάζονται αντικείμενα στην επιστήμη) αντιπροσωπεύονται από τα συμβολικά ή/και φυσικά μοντέλα τους. Τα συμβολικά μοντέλα είναι περιγραφές της αποκτηθείσας γνώσης [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-modeling)], και τα φυσικά είναι πρωτότυπα των υπό μελέτη αντικειμένων, που αντικατοπτρίζουν τις ιδιότητες, τη συμπεριφορά τους κ.λπ. Το επιστημονικό αποτέλεσμα είναι ένα μοντέλο ενός συστήματος γνώσης (ή ένα στοιχείο ενός προηγουμένως καθορισμένου και δημοσιευμένου μοντέλου) που περιγράφει ένα σύνολο αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένου του υπό μελέτη αντικειμένου και των σχέσεων μεταξύ τους. Η περιγραφή του μοντέλου παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος σχεδιασμένου για αναγνώριση και ερμηνεία από την επιστημονική κοινότητα. Η τιμή του αποτελέσματος εξαρτάται από την προγνωστική ισχύ, την αναπαραγωγιμότητα και τη δυνατότητα εφαρμογής του μοντέλου, καθώς και από τις ιδιότητες του μηνύματος που περιέχει την περιγραφή του.

Παραδείγματα αποτελεσμάτων που έχουν διαδραματίσει εξαιρετικό ρόλο στη μεθοδολογική υποστήριξη της οικοδόμησης ενός περιβάλλοντος ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων μπορεί να είναι: το μοντέλο μιας ψηφιακής ηλεκτρονικής μηχανής που εφευρέθηκε από τον J. von Neumann με οδηγίες προγράμματος και δεδομένα αποθηκευμένα σε κοινόχρηστη μνήμη. γνωστό ως μοντέλο von Neumann] και αρχιτεκτονική von Neumann] ; που εφευρέθηκε από τον δημιουργό του Ιστού (βλ. Ο Παγκόσμιος Ιστός) Τ. Μπέρνερς ΛιΠρωτόκολλο HTTP (αγγλ. Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου - πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου), το οποίο είναι ένα πρωτόκολλο σε επίπεδο εφαρμογής που καθορίζει τους κανόνες για τη μεταφορά μηνυμάτων σε συστήματα υπερμέσων (βλ. Πολυμέσα) και ένα ομοιόμορφο αναγνωριστικό πόρων URI (eng. Uniform Resource Identifier), που έχει γίνει το πρότυπο για την καταγραφή μιας διεύθυνσης πόρου που δημοσιεύεται στο Διαδίκτυο. Δύσκολα βρίσκεις σήμερα (2017) πεδίο δραστηριότητας όπου δεν εφαρμόζονται τα επιστημονικά προϊόντα της πληροφορικής. Με βάση αυτό, δημιουργήθηκαν το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, ο Ιστός, οι μηχανές αναζήτησης, η τηλεφωνία IP, το Διαδίκτυο των πραγμάτων και άλλες υπηρεσίες Διαδικτύου (βλ. Διαδίκτυο). ψηφιακή εγγραφή ήχου, φωτογραφίας και βίντεο. συστήματα σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD). προσομοιωτές υπολογιστών και ρομπότ (βλ. Μοντελοποίηση υπολογιστή), ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας, συστήματα πλοήγησης, τρισδιάστατοι εκτυπωτές κ.λπ.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Η διαρκής διαμόρφωση της πληροφορικής συνοδεύεται από την ανάπτυξη του εννοιολογικού της μηχανισμού και την τελειοποίηση του αντικειμένου της έρευνας. Το 2006, δημιουργήθηκε μια νέα περιοχή έρευνας στο Ινστιτούτο Προβλημάτων Πληροφορικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (IPI RAS) - συμβολική μοντελοποίηση αυθαίρετων αντικειμένων σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής (συντομογραφία- Με συμβολική προσομοίωση ή s-simulation). Ένα από τα πρώτα επιστημονικά έργα σε αυτόν τον τομέα ήταν αφιερωμένο στη μεθοδολογία για την κατασκευή ενός συμβολικού μοντέλου του συστήματος γνώσης πληροφορικής σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής. . Στη θεωρία της συμβολικής μοντελοποίησης (s-modeling) που δημιουργήθηκε το 2009, προτάθηκε η επόμενη έκδοση του συμβολικού μοντέλου του πυρήνα του συστήματος εννοιών της επιστήμης των υπολογιστών, η οποία περιλαμβάνει τις ακόλουθες έννοιες.

Μήνυμα(Αγγλικό μήνυμα) θεωρείται ως ένα πεπερασμένο διατεταγμένο σύνολο συμβόλων (οπτικό, ακουστικό, κ.λπ., βλ. Σύμβολο στην επιστήμη των υπολογιστών) ή ο κώδικάς του (βλ. Κώδικας στην επιστήμη των υπολογιστών) που ικανοποιεί το πρωτόκολλο αλληλεπίδρασης μεταξύ της πηγής και του παραλήπτη. Η ύπαρξη ενός μηνύματος προϋποθέτει την ύπαρξη μιας πηγής μηνύματος, ενός παραλήπτη, ενός φορέα, ενός μέσου μετάδοσης, ενός μέσου παράδοσης και ενός πρωτοκόλλου για την αλληλεπίδραση μεταξύ της πηγής και του παραλήπτη. Στο περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (s-περιβάλλον), οι άνθρωποι με τη βοήθεια προγραμματιζόμενων μηχανών (s-machines) σχηματίζουν μηνύματα, παρουσιάζοντάς τα σε γλώσσες ερωτημάτων, προγραμματισμό κ.λπ. εκτελούν διάφορες μετατροπές (π.χ., από αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα, από μη συμπιεσμένο σε συμπιεσμένο και αντίστροφα, από μια μορφή αναπαράστασης εγγράφων σε μια άλλη). αναγνώριση, χρήση μηνυμάτων για τη δημιουργία νέων μηνυμάτων (προγράμματα, έγγραφα, κ.λπ.). ερμηνεύουν σε μοντέλα εννοιολογικών συστημάτων (τα οποία αποθηκεύονται στη μνήμη του διερμηνέα και με τη μορφή μηνυμάτων). ανταλλάσσουν μηνύματα χρησιμοποιώντας συστήματα κανόνων που εφαρμόζονται σε λογισμικό και υλικό (πρωτόκολλα δικτύου, βλ. παρακάτω). Δίκτυο υπολογιστών) αποθήκευση και συσσώρευση μηνυμάτων (δημιουργώντας ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες, εγκυκλοπαίδειες και άλλους πόρους πληροφοριών), λύνει τα προβλήματα αναζήτησης και προστασίας μηνυμάτων.

Διερμηνέας μηνυμάτωνμελετάται ως δημιουργός του μηνύματος εξόδου σύμφωνα με την είσοδο σύμφωνα με το δεδομένο σύστημα κανόνων ερμηνείας. Απαραίτητη προϋπόθεση για την κατασκευή ενός διερμηνέα μηνυμάτων είναι η ύπαρξη μοντέλων των γλωσσών εισόδου και εξόδου, καθώς και μοντέλων εννοιολογικών συστημάτων στα οποία θα πρέπει να ερμηνεύονται μηνύματα γραμμένα στις γλώσσες εισόδου και εξόδου.

Δεδομένα(eng. data) - ένα μήνυμα απαραίτητο για την επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος ή ενός συνόλου προβλημάτων, που παρουσιάζεται σε μορφή σχεδιασμένη για αναγνώριση, μετατροπή και ερμηνεία από τον λύτη (πρόγραμμα ή άτομο). Ένα άτομο αντιλαμβάνεται δεδομένα (κείμενο, εικόνες κ.λπ.) σε συμβολική μορφή, ενώ ένα πρόγραμμα υπολογιστή ή συσκευή υπολογιστή (smartphone, ψηφιακή κάμερα κ.λπ.) τα αντιλαμβάνεται σε κώδικα.

Πληροφορίες(Αγγλικές πληροφορίες) μελετάται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας του μηνύματος στο μοντέλο του συστήματος των εννοιών [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-προσομοίωση)]. Για να εξαγάγετε πληροφορίες από ένα μήνυμα, είναι απαραίτητο να παρουσιάζεται το ληφθέν μήνυμα σε μορφή που να αναγνωρίζεται και να ερμηνεύεται από τον παραλήπτη του μηνύματος. μοντέλα εννοιολογικών συστημάτων που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη του διερμηνέα, μεταξύ των οποίων είναι αυτό που είναι απαραίτητο για την ερμηνεία του ληφθέντος μηνύματος. μηχανισμοί αναζήτησης του απαραίτητου μοντέλου, ερμηνείας του μηνύματος, παρουσίασης του αποτελέσματος της ερμηνείας σε μορφή σχεδιασμένη για τον παραλήπτη (Εικ. 2).

Για παράδειγμα, το αποτέλεσμα της ερμηνείας του μηνύματος ma , που παρουσιάζεται στη γλώσσα a , που λαμβάνεται από τον μεταφραστή (άνθρωπο ή ρομπότ) με τη μορφή μηνύματος mb στη γλώσσα b , είναι οι πληροφορίες που εξάγονται από το μήνυμα ma .

Προγραμματιζόμενη εργασίαΤο (s-problem) θεωρείται ως ένα σύνολο (Formul , Rulsys , Alg , Prog ), όπου Formul είναι η δήλωση προβλήματος. Rulsys - ένα σύνολο συστημάτων υποχρεωτικών και προσανατολιστικών κανόνων για την επίλυση ενός προβλήματος, ευθυγραμμισμένα με τον τύπο. Το Alg είναι η ένωση συνόλων αλγορίθμων, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο από το Rulsys. Το Prog είναι η ένωση συνόλων προγραμμάτων, καθένα από τα οποία εκχωρείται σε ένα από τα στοιχεία του Alg . Κάθε στοιχείο από τα Rulsys , Alg και Prog πρέπει να έχει μια περιγραφή εφαρμογής. Οι περιγραφές της χρήσης των στοιχείων Rulsys περιλαμβάνουν την προδιαγραφή του τύπου λύσης προβλημάτων (αυτόνομη μηχανή s, συνεργασία δικτύου της μηχανής s, συνεργασία ανθρώπου-μηχανής, κ.λπ.), απαιτήσεις ασφάλειας πληροφοριών, κ.λπ. τρόποι λειτουργίας επίλυσης προβλημάτων ( αυτόματη τοπική, αυτόματη κατανομή, διαδραστική τοπική κ.λπ.), απαιτήσεις για το αποτέλεσμα που προκύπτει κ.λπ. Οι περιγραφές της εφαρμογής των προγραμμάτων περιλαμβάνουν δεδομένα για γλώσσες υλοποίησης, λειτουργικά συστήματα κ.λπ.

Αλγόριθμος– μια τυπική περιγραφή ενός πεπερασμένου συνόλου βημάτων για την επίλυση του προβλήματος, που αντιστοιχεί σε ένα από τα στοιχεία του Rulsys και επιτρέπει την αντιστοιχία ένας προς έναν με ένα δεδομένο σύνολο δεδομένων εισόδου στο προκύπτον σύνολο δεδομένων εξόδου.

Πρόγραμμα– ένας αλγόριθμος που υλοποιείται σε μια γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, μια γλώσσα προσανατολισμένη στη μηχανή ή/και σε ένα σύστημα οδηγιών μηχανής. Παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος που καθορίζει τη συμπεριφορά ενός λύτη προβλημάτων s-machine με δεδομένες ιδιότητες. Υπάρχει σε συμβολικές, κωδικοποιημένες και σηματοδοτικές ενσαρκώσεις, που συνδέονται με μεταφραστικές σχέσεις (βλ. Μεταγλωττιστής στην επιστήμη των υπολογιστών).

Σύμβολο(Αγγλικό σύμβολο) - υποκατάστατο ενός φυσικού ή επινοημένου αντικειμένου, που δηλώνει αυτό το αντικείμενο και αποτελεί στοιχείο ενός συγκεκριμένου συστήματος για την κατασκευή συμβολικών μηνυμάτων (κείμενα, μουσικές σημειώσεις κ.λπ.), σχεδιασμένο να γίνεται αντιληπτό από ένα άτομο ή ένα ρομπότ. Για παράδειγμα, το ρωσικό αλφάβητο είναι ένα σύστημα συμβόλων κειμένου. το γράμμα Α σε αυτό το σύστημα είναι ένα σύμβολο που αντικαθιστά τον αντίστοιχο ήχο από το σύστημα ηχητικών συμβόλων ομιλίας της ρωσικής γλώσσας. Το γράμμα A αντιστοιχεί σε ένα απτικό σύμβολο υφής (που γίνεται αντιληπτό με την αφή με τα δάχτυλα) σε ένα σύστημα ανταλλαγής μηνυμάτων κειμένου για τυφλούς, γνωστό ως Braille (βλ. Ανάγλυφη γραφή τυφλών). Το σύνολο των οπτικών, ακουστικών και άλλων συμβόλων που επιλέγονται για τη δημιουργία μηνυμάτων ενός συγκεκριμένου τύπου θεωρείται ως ένα σύνολο στοιχειωδών εποικοδομητικών αντικειμένων, καθένα από τα οποία είναι προικισμένο με ένα σύνολο χαρακτηριστικών και ένα σύνολο επιτρεπόμενων λειτουργιών. Η δημιουργία δομών από τα στοιχεία αυτού του συνόλου καθορίζεται από το σύστημα κανόνων για την κατασκευή συμβολικών μοντέλων [για περισσότερες λεπτομέρειες, δείτε το άρθρο Σύμβολο στην επιστήμη των υπολογιστών (s-symbol)].

Ο κώδικας(Αγγλικός κώδικας) - ένα υποκατάστατο ενός συμβόλου ή συμβολικού μηνύματος που χρησιμοποιείται για την αναπαράστασή τους σε υπολογιστές, smartphone και άλλες προγραμματιζόμενες μηχανές και έχει σχεδιαστεί για την κατασκευή, αποθήκευση, μετάδοση και ερμηνεία συμβολικών μηνυμάτων [για περισσότερες λεπτομέρειες, βλ. το άρθρο Code in computer science ( s-code)].

Σήμα(αγγλικό σήμα) είναι μια οπτική, ηχητική ή άλλη πρόσκρουση που γίνεται αντιληπτή από τις ανθρώπινες αισθήσεις ή τους αισθητήρες μηχανής ή η αναπαράσταση του κώδικα με τη μορφή συχνότητας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, συνθέσεων τιμών ηλεκτρικής τάσης ή άλλης, σχεδιασμένης να γίνεται αντιληπτή από το υλικό της μηχανής (για παράδειγμα, η κεντρική μονάδα επεξεργασίας ενός υπολογιστή, μικροεπεξεργαστήςπλοηγός αυτοκινήτου). Τα σύμβολα, οι κώδικες και τα σήματα διασυνδέονται με σχέσεις μετασχηματισμού. Σε κάθε σύμβολο και συμβολική κατασκευή, σχεδιασμένη για αντίληψη από έναν άνθρωπο ή ένα ρομπότ, μπορεί να αντιστοιχιστεί ένα προς ένα αντιστοιχία με κωδικούς σχεδιασμένους να τα χειρίζονται με τη βοήθεια λογισμικού και συσκευών υπολογιστή.

Εννοιολογικό μοντέλο συστήματος.Το μοντέλο S μειονεκτήματα ενός συστήματος εννοιών θεωρείται ως ένα ζεύγος (ConsSet , ConsRel ), όπου το ConsSet είναι ένα σύνολο εννοιών. Το ConsRel είναι μια οικογένεια σχέσεων που ορίζονται στο ConsSet. Ορισμός ενός συστήματος εννοιών - περιγραφή του μοντέλου του, συνοδευόμενη από ένδειξη του πεδίου εφαρμογής. Η περιγραφή παρουσιάζεται με τη μορφή μηνύματος σχεδιασμένου για ερμηνεία από τον παραλήπτη, παρουσίαση, αποθήκευση, διανομή, συσσώρευση και αναζήτηση στο περιβάλλον ανθρώπινης μηχανής της πνευματικής δραστηριότητας. Ένα σύστημα εννοιών που θεωρούνται οριστικές δεν πρέπει να περιλαμβάνει έννοιες που δεν έχουν ορισμούς (και ταυτόχρονα δεν σχετίζονται με έννοιες-αξιώματα). Καθορισμός του πεδίου εφαρμογής του μοντέλου - περιγραφή των τύπων ανταποκριτή (στον οποίο απευθύνεται ο ορισμός), ο στόχος στη διαδικασία επίτευξης του οποίου ο ορισμός έχει νόημα (κατηγορίες εργασιών στη μελέτη των οποίων ο ορισμός μπορεί να είναι χρήσιμος), το στάδιο στο οποίο είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί ο ορισμός (έννοια, μεθοδολογία λύσης κ.λπ.) δ.).

Μοντέλο συστήματος γνώσης.Η έννοια του «γνωρίζω» στο s-modeling [βλ. Συμβολική μοντελοποίηση(s-simulation)] ορίζεται ως η κατάσταση του δέκτη μηνύματος όταν το μήνυμα εξόδου που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ερμηνείας του μηνύματος εισόδου αναγνωρίζεται ως ήδη γνωστό και δεν απαιτεί αλλαγές στα μοντέλα των εννοιολογικών συστημάτων που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη του δέκτη μηνυμάτων. Η έννοια της "γνώσης" ορίζεται ως μια πολύπλοκη ικανότητα εξαγωγής πληροφοριών από μηνύματα που περιέχουν τις συνθήκες των εργασιών μιας συγκεκριμένης τάξης (αυτές μπορεί να είναι εργασίες αναγνώρισης προτύπων, μετάφραση από τη μια γλώσσα στην άλλη ή άλλες κατηγορίες εργασιών). Το μοντέλο S του συστήματος γνώσης θεωρείται ως μια τριάδα (Cons , Lang , Interp ), όπου το Cons είναι το s-μοντέλο του συστήματος έννοιας. Το Lang είναι το μοντέλο s του συνόλου των γλωσσών μηνυμάτων που ερμηνεύονται στα Μειονεκτήματα. Το Interp είναι το μοντέλο s της συλλογής διερμηνέων σχετικά με τα Μειονεκτήματα των μηνυμάτων που συντίθενται σε γλώσσες από το Lang.

Η ερμηνεία του μηνύματος στο μοντέλο Cons περιλαμβάνει:

1) κατασκευή ενός μηνύματος εξόδου (εξαγωγή πληροφοριών) σύμφωνα με ένα δεδομένο μήνυμα εισόδου (τα μηνύματα παρουσιάζονται σε γλώσσες από το σύνολο Lang).

2) ανάλυση του μηνύματος εξόδου (αν απαιτούνται αλλαγές στο μοντέλο Cons).

3) εάν απαιτείται, αλλάξτε το μοντέλο μειονεκτήματα. αν όχι, τέλος.

Για παράδειγμα, το κέντρο του εγκεφάλου ενός σύγχρονου συστήματος σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) είναι το σύστημα γνώσης. Η παραγωγικότητα του σχεδιασμού εξαρτάται από το πόσο καλά είναι κατασκευασμένο.

Προγραμματιζόμενο μηχάνημα(s-machine) είναι μια δομή λογισμικού και υλικού για την επίλυση προβλημάτων. Οι υπερυπολογιστές, οι μεγάλοι υπολογιστές, οι προσωπικοί υπολογιστές, οι φορητοί υπολογιστές, τα smartphone, οι πλοηγοί, οι ψηφιακές κάμερες και οι βιντεοκάμερες είναι όλα s-car. Τα πληκτρολόγια, τα ποντίκια, τα trackball, τα touchpad και άλλες συσκευές εισόδου είναι στοιχεία των s-machines που μετατρέπουν χαρακτήρες σε κωδικούς αποδεκτούς από τα προγράμματα οδήγησης (βλ. Πρόγραμμα οδήγησης στην επιστήμη των υπολογιστών) των αντίστοιχων συσκευών. Οθόνες προσωπικών υπολογιστών, οθόνες φορητών υπολογιστών, πλοηγοί κ.λπ. μετατρέπουν κωδικούς που δημιουργούνται από ελεγκτές βίντεο σε συμβολικές συνθέσεις σχεδιασμένες για το ανθρώπινο οπτικό κανάλι.

(s-environment) - ένας συνδυασμός δικτύων υπολογιστών και μεμονωμένων προγραμματιζόμενων μηχανών που χρησιμοποιούνται για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων. Μέσα ενημέρωσης διαφόρων τύπων δραστηριότητας. Το S-περιβάλλον πρέπει να παρέχει την αναπαράσταση ψηφιακών κωδικών συμβολικών μοντέλων και τον χειρισμό τέτοιων κωδικών με τη βοήθεια s-μηχανών. Στην καρδιά των σύγχρονων ψηφιακών τεχνολογιών επικοινωνίας, του σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή κ.λπ., υπάρχει μια ιδέα που είναι αξιοσημείωτη όσον αφορά τις συνέπειες της υλοποίησής της - να περιοριστεί όλη η συμβολική ποικιλομορφία σε ψηφιακούς κώδικες [και καθένας από αυτούς σε έναν μόνο κωδικό (έχουν ακόμη δυαδικό κώδικα)] και καθοδηγούν την εργασία με κωδικούς σε προγραμματιζόμενες μηχανές, συνδυασμένες σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων.

Αλληλεπίδραση πληροφοριών στο μέσο s(Εικ. 3) μελετάται ως ένα σύνολο διεπαφών όπως "άνθρωπος - άνθρωπος", "άνθρωπος - πρόγραμμα", "άνθρωπος - υλικό προγραμματιζόμενης μηχανής", "πρόγραμμα - πρόγραμμα", "πρόγραμμα - υλικό" (βλ. Διασύνδεση Λιμάνι στην επιστήμη των υπολογιστών). Ένα άτομο αντιλαμβάνεται αναλογικά σήματα εισόδου (φως, ήχος κ.λπ.) με τη βοήθεια οπτικών, ακουστικών και άλλων συσκευών εισόδου της βιονοημοσύνης (ένα βιολογικό σύστημα που διασφαλίζει τη λειτουργία της νόησης). Μετατρέπει τα σήματα που τον ενδιαφέρουν σε συμβολικές οπτικές, ακουστικές και άλλες κατασκευές που χρησιμοποιούνται στις διαδικασίες της σκέψης. Τα σήματα εξόδου της βιονοημοσύνης πραγματοποιούνται μέσω χειρονομιών (για παράδειγμα, που χρησιμοποιούνται κατά την είσοδο από το πληκτρολόγιο και το ποντίκι), ομιλία κ.λπ. . Η είσοδος και η έξοδος των προγραμμάτων είναι τα δεδομένα εισόδου και οι κωδικοί αποτελεσμάτων (βλ. Ο κώδικαςστην επιστήμη των υπολογιστών), και η είσοδος και η έξοδος του υλικού είναι σήματα. Τα αναλογικά σήματα εισόδου μετατρέπονται σε ψηφιακά σήματα χρησιμοποιώντας μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό(ADC), και η έξοδος από ψηφιακή σε αναλογική χρήση μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό(DAC).

Στο σύγχρονο (2017) s-περιβάλλον, τα φυσικά μέσα αντίληψης, επεξεργασίας και αποθήκευσης του ανθρώπινου σήματος συμπληρώνονται από επινοημένα: ψηφιακές φωτογραφικές και βιντεοκάμερες, smartphone, κ.λπ. Ένα πολύ γνωστό μέρος των τεχνολογιών αλληλεπίδρασης πληροφοριών αντιπροσωπεύεται από ταχέως αναπτυσσόμενα Υπηρεσίες Διαδικτύου. Χρησιμοποιείται για την αλληλεπίδραση με ανθρώπους ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ(Αγγλικά e-mail), διάφορα είδη σύνδεσης στο Διαδίκτυο [ Τηλεφωνία Διαδικτύου(IP-τηλεφωνία); για παράδειγμα, υλοποιείται στην υπηρεσία Skype Internet. messengers (Αγγλικά messenger - συνδεδεμένο)? για παράδειγμα, η υπηρεσία Internet Telegram), τα κοινωνικά δίκτυα (αγγλικά κοινωνικά δίκτυα) κ.λπ. Internet of things» χρησιμοποιούνται (βλ. Διαδίκτυο ).

Βασικές τάξεις εργασιών

Με βάση τη μελέτη ιδιοτήτων και προτύπων συμβολική μοντελοποίηση(s-simulation) ορίζονται οι ακόλουθες κατηγορίες βασικών προβλημάτων επιστήμης υπολογιστών.

Αναπαράσταση μοντέλων αυθαίρετων αντικειμένων, σχεδιασμένο για ανθρώπινη αντίληψη και προγραμματιζόμενες μηχανές, συνδέεται με την εφεύρεση γλωσσών μηνυμάτων που πληρούν ορισμένες απαιτήσεις. Αυτή η τάξη μελετά τα συστήματα συμβόλων και κωδικών που χρησιμοποιούνται σε γλώσσες προσανατολισμένες στον άνθρωπο και στη μηχανή, αντίστοιχα. Το πρώτο περιλαμβάνει γλώσσες προδιαγραφών, προγραμματισμού, ερωτήματα, το δεύτερο - συστήματα οδηγιών μηχανής. Αυτή η τάξη περιλαμβάνει επίσης εργασίες παρουσίασης δεδομένων. Περιλαμβάνει τα καθήκοντα αναπαράστασης μοντέλων εννοιολογικών συστημάτων στα οποία ερμηνεύονται τα μηνύματα. Στο ανώτατο επίπεδο της ιεραρχίας εργασιών αυτής της τάξης βρίσκεται η αναπαράσταση μοντέλων συστημάτων γνώσης.

Μετατροπή τύπων και μορφών αναπαράστασης συμβολικών μοντέλωνσας επιτρέπει να δημιουργήσετε αντιστοιχία μεταξύ μοντέλων. Οι εργασίες μετατροπής τύπων (για παράδειγμα, ομιλίας σε κείμενο και αντίστροφα) και φορμών (για παράδειγμα, αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα, μη συμπιεσμένο σε συμπιεσμένο και αντίστροφα, *.doc σε *.pdf) αποτελούν απαραίτητη προσθήκη στο καθήκοντα αναπαράστασης μοντέλων.

Αναγνώριση μηνύματοςσυνεπάγεται την ανάγκη παρουσίασης σε μορφή γνωστή στον παραλήπτη. Όταν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, για την αναγνώριση του μηνύματος, επιλύονται οι εργασίες αντιστοίχισης με μοντέλα μοντέλων ή αντιστοίχισης των ιδιοτήτων του αναγνωρισμένου μοντέλου με τις ιδιότητες μοντέλων μοντέλων. Για παράδειγμα, στο έργο της βιομετρικής ταυτοποίησης ενός ατόμου, τα βιομετρικά του δεδομένα (μήνυμα εισόδου) συγκρίνονται με ένα βιομετρικό δείγμα από τη βάση δεδομένων του βιομετρικού συστήματος.

Πρότυπο κτίριοεννοιολογικά συστήματα, συστήματα γνώσης, διερμηνείς μηνυμάτων σε μοντέλα συστημάτων εννοιών. μοντέλα εργασιών, τεχνολογίες προγραμματισμού, αλληλεπίδραση στο s-περιβάλλον. Αρχιτεκτονικά μοντέλα s-μηχανών, δίκτυα υπολογιστών, αρχιτεκτονικές προσανατολισμένες στις υπηρεσίες. μοντέλα μηνυμάτων και μέσα κατασκευής τους, έγγραφα και ροή εργασίας. Στο ανώτατο επίπεδο της ιεραρχίας αυτής της κατηγορίας βρίσκονται οι εργασίες κατασκευής μοντέλων s-περιβάλλοντος και τεχνολογιών συμβολικής μοντελοποίησης.

Ερμηνεία μηνύματος(εξαγωγή πληροφοριών) προϋποθέτει την ύπαρξη του ληφθέντος μηνύματος, το μοντέλο του συστήματος των εννοιών πάνω στο οποίο θα πρέπει να ερμηνευθεί και τον μηχανισμό ερμηνείας. Η επίλυση προβλημάτων στο περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής είναι η ερμηνεία των αρχικών δεδομένων (μηνύματος εισόδου) στο μοντέλο του συστήματος εννοιών που παρουσιάζεται στον αλγόριθμο. Το αποτέλεσμα της λύσης είναι το μήνυμα εξόδου (πληροφορίες που εξάγονται από το μήνυμα εισόδου). Εάν ο διερμηνέας είναι ένα εκτελέσιμο πρόγραμμα, τότε τα αρχικά δεδομένα, το πρόγραμμα και το αποτέλεσμα της επίλυσης του προβλήματος αντιπροσωπεύονται από τους αντίστοιχους κωδικούς (βλ. Κώδικας στην Επιστήμη Υπολογιστών). Για τον μικροεπεξεργαστή της προγραμματιζόμενης μηχανής, τα προς ερμηνεία μηνύματα και τα αποτελέσματα της ερμηνείας αντιπροσωπεύονται από σήματα που αντιστοιχούν σε οδηγίες μηχανής και κωδικούς δεδομένων. Για παράδειγμα, κατά τη λήψη με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, ένα μήνυμα (με τη μορφή φωτεινού σήματος) δρα σε μια φωτοευαίσθητη μήτρα, αναγνωρίζεται από αυτήν και στη συνέχεια μετατρέπεται σε κωδικό ψηφιακής εικόνας, ο οποίος ερμηνεύεται από ένα πρόγραμμα που βελτιώνει την εικόνα ποιότητα. Το αποτέλεσμα που προκύπτει μετατρέπεται και καταγράφεται (στην ενσωματωμένη αποθήκευση ή κάρτα μνήμης της κάμερας) ως αρχείο γραφικών.

Ανταλλαγή μηνυμάτων:τα καθήκοντα κατασκευής διεπαφών του τύπου "άνθρωπος - άνθρωπος", "άνθρωπος - πρόγραμμα", "άνθρωπος - υλικό προγραμματιζόμενης μηχανής", "πρόγραμμα - πρόγραμμα", "πρόγραμμα - υλικό" (βλ. Διασύνδεση στην επιστήμη των υπολογιστών), " hardware - hardware» (βλ. Port in computer science); εργασίες ανταλλαγής μηνυμάτων σε περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων (με πληκτρολόγηση αποστολέων και παραληπτών, μέσα αποστολής, μετάδοσης και λήψης μηνυμάτων, περιβάλλοντα ανταλλαγής μηνυμάτων). Εφευρέθηκαν συστήματα κανόνων ανταλλαγής μηνυμάτων (πρωτόκολλα δικτύου). αρχιτεκτονικές δικτύου? συστήματα διαχείρισης εγγράφων. Για παράδειγμα, ανταλλάσσονται μηνύματα μεταξύ διεργασιών λειτουργικά συστήματα(OS), προγράμματα s-machine σε δίκτυο υπολογιστών, χρήστες ηλεκτρονικού ταχυδρομείου κ.λπ.

Αποθήκευση, συσσώρευση και αναζήτηση μηνυμάτων:συσκευές μνήμης και αποθήκευσης, μελετώνται και τυποποιούνται οι μηχανισμοί ελέγχου τους. μορφές διατήρησης και συσσώρευσης· μέσα, μέθοδοι διατήρησης, συσσώρευσης και αναζήτησης· βάσεις δεδομένων και βιβλιοθήκες λογισμικού. Μελετώνται μοντέλα του αντικειμένου αναζήτησης (κατά μοντέλο, κατά χαρακτηριστικά, κατά περιγραφή ιδιοτήτων) και μέθοδοι αναζήτησης.

Προστασία πληροφοριών:μελετώνται τα προβλήματα πρόληψης και εντοπισμού τρωτών σημείων, ελέγχου πρόσβασης, προστασίας από εισβολές, κακόβουλου λογισμικού, υποκλοπής μηνυμάτων και μη εξουσιοδοτημένης χρήσης.

Τομείς έρευνας

Οι πιο σημαντικές επιστημονικές ιδέες που επηρεάζουν την ανάπτυξη της πληροφορικής ενσωματώνονται στη μεθοδολογική υποστήριξη για την κατασκευή εργαλείων για την υποστήριξη των διαδικασιών της γνώσης, της αλληλεπίδρασης πληροφοριών και της αυτοματοποιημένης επίλυσης διαφόρων προβλημάτων. Στο παρόν στάδιο (2017) της ανάπτυξης της πληροφορικής, τα ακόλουθα διασυνδεδεμένα συμπλέγματα ερευνητικών περιοχών είναι σχετικά.

Αυτοματοποίηση υπολογισμών(υπολογισμός με τη βοήθεια προγραμματιζόμενων μηχανών): μελετώνται μοντέλα, αρχιτεκτονικές και συστήματα εντολών προγραμματιζόμενων μηχανών. αλγόριθμος προγραμματιζόμενων εργασιών [αλγόριθμοι και δομές δεδομένων, κατανεμημένοι αλγόριθμοι (κατανεμημένοι αλγόριθμοι), τυχαιοποιημένοι αλγόριθμοι (τυχαιοποιημένοι αλγόριθμοι, κ.λπ.]. κατανεμημένος υπολογισμός (Distributed Computing), cloud computing (Cloud Computing); πολυπλοκότητα και ένταση πόρων των υπολογισμών.

Προγραμματισμός:μελετώνται συστήματα συμβόλων κειμένου και κωδικών. γλώσσες προγραμματισμού και προδιαγραφές εργασιών· μεταφραστές? βιβλιοθήκες προγραμμάτων? Προγραμματισμός συστήματος; Λειτουργικά συστήματα; οργανικά συστήματα προγραμματισμού? συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων; τεχνολογίες προγραμματισμού· διαδικτυακές υπηρεσίες για την επίλυση προβλημάτων κ.λπ.

Περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για επίλυση προβλημάτων(s-environment): μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και εργαλεία κατασκευής s-περιβάλλοντος, δίκτυα υπολογιστών, δίκτυα ψηφιακών επικοινωνιών, Διαδίκτυο.

Αντίληψη και παρουσίαση μηνυμάτων, αλληλεπίδραση στο s-περιβάλλον:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα αντίληψης και παρουσίασης οπτικών, ακουστικών, απτικών και άλλων μηνυμάτων. υπολογιστές όρασης, ακοής και άλλους τεχνητούς αισθητήρες. σχηματισμός ακουστικών, οπτικών, απτικών και άλλων μηνυμάτων (συμπεριλαμβανομένων των συνδυασμένων) που έχουν σχεδιαστεί για ένα άτομο και ένα ρομπότ συνεργάτη· αναγνώριση ακουστικών, οπτικών και άλλων μηνυμάτων (ομιλία, χειρονομίες κ.λπ.) επεξεργασία εικόνας, γραφικά υπολογιστή, οπτικοποίηση κ.λπ. ανταλλαγή μηνυμάτων (μοντέλα μηνυμάτων, μέθοδοι και μέσα λήψης και μετάδοσής τους). διεπαφές χρήστη, προγράμματα, υλικό, προγράμματα με υλικό. διαδικτυακές υπηρεσίες αλληλεπίδρασης (messenger, κοινωνικά δίκτυα κ.λπ.).

Πηγές πληροφοριών και συστήματα για την επίλυση προβλημάτων στο s-περιβάλλον:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και μέσα κατασκευής, αναπαράστασης, αποθήκευσης, συσσώρευσης, αναζήτησης, μεταφοράς και προστασίας πηγών πληροφοριών· ηλεκτρονική διαχείριση εγγράφων· ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες και άλλα συστήματα πληροφοριών· web (βλ Ο Παγκόσμιος Ιστός).

Ασφάλεια πληροφοριών και κρυπτογραφία:μελετώνται μέθοδοι πρόληψης και ανίχνευσης τρωτών σημείων. έλεγχος πρόσβασης? προστασία των πληροφοριακών συστημάτων από εισβολές, κακόβουλο λογισμικό, υποκλοπή μηνυμάτων. μη εξουσιοδοτημένη χρήση πόρων πληροφοριών, λογισμικού και υλικού.

Τεχνητή νοημοσύνη:μελετώνται μοντέλα, μέθοδοι και εργαλεία για την κατασκευή ευφυών ρομπότ που χρησιμοποιούνται ως ανθρώπινοι συνεργάτες (για την επίλυση προβλημάτων ασφάλειας, έλεγχο καταστάσεων κ.λπ.). εξειδικευμένες μέθοδοι λήψης αποφάσεων.

Συμβολική μοντελοποίηση:μελετώνται συστήματα οπτικών, ακουστικών, απτικών και άλλων συμβόλων, θεωρούνται εποικοδομητικά αντικείμενα για την κατασκευή μοντέλων αυθαίρετων οντοτήτων σχεδιασμένων για ένα άτομο (συστήματα εννοιών και συστημάτων γνώσης, περιβαλλοντικά αντικείμενα και αντικείμενα που εφευρέθηκαν από ανθρώπους). συστήματα κωδικών, τοποθετημένα σύμφωνα με συστήματα συμβόλων, τα οποία προορίζονται για την κατασκευή ισοδύναμων κωδικών συμβολικών μοντέλων σχεδιασμένων για χειρισμό με τη βοήθεια προγραμμάτων. γλώσσες για την περιγραφή συμβολικών μοντέλων· δακτυλογράφηση συμβολικών μοντέλων και των ισοδύναμων κωδικών τους· μέθοδοι για την κατασκευή συμβολικών μοντέλων εννοιολογικών συστημάτων και συστημάτων γνώσης (συμπεριλαμβανομένων συστημάτων γνώσης σχετικά με προγραμματιζόμενες εργασίες) [για περισσότερες λεπτομέρειες, βλέπε το άρθρο Συμβολική μοντελοποίηση(s-προσομοίωση)].

Η διαμόρφωση της επιστήμης των υπολογιστών

Συμβολική μοντελοποίηση αντικειμένων υπό μελέτηέχει από καιρό χρησιμεύσει ως το κύριο εργαλείο για την παρουσίαση της αποκτηθείσας γνώσης. Η εφεύρεση των συμβόλων (χειρονομίας, γραφικών, κ.λπ.) και τα μοντέλα συμβολικών μηνυμάτων που κατασκευάζονται από αυτά, η αναπαράσταση και η συσσώρευση τέτοιων μοντέλων στο εξωτερικό περιβάλλον έχουν γίνει βασικά μέσα για τη διαμόρφωση και ανάπτυξη των πνευματικών ικανοτήτων. Ο κυρίαρχος ρόλος των συμβολικών μοντέλων στην πνευματική δραστηριότητα καθορίζεται όχι μόνο από τη συμπαγή και εκφραστικότητά τους, αλλά και από το γεγονός ότι δεν υπάρχουν περιορισμοί στους τύπους μέσων που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευσή τους. Τα μέσα μπορεί να είναι ανθρώπινη μνήμη, φύλλο χαρτιού, μήτρα ψηφιακής κάμερας, μνήμη ψηφιακής εγγραφής φωνής ή κάτι άλλο. Το κόστος κατασκευής, αντιγραφής, μεταφοράς, αποθήκευσης και συσσώρευσης συμβολικών μοντέλων είναι ασύγκριτα μικρότερο από το αντίστοιχο κόστος που σχετίζεται με μη συμβολικά μοντέλα (για παράδειγμα, μοντέλα πλοίων, κτιρίων κ.λπ.). Χωρίς συμβολικά εργαλεία μοντελοποίησης, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς την ανάπτυξη της επιστήμης, της μηχανικής και άλλων δραστηριοτήτων.

Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της μοντελοποίησης, η ποικιλία των αντικειμένων που μοντελοποιούνταν περιοριζόταν σε αυτό που κοινώς αποκαλείται περιβαλλοντικά αντικείμενα και τα μοντέλα αυτών των αντικειμένων ήταν φυσικά. Η ανάπτυξη ήχου, χειρονομίας και άλλων μέσων συμβολικής μοντελοποίησης νοημάτων, που προκλήθηκαν από την ανάγκη αναφοράς κινδύνου, η τοποθέτηση αντικειμένων κυνηγιού και άλλων αντικειμένων παρατήρησης, συνέβαλε στη βελτίωση των μηχανισμών της γνώσης, της αμοιβαίας κατανόησης και της μάθησης. Άρχισαν να σχηματίζονται γλώσσες μηνυμάτων, συμπεριλαμβανομένων συμβόλων ήχου και χειρονομιών. Η επιθυμία για μοντέλο συμπεριφοράς (συμπεριλαμβανομένης της δικής του) έχει θέσει νέες προκλήσεις. Μπορεί να υποτεθεί ότι αρχικά αυτή η επιθυμία συνδέθηκε με τη διδασκαλία της ορθολογικής συμπεριφοράς στο κυνήγι, στην καθημερινή ζωή, κατά τη διάρκεια φυσικών καταστροφών. Σε ένα ορισμένο στάδιο, σκέφτηκαν να δημιουργήσουν τέτοια εργαλεία μοντελοποίησης που θα επέτρεπαν την κατασκευή μοντέλων που επιτρέπουν την αποθήκευση, την αντιγραφή και τη μεταφορά τους.

Η επιθυμία να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα των επεξηγήσεων που συνοδεύουν την παράσταση οδήγησε στη βελτίωση της εννοιολογικής συσκευής και των μέσων ενσωμάτωσης της ομιλίας της. Η ανάπτυξη συμβολικών μοντέλων με τη μορφή γραφικών σχημάτων και η βελτίωση του λόγου οδήγησαν σε ένα γραφικό μοντέλο λόγου. Δημιουργήθηκε η γραφή. Έχει γίνει όχι μόνο ένα σημαντικό στάδιο στην ανάπτυξη της συμβολικής μοντελοποίησης, αλλά και ένα ισχυρό εργαλείο για την ανάπτυξη της πνευματικής δραστηριότητας. Τώρα οι περιγραφές των αντικειμένων μοντελοποίησης και οι σχέσεις μεταξύ τους θα μπορούσαν να αναπαρασταθούν με συνθέσεις κειμένων, διαγραμμάτων και σχεδίων. Δημιουργήθηκε μια εργαλειοθήκη για την εμφάνιση παρατηρήσεων, συλλογισμών και σχεδίων με τη μορφή συμβολικών μοντέλων που μπορούσαν να αποθηκευτούν και να μεταδοθούν. Τα καθήκοντα της εφεύρεσης μέσων, εργαλείων γραφής και δημιουργίας εικόνων, χρωματιστικών παραγόντων κ.λπ. έγιναν επίκαιρα.Αυτές ήταν οι πρώτες εργασίες στο δρόμο για την οικοδόμηση ενός συμβολικού περιβάλλοντος μοντελοποίησης.

Ένα σημαντικό στάδιο στη μοντελοποίηση γραφικών σχετίζεται με μοντέλα σχηματικών εικόνων (οι πρόγονοι των σχεδίων) - η βάση του σχεδιασμού. Η αναπαράσταση ενός τρισδιάστατου αντικειμένου που σχεδιάστηκε σε τρεις δισδιάστατες προβολές, που δείχνουν τις διαστάσεις και τα ονόματα των μερών, έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη της μηχανικής. Στο δρόμο από τα χειρόγραφα κείμενα, τα σχέδια και τα διαγράμματα στην τυπογραφία και τα γραφικά μοντέλα στο σχέδιο, από την ηχογράφηση, τη φωτογραφία και το ραδιόφωνο στον κινηματογράφο και την τηλεόραση, από τους υπολογιστές και τα τοπικά δίκτυα στο παγκόσμιο δίκτυο, τα εικονικά εργαστήρια και την εξ αποστάσεως εκπαίδευση, ο ρόλος της συμβολικής μοντέλα που δημιουργεί ένα άτομο με μηχανές.

Η παραγωγικότητα των λύτων προβλημάτων είναι ένα βασικό πρόβλημα της παραγωγικότητας της πνευματικής δραστηριότητας, η οποία βρίσκεται συνεχώς στο επίκεντρο της προσοχής των εφευρετών. Η ανάγκη για ποσοτικές αξιολογήσεις των υλικών αντικειμένων έχει από καιρό τονώσει την εφεύρεση συστημάτων ήχου, χειρονομιών και στη συνέχεια γραφικών συμβόλων. Για λίγο τα κατάφερναν με τον κανόνα: κάθε τιμή έχει το δικό της σύμβολο. Η μέτρηση με χρήση βότσαλων, ραβδιών και άλλων αντικειμένων (αντικειμενική μέτρηση) προηγήθηκε της εφεύρεσης της συμβολικής μέτρησης (βασισμένη σε γραφική αναπαράσταση ποσοτήτων). Καθώς ο αριθμός των αντικειμένων που έπρεπε να χρησιμοποιηθούν αυξανόταν, το έργο της συμβολικής αναπαράστασης των ποσοτήτων έγινε πιο επείγον. Ο σχηματισμός της έννοιας των "αριθμών" και η ιδέα της αποθήκευσης συμβόλων κατά τη μοντελοποίηση αριθμών οδήγησε στην εφεύρεση συστημάτων αριθμών. Η ιδέα των συστημάτων αριθμών θέσης αξίζει ιδιαίτερης αναφοράς, ένα από τα οποία (δυαδικό) τον 20ο αιώνα. προοριζόταν να παίξει βασικό ρόλο στην εφεύρεση ψηφιακών προγραμματιζόμενων μηχανών και στην ψηφιακή κωδικοποίηση μοντέλων χαρακτήρων. Η αλλαγή της σημασίας ενός συμβόλου με μια αλλαγή στη θέση του στην ακολουθία των συμβόλων είναι μια πολύ παραγωγική ιδέα που παρείχε πρόοδο στην εφεύρεση των υπολογιστικών συσκευών (από τον άβακα στον υπολογιστή).

Εργαλεία για την αύξηση της παραγωγικότητας των λύσεων προβλημάτων. Το 1622-33, ο Άγγλος επιστήμονας William Otred πρότεινε μια παραλλαγή λογαριθμικός κανόνας, που έγινε το πρωτότυπο των κανόνων διαφανειών που χρησιμοποιούν οι μηχανικοί και οι ερευνητές σε όλο τον κόσμο για περισσότερα από 300 χρόνια (πριν γίνουν διαθέσιμοι οι προσωπικοί υπολογιστές). Το 1642, ο B. Pascal, προσπαθώντας να βοηθήσει τον πατέρα του στους υπολογισμούς κατά τη συλλογή φόρων, δημιουργεί μια πενταψήφια συσκευή προσθήκης ("Pascaline" ), κατασκευασμένο με βάση τροχούς γραναζιών. Τα επόμενα χρόνια, δημιούργησε εξαψήφιες και οκταψήφιες συσκευές που είχαν σχεδιαστεί για να προσθέτουν και να αφαιρούν δεκαδικούς αριθμούς. Το 1672, ο Γερμανός επιστήμονας G.W. Leibniz δημιουργεί μια ψηφιακή μηχανική αριθμομηχανή για αριθμητικές πράξεις σε δωδεκαψήφιους δεκαδικούς αριθμούς. Ήταν η πρώτη αριθμομηχανή που έκανε όλες τις αριθμητικές πράξεις. Ο μηχανισμός, που ονομαζόταν «Τροχός Leibniz», μέχρι τη δεκαετία του 1970. αναπαράγονται σε διάφορες αριθμομηχανές χειρός. Το 1821 ξεκίνησε η βιομηχανική παραγωγή μηχανών προσθήκης.Το 1836–48 ο C. Babbage ολοκλήρωσε το έργο ενός μηχανικού δεκαδικού υπολογιστή (που ονομάζεται από αυτόν αναλυτική μηχανή), ο οποίος μπορεί να θεωρηθεί ως μηχανικό πρωτότυπο μελλοντικών υπολογιστών. Το πρόγραμμα υπολογισμού, τα δεδομένα και το αποτέλεσμα καταγράφηκαν σε διάτρητες κάρτες. Η αυτόματη εκτέλεση του προγράμματος παρείχε τη συσκευή ελέγχου. Το αυτοκίνητο δεν κατασκευάστηκε.Το 1934 - 38 K. Zuse δημιούργησε έναν μηχανικό δυαδικό υπολογιστή (μήκος λέξης– 22 δυαδικά ψηφία. μνήμη– 64 λέξεις; πράξεις κινητής υποδιαστολής). Αρχικά, το πρόγραμμα και τα δεδομένα καταχωρήθηκαν χειροκίνητα. Περίπου ένα χρόνο αργότερα (μετά την έναρξη του σχεδιασμού), κατασκευάστηκε μια συσκευή για την εισαγωγή του προγράμματος και των δεδομένων από μια διάτρητη μεμβράνη και η μηχανική αριθμητική μονάδα (AU) αντικαταστάθηκε από μια AU κατασκευασμένη σε τηλεφωνικά ρελέ. Το 1941, ο Zuse, με τη συμμετοχή του Αυστριακού μηχανικού H. Schreier, δημιούργησε τον πρώτο στον κόσμο λειτουργικό πλήρως αναμεταδότη δυαδικό υπολογιστή με έλεγχο προγράμματος (Z3). Το 1942, ο Zuse δημιούργησε επίσης τον πρώτο ψηφιακό υπολογιστή ελέγχου στον κόσμο (S2), ο οποίος χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο αεροσκαφών βλημάτων. Λόγω της μυστικότητας της εργασίας που εκτέλεσε ο Zuse, τα αποτελέσματά τους έγιναν γνωστά μόνο μετά το τέλος του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου. Η πρώτη στον κόσμο γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου Plankalkül (Γερμανικά Plankalkül - σχέδιο λογισμού) δημιουργήθηκε από τον Zuse το 1943-45, δημοσιεύτηκε το 1948. Οι πρώτοι ψηφιακοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ξεκινώντας με τον αμερικανικό υπολογιστή ENIAC [(ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computer - ηλεκτρονικός αριθμητικός ολοκληρωτής και αριθμομηχανή). αρχή ανάπτυξης - 1943, που παρουσιάστηκε στο κοινό το 1946], δημιουργήθηκαν ως μέσο αυτοματοποίησης μαθηματικών υπολογισμών.

Δημιουργία της Επιστήμης των Υπολογιστών με Προγραμματιζόμενες Μηχανές. Όλα τα R. 20ος αιώνας ξεκίνησε η παραγωγή ψηφιακών υπολογιστών, οι οποίοι στις ΗΠΑ και τη Μεγάλη Βρετανία ονομάζονταν υπολογιστές (υπολογιστές), και στην ΕΣΣΔ - ηλεκτρονικοί υπολογιστές (υπολογιστές). Από τη δεκαετία του 1950 στο Ηνωμένο Βασίλειο και από τη δεκαετία του 1960 στις ΗΠΑ, άρχισε να αναπτύσσεται η επιστήμη των υπολογιστών με τη βοήθεια προγραμματιζόμενων μηχανών, που ονομάζεται Επιστήμη Υπολογιστών (Computer Science). Το 1953 Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζδιαμορφώθηκε ένα πρόγραμμα στην ειδικότητα Πληροφορική. στις ΗΠΑ παρόμοιο πρόγραμμα εισήχθη το 1962 στο Πανεπιστήμιο Purdue.

Στη Γερμανία, η Επιστήμη των Υπολογιστών ονομαζόταν Informatik (επιστήμη των υπολογιστών). Στην ΕΣΣΔ, το πεδίο της έρευνας και της μηχανικής που αφιερώθηκε στην κατασκευή και εφαρμογή προγραμματιζόμενων μηχανών ονομαζόταν «τεχνολογία υπολογιστών». Τον Δεκέμβριο του 1948, ο I. S. Bruk και ο B. I. Rameev έλαβαν το πρώτο πιστοποιητικό πνευματικών δικαιωμάτων στην ΕΣΣΔ για την εφεύρεση μιας αυτόματης ψηφιακής μηχανής. Στη δεκαετία του 1950 δημιουργήθηκε η πρώτη γενιά οικιακών υπολογιστών (στοιχείο βάσης - σωλήνες κενού): 1950 - MESM (ο πρώτος σοβιετικός ηλεκτρονικός υπολογιστής, που αναπτύχθηκε υπό την ηγεσία της S.A. Λεμπέντεφ ) 1952 - M-1, BESM (μέχρι το 1953 ο ταχύτερος υπολογιστής στην Ευρώπη). 1953 - "Βέλος" (ο πρώτος υπολογιστής μαζικής παραγωγής στην ΕΣΣΔ). 1955 - Ural-1 από την οικογένεια των ψηφιακών υπολογιστών γενικής χρήσης Ural (αρχικός σχεδιαστής B. I. Rameev).

Βελτίωση των μεθόδων και των μέσων αυτοματισμού. Με την αυξανόμενη διαθεσιμότητα υπολογιστών για χρήστες από διάφορους τομείς δραστηριότητας, η οποία ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970, παρατηρείται μείωση του ποσοστού των μαθηματικών προβλημάτων που επιλύονται με χρήση υπολογιστών (αρχικά δημιουργήθηκαν ως μέσο αυτοματοποίησης μαθηματικών υπολογισμών) και αύξηση του μερίδιο μη μαθηματικών προβλημάτων (επικοινωνία, αναζήτηση κ.λπ.). .). Όταν στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1960. άρχισαν να παράγονται τερματικά υπολογιστών με οθόνες, η ανάπτυξη προγραμμάτων επεξεργασίας οθόνης για την εισαγωγή, αποθήκευση και διόρθωση κειμένου με την εμφάνισή του σε πλήρη οθόνη [ένας από τους πρώτους επεξεργαστές οθόνης ήταν ο O26, που δημιουργήθηκε το 1967 για χειριστές κονσόλας της σειράς CDC 6000 Υπολογιστές; το 1970, αναπτύχθηκε το vi, ο τυπικός επεξεργαστής οθόνης για λειτουργικά συστήματα Unix και Linux]. Η χρήση προγραμμάτων επεξεργασίας οθόνης όχι μόνο αύξησε την παραγωγικότητα των προγραμματιστών, αλλά δημιούργησε και τις προϋποθέσεις για σημαντικές αλλαγές στα εργαλεία για την αυτοματοποιημένη κατασκευή συμβολικών μοντέλων αυθαίρετων αντικειμένων. Για παράδειγμα, η χρήση screen editors για τη διαμόρφωση κειμένων για διάφορους σκοπούς (επιστημονικά άρθρα και βιβλία, εγχειρίδια κ.λπ.) ήδη από τη δεκαετία του 1970. επέτρεψε να αυξήσει σημαντικά την παραγωγικότητα της δημιουργίας πόρων πληροφοριών κειμένου. Τον Ιούνιο του 1975, ο Αμερικανός ερευνητής Alan Kay [ο δημιουργός της αντικειμενοστρεφούς γλώσσας προγραμματισμού Smalltalk (Smalltalk) και ένας από τους συντάκτες της ιδέας ενός προσωπικού υπολογιστή] στο άρθρο "Personal Computing" (« Προσωπικοί Υπολογιστές» ) έγραψε: «Φανταστείτε τον εαυτό σας ως ιδιοκτήτη μιας αυτόνομης μηχανής γνώσης σε μια φορητή θήκη που έχει το μέγεθος και το σχήμα ενός συνηθισμένου σημειωματάριου. Πώς θα το χρησιμοποιούσατε αν οι αισθητήρες του ήταν ανώτεροι από την όραση και την ακοή σας και η μνήμη του σας επέτρεπε να αποθηκεύσετε και να ανακτήσετε, αν χρειαστεί, χιλιάδες σελίδες υλικού αναφοράς, ποιήματα, γράμματα, συνταγές, καθώς και σχέδια, κινούμενα σχέδια, μουσική , γραφικά, δυναμικά μοντέλα και κάτι άλλο που θα θέλατε να δημιουργήσετε, να θυμάστε και να αλλάξετε; . Αυτή η δήλωση αντανακλούσε τη στροφή που είχε σημειωθεί μέχρι τότε στην προσέγγιση για την κατασκευή και την εφαρμογή προγραμματιζόμενων μηχανών: από εργαλεία αυτοματισμού, κυρίως μαθηματικούς υπολογισμούς, σε εργαλεία για την επίλυση προβλημάτων από διάφορους τομείς δραστηριότητας.Το 1984 Kurzweil Music Systems (KMS), που δημιουργήθηκε από τον Αμερικανό εφευρέτη Raymond Kurzweil, παρήγαγε τον πρώτο ψηφιακό συνθεσάιζερ μουσικής στον κόσμο, τον Kurzweil 250. Ήταν ο πρώτος αποκλειστικός υπολογιστής στον κόσμο που μετέτρεψε χαρακτήρες με χειρονομίες που εισήχθησαν από το πληκτρολόγιο σε μουσικούς ήχους.

Βελτίωση μεθόδων και μέσων αλληλεπίδρασης πληροφοριών. Το 1962, οι Αμερικανοί ερευνητές J. Licklider και W. Clark δημοσίευσαν μια έκθεση σχετικά με την online αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής. Η έκθεση περιείχε μια αιτιολόγηση για τη σκοπιμότητα δημιουργίας ενός παγκόσμιου δικτύου ως πλατφόρμας υποδομής που παρέχει πρόσβαση σε πόρους πληροφοριών που φιλοξενούνται σε υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι σε αυτό το δίκτυο. Η θεωρητική τεκμηρίωση της μεταγωγής πακέτων στη μετάδοση μηνυμάτων σε δίκτυα υπολογιστών δόθηκε σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε το 1961 από τον Αμερικανό επιστήμονα L. Kleinrock.Το 1971 ο R. Tomlinson (ΗΠΑ) επινόησε το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, το 1972 εφαρμόστηκε αυτή η υπηρεσία. Το βασικό γεγονός στην ιστορία της δημιουργίας του Διαδικτύου ήταν η εφεύρεση το 1973 από τους Αμερικανούς μηχανικούς V. Cerf και R. Kahn του πρωτοκόλλου ελέγχου μετάδοσης - TCP. Το 1976 επέδειξαν τη μετάδοση ενός πακέτου δικτύου μέσω του πρωτοκόλλου TCP. Το 1983, η οικογένεια πρωτοκόλλων TCP/IP τυποποιήθηκε. Το 1984 δημιουργήθηκε το Domain Name System (DNS) (βλ.Τομέα στην επιστήμη των υπολογιστών). Το 1988 αναπτύχθηκε το πρωτόκολλο συνομιλίας [Internet Real Time Text Messaging Service (IRC - Internet Relay Chat)].Το 1989, το έργο Web υλοποιήθηκε (βλ. Ο Παγκόσμιος Ιστός) που αναπτύχθηκε από τον Τ. Μπέρνερς Λι. 6.6.2012 - μια σημαντική μέρα στην ιστορία του Διαδικτύου: μεγάλοι πάροχοι Διαδικτύου, κατασκευαστές εξοπλισμού για δίκτυα υπολογιστώνκαι οι εταιρείες ιστού άρχισαν να χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο IPv6 (μαζί με το πρωτόκολλο IPv4), λύνοντας πρακτικά το πρόβλημα της σπανιότητας των διευθύνσεων IP (βλ. Διαδίκτυο). Ο υψηλός ρυθμός ανάπτυξης του Διαδικτύου διευκολύνεται από το γεγονός ότι από την έναρξή του, επαγγελματίες που ασχολούνται με τα επιστημονικά και τεχνικά καθήκοντα της κατασκευής του Διαδικτύου ανταλλάσσουν ιδέες και λύσεις χωρίς καθυστέρηση χρησιμοποιώντας τις δυνατότητές του. Το Διαδίκτυο έχει γίνει μια πλατφόρμα υποδομής για ένα περιβάλλον ανθρώπου-μηχανής για την επίλυση προβλημάτων. Λειτουργεί ως επικοινωνιακή υποδομή ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ, Ιστός, μηχανές αναζήτησης, Τηλεφωνία Διαδικτύου(IP-τηλεφωνία) και άλλες υπηρεσίες Διαδικτύου που χρησιμοποιούνται για την πληροφόρηση της εκπαίδευσης, της επιστήμης, της οικονομίας, της δημόσιας διοίκησης και άλλων δραστηριοτήτων. Οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες που δημιουργήθηκαν με βάση το Διαδίκτυο κατέστησαν δυνατή την επιτυχή λειτουργία διαφόρων εμπορικών και μη εμπορικών οντοτήτων Διαδικτύου: ηλεκτρονικά καταστήματα, κοινωνικά δίκτυα [Facebook (Facebook), VKontakte, Twitter (Twitter) κ.λπ.], μηχανές αναζήτησης [Google (Google), Yandex (Yandex) κ.λπ.], εγκυκλοπαιδικοί πόροι ιστού [Wikipedia (Wikipedia), Webopedia, κ.λπ.], ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες [World Digital Library (World Digital Library), Scientific Electronic Library eLibrary, κ.λπ.], εταιρική και κυβερνητικές πύλες πληροφοριών κ.λπ.

Από τη δεκαετία του 2000, ο αριθμός των λύσεων Διαδικτύου αυξάνεται εντατικά - «έξυπνο σπίτι» (Smart House), «έξυπνο σύστημα ενέργειας» (Smart Grid) κ.λπ. Οι λύσεις M2M (M2M - Machine-to-Machine) που βασίζονται σε τεχνολογίες πληροφοριών αλληλεπίδρασης μηχανής με μηχανή και έχουν σχεδιαστεί για την παρακολούθηση αισθητήρων θερμοκρασίας, μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας, μετρητών νερού κ.λπ. αναπτύσσονται με επιτυχία. παρακολούθηση της θέσης των κινούμενων αντικειμένων με βάση τα συστήματα GLONASS και GPS (βλ. Δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης) έλεγχος πρόσβασης σε προστατευμένα αντικείμενα κ.λπ.

Επίσημη εγγραφή της πληροφορικής στην ΕΣΣΔ. Η Πληροφορική επισημοποιήθηκε επίσημα στην ΕΣΣΔ το 1983, όταν δημιουργήθηκε το Τμήμα Πληροφορικής, Μηχανικής Υπολογιστών και Αυτοματισμού ως μέρος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Περιλάμβανε το Ινστιτούτο Προβλημάτων Πληροφορικής της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, που ιδρύθηκε την ίδια χρονιά, καθώς και το Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Μαθηματικών της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, το Υπολογιστικό Κέντρο της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, το Ινστιτούτο Μετάδοσης Πληροφοριών Προβλήματα της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ και μιας σειράς άλλων ινστιτούτων. Στο πρώτο στάδιο, η έρευνα στον τομέα του υλικού και του λογισμικού για μαζικούς υπολογιστές και των συστημάτων που βασίζονται σε αυτά θεωρήθηκε η κύρια. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν επρόκειτο να αποτελέσουν τη βάση για τη δημιουργία μιας οικογένειας οικιακών προσωπικών υπολογιστών (PC) και την εφαρμογή τους για την πληροφόρηση επιστημονικών, εκπαιδευτικών και άλλων σχετικών δραστηριοτήτων.

Προβλήματα και προοπτικές

Μεθοδολογική υποστήριξη για την κατασκευή ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος. Τα επόμενα χρόνια, ένας από τους επίκαιρους τομείς μεθοδολογικής υποστήριξης για τη βελτίωση του s-περιβάλλοντος θα συνδεθεί με τη δημιουργία εξατομικευμένων συστημάτων επίλυσης προβλημάτων, το υλικό των οποίων τοποθετείται στον εξοπλισμό του χρήστη. Οι ταχύτητες των προηγμένων ασύρματων τεχνολογιών είναι ήδη επαρκείς για την επίλυση πολλών προβλημάτων που βασίζονται σε υπηρεσίες Διαδικτύου. Αναμένεται ότι μέχρι το 2025 η ταχύτητα και η επικράτηση των τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας θα φτάσουν σε επίπεδα στα οποία μέρος των σημερινών ενσύρματων διεπαφών θα αντικατασταθεί από ασύρματες. Η μείωση των τιμών για τις υπηρεσίες Διαδικτύου θα συμβάλει επίσης στην προώθηση τεχνολογιών για την εξατομίκευση του περιβάλλοντος του χρήστη. Τα πραγματικά προβλήματα που σχετίζονται με την εξατομίκευση του s-περιβάλλοντος είναι: η δημιουργία πιο προηγμένων συμβολικών και κωδικοποιητικών συστημάτων. μετατροπή υλικού-λογισμικού των ηχητικών και απτικών μηνυμάτων που αποστέλλονται από ένα άτομο σε γραφικά, που αντιπροσωπεύονται από μια σύνθεση κειμένου, υπερκειμένου, ειδικών χαρακτήρων και εικόνων. τεχνολογική βελτίωση και ενοποίηση ασύρματων διεπαφών [κυρίως διασυνδέσεις βίντεο (έξοδος κατά την επιλογή του χρήστη: σε ειδικά γυαλιά, οθόνες οθόνης, τηλεόραση ή άλλη συσκευή εξόδου βίντεο)].

Η μεθοδολογική υποστήριξη για την οικοδόμηση ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος θα πρέπει να βασίζεται στα αποτελέσματα έρευνας στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης με στόχο την κατασκευή όχι ενός μηχανικού προσομοιωτή ανθρώπινης νοημοσύνης, αλλά ενός ευφυούς συνεργάτη που ελέγχεται από ένα άτομο. Η ανάπτυξη τεχνολογιών για την οικοδόμηση ενός προσωπικού s-περιβάλλοντος περιλαμβάνει τη βελτίωση μεθοδολογιών εξ αποστάσεως εκπαίδευσης, αλληλεπίδρασης κ.λπ.

Κατάλογος άρθρων

1. Μέτρηση πληροφοριών – αλφαβητική προσέγγιση

2. Μέτρηση πληροφοριών - μια ουσιαστική προσέγγιση

3. Πληροφοριακές διαδικασίες

4. Πληροφορίες

5. Κυβερνητική

6. Κωδικοποίηση πληροφοριών

7. Επεξεργασία πληροφοριών

8. Μεταφορά πληροφοριών

9. Αναπαράσταση αριθμών

10. Αριθμητικά συστήματα

11. Αποθήκευση πληροφοριών

Τα κύρια αντικείμενα μελέτης της επιστήμης της πληροφορικής είναι πληροφορίεςκαι διαδικασίες πληροφόρησης. Η Πληροφορική ως ανεξάρτητη επιστήμη προέκυψε στα μέσα του 20ου αιώνα, αλλά το επιστημονικό ενδιαφέρον για πληροφορίες και έρευνα σε αυτόν τον τομέα εμφανίστηκε νωρίτερα.

Στις αρχές του εικοστού αιώνα, τα τεχνικά μέσα επικοινωνίας (τηλέφωνο, τηλέγραφος, ραδιόφωνο) αναπτύσσονταν ενεργά.
Από αυτή την άποψη εμφανίζεται η επιστημονική κατεύθυνση «Θεωρία της επικοινωνίας». Η ανάπτυξή του έδωσε αφορμή για τη θεωρία κωδικοποίησης και τη θεωρία πληροφοριών, ιδρυτής των οποίων ήταν ο Αμερικανός επιστήμονας C. Shannon. Η θεωρία της πληροφορίας έλυσε το πρόβλημα Μετρήσεις πληροφορίεςμεταδίδεται μέσω καναλιών επικοινωνίας. Υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για τη μέτρηση των πληροφοριών: με νοημακαι αλφαβητικός.

Το πιο σημαντικό καθήκον που θέτει η θεωρία της επικοινωνίας είναι η καταπολέμηση της απώλειας πληροφοριών στα κανάλια μετάδοσης δεδομένων. Στην πορεία επίλυσης αυτού του προβλήματος, σχηματίστηκε μια θεωρία κωδικοποίηση , στο πλαίσιο των οποίων εφευρέθηκαν μέθοδοι παρουσίασης πληροφοριών που επέτρεψαν τη μεταφορά του περιεχομένου του μηνύματος στον παραλήπτη χωρίς παραμόρφωση, ακόμη και με την παρουσία απωλειών στον μεταδιδόμενο κώδικα. Αυτά τα επιστημονικά αποτελέσματα έχουν μεγάλη σημασία ακόμη και σήμερα, όταν ο όγκος των ροών πληροφοριών στα τεχνικά κανάλια επικοινωνίας έχει αυξηθεί κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Πρόδρομος της σύγχρονης πληροφορικής ήταν η επιστήμη της «Κυβερνητικής», που ιδρύθηκε από τα έργα του N. Wiener στα τέλη της δεκαετίας του 1940 - αρχές της δεκαετίας του '50. Στην κυβερνητική υπήρξε μια εμβάθυνση της έννοιας της πληροφορίας, καθορίστηκε η θέση της πληροφορίας στα συστήματα ελέγχου σε ζωντανούς οργανισμούς, στα κοινωνικά και τεχνικά συστήματα. Η Cybernetics διερεύνησε τις αρχές του ελέγχου του προγράμματος. Έχοντας προκύψει ταυτόχρονα με την εμφάνιση των πρώτων υπολογιστών, η κυβερνητική έθεσε τα επιστημονικά θεμέλια τόσο για την εποικοδομητική ανάπτυξή τους όσο και για πολυάριθμες εφαρμογές.

EVM (υπολογιστής) - αυτόματη συσκευή σχεδιασμένη για την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών με την εφαρμογή διαδικασιών πληροφοριών: αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση πληροφοριών. Η περιγραφή των βασικών αρχών και προτύπων των διαδικασιών πληροφοριών αναφέρεται επίσης στα θεωρητικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών.

Ο υπολογιστής δεν λειτουργεί με το περιεχόμενο πληροφοριών που μόνο ένα άτομο μπορεί να αντιληφθεί, αλλά με δεδομένα που αντιπροσωπεύουν πληροφορίες. Επομένως, το πιο σημαντικό καθήκον για την τεχνολογία των υπολογιστών είναι παρουσίαση πληροφοριώνμε τη μορφή δεδομένων κατάλληλων για την επεξεργασία τους. Τα δεδομένα και τα προγράμματα κωδικοποιούνται σε δυαδική μορφή. Η επεξεργασία οποιουδήποτε τύπου δεδομένων σε έναν υπολογιστή περιορίζεται σε υπολογισμούς με δυαδικούς αριθμούς. Γι' αυτό η τεχνολογία των υπολογιστών ονομάζεται και ψηφιακή. Η έννοια των αριθμητικών συστημάτων, περίπου αναπαράσταση αριθμώνστον υπολογιστή ανήκουν στις βασικές έννοιες της πληροφορικής.

Η έννοια της «γλώσσας» προέρχεται από τη γλωσσολογία. Γλώσσα - αυτό είναι σύστημα συμβολικής αναπαράστασης πληροφοριών που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και μετάδοσή τους. Η έννοια της γλώσσας είναι μια από τις βασικές έννοιες της επιστήμης των υπολογιστών, αφού τόσο τα δεδομένα όσο και τα προγράμματα σε έναν υπολογιστή αναπαρίστανται ως συμβολικές δομές. Η γλώσσα επικοινωνίας μεταξύ υπολογιστή και ανθρώπου πλησιάζει όλο και περισσότερο τις μορφές της φυσικής γλώσσας.

Η θεωρία των αλγορίθμων ανήκει στα θεμελιώδη θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. έννοια αλγόριθμοςπου εισάγεται στο άρθρο «Επεξεργασία πληροφοριών». Αυτό το θέμα καλύπτεται αναλυτικά στην πέμπτη ενότητα της εγκυκλοπαίδειας.

1. Μέτρηση πληροφοριών. Αλφαβητική προσέγγιση

Για τη μέτρηση χρησιμοποιείται η αλφαβητική προσέγγιση ποσότητα πληροφοριώνσε ένα κείμενο που αναπαρίσταται ως μια ακολουθία χαρακτήρων κάποιου αλφαβήτου. Αυτή η προσέγγιση δεν σχετίζεται με το περιεχόμενο του κειμένου.Ο όγκος των πληροφοριών σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται όγκος πληροφοριών του κειμένου, το οποίο είναι ανάλογο με το μέγεθος του κειμένου - τον αριθμό των χαρακτήρων που απαρτίζουν το κείμενο. Μερικές φορές αυτή η προσέγγιση για τη μέτρηση πληροφοριών ονομάζεται ογκομετρική προσέγγιση.

Κάθε χαρακτήρας του κειμένου φέρει μια ορισμένη ποσότητα πληροφοριών. Ονομάζεται σύμβολο βάρους πληροφοριών. Επομένως, ο όγκος πληροφοριών του κειμένου είναι ίσος με το άθροισμα των βαρών πληροφοριών όλων των χαρακτήρων που απαρτίζουν το κείμενο.

Εδώ θεωρείται ότι το κείμενο είναι μια διαδοχική συμβολοσειρά αριθμημένων χαρακτήρων. Στον τύπο (1) Εγώ 1 υποδηλώνει το πληροφοριακό βάρος του πρώτου χαρακτήρα του κειμένου, Εγώ 2 - το πληροφοριακό βάρος του δεύτερου χαρακτήρα του κειμένου κ.λπ. κ- μέγεθος κειμένου, δηλ. ο συνολικός αριθμός των χαρακτήρων του κειμένου.

Ονομάζεται ολόκληρο το σύνολο των διαφορετικών χαρακτήρων που χρησιμοποιούνται για τη σύνταξη κειμένων αλφαβητικώς. Το μέγεθος του αλφαβήτου είναι ένας ακέραιος που ονομάζεται τη δύναμη του αλφαβήτου. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το αλφάβητο περιλαμβάνει όχι μόνο τα γράμματα μιας συγκεκριμένης γλώσσας, αλλά όλους τους άλλους χαρακτήρες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο κείμενο: αριθμούς, σημεία στίξης, διάφορες αγκύλες, κενά κ.λπ.

Ο προσδιορισμός των βαρών πληροφοριών των συμβόλων μπορεί να γίνει σε δύο προσεγγίσεις:

1) με την υπόθεση της ίσης πιθανότητας (ίδια συχνότητα εμφάνισης) οποιουδήποτε χαρακτήρα στο κείμενο.

2) λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορετική πιθανότητα (διαφορετική συχνότητα εμφάνισης) διαφόρων χαρακτήρων στο κείμενο.

Προσέγγιση ίσης πιθανότητας χαρακτήρων σε κείμενο

Αν υποθέσουμε ότι όλοι οι χαρακτήρες του αλφαβήτου σε οποιοδήποτε κείμενο εμφανίζονται με την ίδια συχνότητα, τότε το βάρος πληροφοριών όλων των χαρακτήρων θα είναι το ίδιο. Αφήνω Ν- δύναμη του αλφαβήτου. Τότε η αναλογία οποιουδήποτε χαρακτήρα στο κείμενο είναι 1/ Ντο μέρος του κειμένου. Σύμφωνα με τον ορισμό της πιθανότητας (βλ. «Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου») αυτή η τιμή είναι ίση με την πιθανότητα εμφάνισης ενός χαρακτήρα σε κάθε θέση του κειμένου:

Σύμφωνα με τον τύπο του K. Shannon (βλ. «Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου»), η ποσότητα των πληροφοριών που μεταφέρει ένα σύμβολο υπολογίζεται ως εξής:

i = log2(1/ Π) = log2 Ν(κομμάτι) (2)

Επομένως, το πληροφοριακό βάρος του συμβόλου ( Εγώ) και η ιδιότητα του αλφαβήτου ( Ν) διασυνδέονται με τον τύπο Hartley (βλ. Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου» )

2 Εγώ = Ν.

Γνωρίζοντας το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα ( Εγώ) και το μέγεθος του κειμένου, που εκφράζεται ως ο αριθμός των χαρακτήρων ( κ), μπορείτε να υπολογίσετε τον όγκο πληροφοριών του κειμένου χρησιμοποιώντας τον τύπο:

I= κ · Εγώ (3)

Αυτός ο τύπος είναι μια συγκεκριμένη έκδοση του τύπου (1), στην περίπτωση που όλα τα σύμβολα έχουν το ίδιο βάρος πληροφοριών.

Από τον τύπο (2) προκύπτει ότι στο Ν= 2 (δυαδικό αλφάβητο) το βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα είναι 1 bit.

Από τη σκοπιά της αλφαβητικής προσέγγισης στη μέτρηση πληροφοριών 1 bit -είναι το πληροφοριακό βάρος ενός χαρακτήρα από το δυαδικό αλφάβητο.

Μια μεγαλύτερη μονάδα πληροφοριών είναι ψηφιόλεξη.

1 byte -είναι το βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα από ένα αλφάβητο με δύναμη 256.

Από το 256 \u003d 2 8, τότε η σύνδεση μεταξύ ενός bit και ενός byte προκύπτει από τον τύπο Hartley:

2 Εγώ = 256 = 2 8

Από εδώ: Εγώ= 8 bit = 1 byte

Για την αναπαράσταση κειμένων που είναι αποθηκευμένα και επεξεργασμένα σε υπολογιστή, χρησιμοποιείται συχνότερα ένα αλφάβητο χωρητικότητας 256 χαρακτήρων. Συνεπώς,
1 χαρακτήρας τέτοιου κειμένου "ζυγίζει" 1 byte.

Εκτός από το bit και το byte, χρησιμοποιούνται επίσης μεγαλύτερες μονάδες για τη μέτρηση πληροφοριών:

1 KB (kilobyte) = 2 10 byte = 1024 byte,

1 MB (megabyte) = 2 10 KB = 1024 KB,

1 GB (gigabyte) = 2 10 MB = 1024 MB.

Προσέγγιση διαφορετικής πιθανότητας εμφάνισης χαρακτήρων στο κείμενο

Αυτή η προσέγγιση λαμβάνει υπόψη ότι σε ένα πραγματικό κείμενο εμφανίζονται διαφορετικοί χαρακτήρες με διαφορετικές συχνότητες. Από αυτό προκύπτει ότι οι πιθανότητες εμφάνισης διαφορετικών χαρακτήρων σε μια συγκεκριμένη θέση του κειμένου είναι διαφορετικές και, ως εκ τούτου, τα πληροφοριακά τους βάρη είναι διαφορετικά.

Η στατιστική ανάλυση των ρωσικών κειμένων δείχνει ότι η συχνότητα του γράμματος "o" είναι 0,09. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε 100 χαρακτήρες, το γράμμα "o" εμφανίζεται κατά μέσο όρο 9 φορές. Ο ίδιος αριθμός υποδεικνύει την πιθανότητα εμφάνισης του γράμματος "o" σε μια συγκεκριμένη θέση του κειμένου: Π o = 0,09. Επομένως, το βάρος πληροφοριών του γράμματος "o" στο ρωσικό κείμενο είναι ίσο με:

Το πιο σπάνιο γράμμα στα κείμενα είναι το γράμμα «f». Η συχνότητά του είναι 0,002. Από εδώ:

Από αυτό προκύπτει ένα ποιοτικό συμπέρασμα: το βάρος πληροφοριών των σπάνιων γραμμάτων είναι μεγαλύτερο από το βάρος των συχνά απαντώμενων γραμμάτων.

Πώς να υπολογίσετε τον όγκο πληροφοριών του κειμένου, λαμβάνοντας υπόψη τα διαφορετικά βάρη πληροφοριών των συμβόλων του αλφαβήτου; Αυτό γίνεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:

Εδώ Ν- μέγεθος (ισχύς) του αλφαβήτου. n j- αριθμός επαναλήψεων του αριθμού χαρακτήρων ιστο κείμενο; i j- βάρος πληροφοριών του αριθμού συμβόλου ι.

Αλφαβητική προσέγγιση στο μάθημα της πληροφορικής στην ίδρυση του σχολείου

Στο μάθημα της πληροφορικής του δημοτικού σχολείου, η γνωριμία των μαθητών με την αλφαβητική προσέγγιση της μέτρησης των πληροφοριών συμβαίνει συχνότερα στο πλαίσιο της αναπαράστασης πληροφοριών από υπολογιστή. Η κύρια δήλωση έχει ως εξής:

Η ποσότητα των πληροφοριών μετριέται από το μέγεθος του δυαδικού κώδικα με τον οποίο αναπαρίστανται αυτές οι πληροφορίες.

Δεδομένου ότι κάθε είδους πληροφορία αναπαρίσταται στη μνήμη του υπολογιστή με τη μορφή δυαδικού κώδικα, αυτός ο ορισμός είναι καθολικός. Ισχύει για συμβολικές, αριθμητικές, γραφικές και ηχητικές πληροφορίες.

ένας χαρακτήρας ( απαλλάσσω)μεταφέρει δυαδικό κώδικα 1λίγη πληροφορία.

Όταν εξηγείται η μέθοδος μέτρησης του όγκου πληροφοριών ενός κειμένου στο βασικό μάθημα της πληροφορικής, αυτό το ζήτημα αποκαλύπτεται μέσω της ακόλουθης σειράς εννοιών: αλφάβητο-μέγεθος δυαδικού κώδικα χαρακτήρα-όγκος πληροφοριών του κειμένου.

Η λογική του συλλογισμού ξεδιπλώνεται από συγκεκριμένα παραδείγματα μέχρι την απόκτηση ενός γενικού κανόνα. Ας υπάρχουν μόνο 4 χαρακτήρες στο αλφάβητο κάποιας γλώσσας. Ας τα συμβολίσουμε:, , , . Αυτά τα σύμβολα μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας τέσσερις διψήφιους δυαδικούς κωδικούς: - 00, - 01, - 10, - 11. Εδώ, χρησιμοποιούνται όλες οι επιλογές τοποθέτησης δύο χαρακτήρων ανά δύο, ο αριθμός των οποίων είναι 2 2 = 4. A Το αλφάβητο 4 χαρακτήρων είναι ίσο με δύο bit.

Η επόμενη ειδική περίπτωση είναι ένα αλφάβητο 8 χαρακτήρων, κάθε χαρακτήρας του οποίου μπορεί να κωδικοποιηθεί με έναν δυαδικό κώδικα 3 bit, καθώς ο αριθμός των τοποθετήσεων δύο χαρακτήρων σε ομάδες των 3 είναι 2 3 = 8. Επομένως, το βάρος πληροφοριών του ένας χαρακτήρας από ένα αλφάβητο 8 χαρακτήρων είναι 3 bit. Και τα λοιπά.

Γενικεύοντας συγκεκριμένα παραδείγματα, λαμβάνουμε έναν γενικό κανόνα: χρησιμοποιώντας σι- bit δυαδικό κώδικα, μπορείτε να κωδικοποιήσετε ένα αλφάβητο που αποτελείται από Ν = 2 σι- χαρακτήρες.

Παράδειγμα 1. Για τη σύνταξη του κειμένου, χρησιμοποιούνται μόνο πεζά γράμματα του ρωσικού αλφαβήτου και χρησιμοποιείται ένα "κενό" για τον διαχωρισμό λέξεων. Ποιος είναι ο όγκος πληροφοριών ενός κειμένου που αποτελείται από 2000 χαρακτήρες (μία εκτυπωμένη σελίδα);

Λύση. Υπάρχουν 33 γράμματα στο ρωσικό αλφάβητο. Μειώνοντάς το κατά δύο γράμματα (για παράδειγμα, "ё" και "й") και εισάγοντας έναν χαρακτήρα διαστήματος, παίρνουμε έναν πολύ βολικό αριθμό χαρακτήρων - 32. Χρησιμοποιώντας την προσέγγιση της ίσης πιθανότητας χαρακτήρων, γράφουμε τον τύπο Hartley:

2Εγώ= 32 = 2 5

Από εδώ: Εγώ= 5 bit - πληροφοριακό βάρος κάθε χαρακτήρα του ρωσικού αλφαβήτου. Τότε ο όγκος πληροφοριών ολόκληρου του κειμένου ισούται με:

I = 2000 5 = 10.000 κομμάτι

Παράδειγμα 2. Υπολογίστε τον όγκο πληροφοριών ενός κειμένου μεγέθους 2000 χαρακτήρων, στην εγγραφή του οποίου χρησιμοποιείται το αλφάβητο της αναπαράστασης από υπολογιστή κειμένων χωρητικότητας 256.

Λύση. Σε αυτό το αλφάβητο, το βάρος πληροφοριών κάθε χαρακτήρα είναι 1 byte (8 bit). Επομένως, ο όγκος πληροφοριών του κειμένου είναι 2000 byte.

Σε πρακτικές εργασίες σε αυτό το θέμα, είναι σημαντικό να αναπτυχθούν οι δεξιότητες των μαθητών στη μετατροπή της ποσότητας πληροφοριών σε διαφορετικές μονάδες: bit - bytes - kilobytes - megabyte - gigabyte. Αν υπολογίσουμε ξανά τον όγκο πληροφοριών του κειμένου από το παράδειγμα 2 σε kilobyte, παίρνουμε:

2000 byte = 2000/1024 1,9531 KB

Παράδειγμα 3. Ο όγκος ενός μηνύματος που περιέχει 2048 χαρακτήρες ήταν 1/512 του megabyte. Ποιο είναι το μέγεθος του αλφαβήτου με το οποίο γράφεται το μήνυμα;

Λύση. Ας μεταφράσουμε τον όγκο πληροφοριών του μηνύματος από megabyte σε bit. Για να γίνει αυτό, πολλαπλασιάζουμε αυτήν την τιμή δύο φορές με 1024 (λαμβάνουμε byte) και μία φορά με 8:

I = 1/512 1024 1024 8 = 16384 bit.

Δεδομένου ότι αυτή η ποσότητα πληροφοριών μεταφέρεται από 1024 χαρακτήρες ( Προς την), τότε ένας χαρακτήρας αντιστοιχεί σε:

i = Εγώ/κ= 16 384/1024 = 16 bit.

Από αυτό προκύπτει ότι το μέγεθος (ισχύς) του χρησιμοποιούμενου αλφαβήτου είναι 2 16 = 65 536 χαρακτήρες.

Ογκομετρική προσέγγιση στο μάθημα της πληροφορικής στο Λύκειο

Μελετώντας την επιστήμη των υπολογιστών στις τάξεις 10-11 στο βασικό επίπεδο γενικής εκπαίδευσης, οι μαθητές μπορούν να αφήσουν τις γνώσεις τους για την ογκομετρική προσέγγιση για τη μέτρηση των πληροφοριών στο ίδιο επίπεδο όπως περιγράφεται παραπάνω, δηλ. στο πλαίσιο της ποσότητας του δυαδικού κώδικα υπολογιστή.

Όταν μελετάτε την επιστήμη των υπολογιστών σε επίπεδο προφίλ, η ογκομετρική προσέγγιση θα πρέπει να εξετάζεται από πιο γενικές μαθηματικές θέσεις, χρησιμοποιώντας ιδέες για τη συχνότητα των χαρακτήρων σε ένα κείμενο, για τις πιθανότητες και τη σχέση των πιθανοτήτων με τα βάρη πληροφοριών των συμβόλων.

Η γνώση αυτών των θεμάτων είναι σημαντική για μια βαθύτερη κατανόηση της διαφοράς στη χρήση ομοιόμορφης και μη ομοιόμορφης δυαδικής κωδικοποίησης (βλ. "Κωδικοποίηση πληροφοριών"), για να κατανοήσετε ορισμένες τεχνικές συμπίεσης δεδομένων (βλ. "Συμπίεση δεδομένων") και κρυπτογραφικούς αλγόριθμους (βλ "Κρυπτογράφηση" ).

Παράδειγμα 4. Στο αλφάβητο της φυλής MUMU, υπάρχουν μόνο 4 γράμματα (A, U, M, K), ένα σημείο στίξης (κουκκίδα) και ένα κενό χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό λέξεων. Υπολογίστηκε ότι το δημοφιλές μυθιστόρημα "Mumuka" περιέχει μόνο 10.000 χαρακτήρες, εκ των οποίων: γράμματα A - 4000, γράμματα U - 1000, γράμματα M - 2000, γράμματα K - 1500, κουκκίδες - 500, κενά - 1000. Πόσες πληροφορίες περιέχουν Βιβλίο?

Λύση. Δεδομένου ότι ο όγκος του βιβλίου είναι αρκετά μεγάλος, μπορεί να υποτεθεί ότι η συχνότητα εμφάνισης στο κείμενο καθενός από τα σύμβολα του αλφαβήτου που υπολογίζεται από αυτό είναι τυπική για οποιοδήποτε κείμενο στη γλώσσα MUMU. Ας υπολογίσουμε τη συχνότητα εμφάνισης κάθε χαρακτήρα σε ολόκληρο το κείμενο του βιβλίου (δηλαδή την πιθανότητα) και τα βάρη πληροφοριών των χαρακτήρων

Η συνολική ποσότητα πληροφοριών στο βιβλίο υπολογίζεται ως το άθροισμα των γινομένων του βάρους πληροφοριών κάθε συμβόλου και του αριθμού των επαναλήψεων αυτού του συμβόλου στο βιβλίο:

2. Μέτρηση πληροφοριών. Προσέγγιση περιεχομένου

1) ένα άτομο λαμβάνει ένα μήνυμα για κάποιο γεγονός. ενώ είναι εκ των προτέρων γνωστό αβεβαιότητα γνώσηςάτομο για το αναμενόμενο γεγονός. Η αβεβαιότητα της γνώσης μπορεί να εκφραστεί είτε από τον αριθμό των πιθανών παραλλαγών του γεγονότος, είτε από την πιθανότητα των αναμενόμενων παραλλαγών του γεγονότος.

2) ως αποτέλεσμα της λήψης του μηνύματος, αφαιρείται η αβεβαιότητα της γνώσης: από έναν ορισμένο πιθανό αριθμό επιλογών, επιλέχθηκε μία.

3) ο τύπος υπολογίζει την ποσότητα των πληροφοριών στο ληφθέν μήνυμα, εκφρασμένη σε bit.

Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του όγκου των πληροφοριών εξαρτάται από καταστάσεις, οι οποίες μπορεί να είναι δύο:

1. Όλες οι πιθανές παραλλαγές του γεγονότος είναι εξίσου πιθανές. Ο αριθμός τους είναι πεπερασμένος και ίσος Ν.

2. Πιθανότητες ( Π) οι πιθανές παραλλαγές του συμβάντος είναι διαφορετικές και είναι γνωστές εκ των προτέρων:

(p i ), i = 1.. Ν. Εδώ είναι ακόμα Ν- τον αριθμό των πιθανών παραλλαγών της εκδήλωσης.

Απίστευτα γεγονότα. Αν συμβολίζεται με Εγώο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα ότι ένα από τα Νισοπιθανά γεγονότα και μετά οι ποσότητες Εγώκαι Νδιασυνδέονται με τον τύπο Hartley:

2Εγώ=Ν (1)

αξία Εγώμετρημένο σε bits. Από αυτό προκύπτει το συμπέρασμα:

1 bit είναι η ποσότητα των πληροφοριών στο μήνυμα για ένα από δύο εξίσου πιθανά συμβάντα.

Ο τύπος του Χάρτλεϋ είναι μια εκθετική εξίσωση. Αν ένα Εγώείναι ένα άγνωστο μέγεθος, τότε η λύση της εξίσωσης (1) θα είναι:

i = ημερολόγιο 2 Ν (2)

Οι τύποι (1) και (2) είναι πανομοιότυποι μεταξύ τους. Μερικές φορές στη βιβλιογραφία ο τύπος Hartley ονομάζεται (2).

Παράδειγμα 1. Πόσες πληροφορίες περιέχει το μήνυμα ότι η βασίλισσα των μπαστούνι αφαιρέθηκε από μια τράπουλα;

Υπάρχουν 32 φύλλα σε μια τράπουλα. Σε μια ανακατεμένη τράπουλα, η απώλεια οποιουδήποτε φύλλου είναι ένα ισοδύναμο γεγονός. Αν ένα Εγώ- ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα ότι μια συγκεκριμένη κάρτα έχει πέσει (για παράδειγμα, η βασίλισσα των μπαστούνι), στη συνέχεια από την εξίσωση Hartley:

2 Εγώ = 32 = 2 5

Από εδώ: Εγώ= 5 bit.

Παράδειγμα 2. Πόσες πληροφορίες περιέχει το μήνυμα για την ρίψη ενός προσώπου με τον αριθμό 3 σε ένα ζάρι έξι όψεων;

Θεωρώντας την απώλεια οποιουδήποτε προσώπου ως ένα εξίσου πιθανό γεγονός, γράφουμε τον τύπο Hartley: 2 Εγώ= 6. Ως εκ τούτου: Εγώ= log 2 6 = 2,58496 κομμάτι.

Απίθανα γεγονότα (πιθανολογική προσέγγιση)

Αν η πιθανότητα κάποιου γεγονότος είναι Π, ένα Εγώ(bit) είναι ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα ότι αυτό το συμβάν έχει συμβεί, τότε αυτές οι τιμές σχετίζονται με τον τύπο:

2 Εγώ = 1/Π (3)

Επίλυση της εκθετικής εξίσωσης (3) ως προς Εγώ, παίρνουμε:

i = αρχείο καταγραφής 2 (1/ Π) (4)

Ο τύπος (4) προτάθηκε από τον K. Shannon, επομένως ονομάζεται τύπος Shannon.

Η συζήτηση της σχέσης μεταξύ της ποσότητας των πληροφοριών σε ένα μήνυμα και του περιεχομένου του μπορεί να λάβει χώρα σε διαφορετικά επίπεδα βάθους.

Ποιοτική προσέγγιση

Ποιοτική προσέγγιση, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο επίπεδο της προπαιδευτικής του βασικού μαθήματος της πληροφορικής (τάξεις 5-7) ή στο βασικό μάθημα (τάξεις 8-9).

Σε αυτό το επίπεδο μελέτης, συζητείται η ακόλουθη αλυσίδα εννοιών: πληροφόρηση - μήνυμα - κατατοπισμός μηνύματος.

αρχική συσκευασία: πληροφορίες- αυτή είναι η γνώση των ανθρώπων που λαμβάνουν από διάφορα μηνύματα.Το επόμενο ερώτημα είναι: τι είναι ένα μήνυμα; Μήνυμα- αυτή είναι μια ροή πληροφοριών (ροή δεδομένων), η οποία, κατά τη διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών, έρχεται στο υποκείμενο που τις λαμβάνει.Το μήνυμα είναι τόσο η ομιλία που ακούμε (ένα ραδιοφωνικό μήνυμα, μια εξήγηση δασκάλου) όσο και οι οπτικές εικόνες που αντιλαμβανόμαστε (μια ταινία στην τηλεόραση, ένα φανάρι) και το κείμενο του βιβλίου που διαβάζουμε κ.λπ.

ερώτηση για ενημερωτικό μήνυμαΘα πρέπει να συζητήσω τα παραδείγματα που προσφέρουν ο δάσκαλος και οι μαθητές. Κανόνας: πληροφοριακόςας καλέσουμεμήνυμα, που αναπληρώνει την ανθρώπινη γνώση, δηλ. μεταφέρει πληροφορίες για αυτόν.Για διαφορετικούς ανθρώπους, το ίδιο μήνυμα από την άποψη της πληροφοριακής του μπορεί να είναι διαφορετικό. Εάν οι πληροφορίες είναι "παλιές", π.χ. ένα άτομο το γνωρίζει ήδη αυτό ή το περιεχόμενο του μηνύματος δεν είναι σαφές σε ένα άτομο, τότε αυτό το μήνυμα δεν είναι ενημερωτικό για αυτόν. Ενημερωτικό είναι το μήνυμα που περιέχει νέο και κατανοητόνοημοσύνη.

Παραδείγματα μη ενημερωτικών μηνυμάτων για μαθητή της 8ης τάξης:

1) "Η πρωτεύουσα της Γαλλίας - Παρίσι" (όχι νέο).

2) «Η χημεία των κολλοειδών μελετά τις καταστάσεις διασποράς συστημάτων με υψηλό βαθμό κατακερματισμού» (μη σαφής).

Ένα παράδειγμα ενημερωτικού μηνύματος (για όσους δεν το γνώριζαν): «Ο Πύργος του Άιφελ έχει ύψος 300 μέτρα και βάρος 9000 τόνους».

Η εισαγωγή της έννοιας του «πληροφοριακού περιεχομένου ενός μηνύματος» είναι η πρώτη προσέγγιση για τη μελέτη του ζητήματος της μέτρησης της πληροφορίας μέσα στην έννοια του περιεχομένου. Εάν το μήνυμα δεν είναι ενημερωτικό για ένα άτομο, τότε η ποσότητα των πληροφοριών σε αυτό, από τη σκοπιά αυτού του ατόμου, είναι ίση με μηδέν. Ο όγκος των πληροφοριών στο ενημερωτικό μήνυμα είναι μεγαλύτερος από μηδέν.

Ποσοτική προσέγγιση στην προσέγγιση ισοπιθανοτήτων

Αυτή η προσέγγιση μπορεί να μελετηθεί είτε στην προχωρημένη έκδοση του βασικού μαθήματος στο βασικό σχολείο είτε κατά τη μελέτη της πληροφορικής στις τάξεις 10-11 στο βασικό επίπεδο.

Εξετάζεται η ακόλουθη αλυσίδα εννοιών: ισότιμα ​​γεγονότα - αβεβαιότητα γνώσης - bit ως μονάδα πληροφοριών - Η φόρμουλα του Χάρτλεϋ - λύση της εκθετικής εξίσωσης για το Ν ίσο με ακέραιες δυνάμεις δύο.

Αποκαλύπτοντας την έννοια ισοπιθανότητα, θα πρέπει να βασιστεί κανείς στη διαισθητική αναπαράσταση των παιδιών, υποστηρίζοντάς την με παραδείγματα. Τα γεγονότα είναι εξίσου πιθανάαν κανένα από αυτά δεν έχει πλεονέκτημα έναντι των άλλων.

Έχοντας εισαγάγει τον συγκεκριμένο ορισμό του bit που δόθηκε παραπάνω, θα πρέπει στη συνέχεια να γενικευτεί:

Ένα μήνυμα που μειώνει την αβεβαιότητα της γνώσης κατά συντελεστή 2 μεταφέρει 1 bitπληροφορίες.

Αυτός ο ορισμός υποστηρίζεται από παραδείγματα μηνυμάτων σχετικά με ένα συμβάν στα τέσσερα (2 bit), από τα οκτώ (3 bit) και ούτω καθεξής.

Σε αυτό το επίπεδο, δεν μπορείτε να συζητήσετε επιλογές για τιμές Ν, δεν ισούται με ακέραιες δυνάμεις του δύο, για να μην αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα του υπολογισμού των λογαρίθμων, που δεν έχουν ακόμη μελετηθεί στο μάθημα των μαθηματικών. Εάν τα παιδιά έχουν ερωτήσεις, για παράδειγμα: «Πόσες πληροφορίες περιέχει το μήνυμα σχετικά με το αποτέλεσμα της ρίψης μιας μήτρας έξι όψεων», τότε η εξήγηση μπορεί να κατασκευαστεί ως εξής. Από την εξίσωση του Hartley: 2 Εγώ= 6. Από 2 2< 6 < 2 3 , следовательно, 2 < Εγώ < 3. Затем сообщить более точное значение (с точностью до пяти знаков после запятой), что Εγώ= 2,58496 bit. Σημειώστε ότι με αυτήν την προσέγγιση, η ποσότητα των πληροφοριών μπορεί να εκφραστεί ως κλασματική τιμή.

Πιθανολογική προσέγγιση μέτρησης πληροφοριών

Μπορεί να μελετηθεί στις τάξεις 10-11 ως μέρος ενός μαθήματος γενικής εκπαίδευσης σε εξειδικευμένο επίπεδο ή σε ένα μάθημα επιλογής για τα μαθηματικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Εδώ πρέπει να εισαχθεί ένας μαθηματικά σωστός ορισμός της πιθανότητας. Επιπλέον, οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν τη λογαριθμική συνάρτηση και τις ιδιότητές της, να μπορούν να λύνουν εκθετικές εξισώσεις.

Εισάγοντας την έννοια της πιθανότητας, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η πιθανότητα ενός συμβάντος είναι μια τιμή που μπορεί να πάρει τιμές από μηδέν έως ένα. Η πιθανότητα ενός αδύνατου γεγονότος είναι μηδέν(για παράδειγμα: "αύριο ο ήλιος δεν θα ανατείλει πάνω από τον ορίζοντα"), η πιθανότητα ενός συγκεκριμένου γεγονότος είναι ίση με ένα(για παράδειγμα: «Αύριο ο ήλιος θα ανατείλει στον ορίζοντα»).

Η ακόλουθη διάταξη: η πιθανότητα κάποιου γεγονότος προσδιορίζεται με πολλαπλές παρατηρήσεις (μετρήσεις, δοκιμές). Τέτοιες μετρήσεις ονομάζονται στατιστικές. Και όσο περισσότερες μετρήσεις γίνονται, τόσο ακριβέστερα προσδιορίζεται η πιθανότητα ενός συμβάντος.

Ο μαθηματικός ορισμός της πιθανότητας είναι: πιθανότηταισούται με την αναλογία του αριθμού των αποτελεσμάτων που ευνοούν αυτό το γεγονός προς τον συνολικό αριθμό των εξίσου πιθανών αποτελεσμάτων.

Παράδειγμα 3. Δύο διαδρομές λεωφορείων σταματούν σε μια στάση λεωφορείου: Νο. 5 και Νο. 7. Δίνεται στον μαθητή η εργασία: να προσδιορίσει πόσες πληροφορίες περιέχονται στο μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 5 έχει πλησιάσει τη στάση και πόσο πληροφορίες υπάρχουν στο μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 5 πλησίασε το 7.

Ο μαθητής έκανε την έρευνα. Καθ' όλη τη διάρκεια της εργάσιμης ημέρας υπολόγισε ότι τα λεωφορεία πλησίασαν τη στάση 100 φορές. Από αυτές, το λεωφορείο νούμερο 5 πλησίασε 25 φορές και το λεωφορείο νούμερο 7 πλησίασε 75 φορές. Υποθέτοντας ότι τα λεωφορεία κινούνται με την ίδια συχνότητα τις υπόλοιπες ημέρες, ο μαθητής υπολόγισε την πιθανότητα του λεωφορείου με αριθμό 5 στη στάση: Π 5 = 25/100 = 1/4, και η πιθανότητα ωοτοκίας του διαύλου #7 είναι: Π 7 = 75/100 = 3/4.

Ως εκ τούτου, ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με το λεωφορείο νούμερο 5 είναι: Εγώ 5 = log 2 4 = 2 bit. Ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με το λεωφορείο νούμερο 7 είναι:

i 7 \u003d log 2 (4/3) \u003d log 2 4 - log 2 3 \u003d 2 - 1,58496 \u003d 0,41504 κομμάτι.

Παρατηρήστε τα ακόλουθα ποιοτικά αποτελέσματα: Όσο μικρότερη είναι η πιθανότητα ενός γεγονότος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με αυτό. Ο όγκος των πληροφοριών για ένα συγκεκριμένο γεγονός είναι μηδέν. Για παράδειγμα, το μήνυμα «Θα έρθει αύριο το πρωί» είναι αξιόπιστο και η πιθανότητα του είναι ίση με ένα. Από τον τύπο (3) προκύπτει: 2 Εγώ= 1/1 = 1. Επομένως, Εγώ= 0 bit.

Ο τύπος του Hartley (1) είναι μια ειδική περίπτωση του τύπου (3). Εάν είναι διαθέσιμο Νεξίσου πιθανά γεγονότα (το αποτέλεσμα της ρίψης ενός νομίσματος, ενός ζαριού κ.λπ.), τότε η πιθανότητα κάθε πιθανής παραλλαγής είναι ίση με Π = 1/Ν. Αντικαθιστώντας το (3), παίρνουμε πάλι τον τύπο Hartley: 2 Εγώ = Ν.Αν στο παράδειγμα 3 λεωφορεία #5 και #7 σταματούσαν 100 φορές το καθένα 50 φορές, τότε η πιθανότητα να εμφανιστεί καθένα από αυτά θα ήταν ίση με 1/2. Επομένως, ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα σχετικά με την άφιξη κάθε λεωφορείου είναι Εγώ= log 2 2 = 1 bit. Καταλήξαμε σε μια πολύ γνωστή παραλλαγή της πληροφοριακής αξίας ενός μηνύματος για ένα από δύο εξίσου πιθανά γεγονότα.

Παράδειγμα 4. Εξετάστε μια άλλη έκδοση του προβλήματος του διαύλου. Τα λεωφορεία Νο. 5 και Νο. 7 σταματούν στη στάση. Το μήνυμα ότι το λεωφορείο Νο. 5 έχει πλησιάσει τη στάση φέρει 4 bit πληροφοριών. Η πιθανότητα εμφάνισης του λεωφορείου με αριθμό 7 στη στάση είναι δύο φορές μικρότερη από την πιθανότητα εμφάνισης του διαύλου με αριθμό 5. Πόσα bit πληροφοριών μεταφέρει το μήνυμα σχετικά με το λεωφορείο με αριθμό 7 που εμφανίζεται στη στάση;

Γράφουμε την κατάσταση του προβλήματος με την ακόλουθη μορφή:

i 5 = 4 bit, Π 5 = 2 Π 7

Θυμηθείτε τη σχέση μεταξύ πιθανότητας και ποσότητας πληροφοριών: 2 Εγώ = 1/Π

Από εδώ: Π = 2 –Εγώ

Αντικαθιστώντας την ισότητα από την συνθήκη του προβλήματος, παίρνουμε:

Το συμπέρασμα προκύπτει από το αποτέλεσμα: μια μείωση της πιθανότητας ενός συμβάντος κατά 2 φορές αυξάνει το περιεχόμενο πληροφοριών του μηνύματος σχετικά με αυτό κατά 1 bit. Ο αντίστροφος κανόνας είναι επίσης προφανής: μια αύξηση της πιθανότητας ενός συμβάντος κατά 2 φορές μειώνει το περιεχόμενο πληροφοριών του μηνύματος σχετικά με αυτό κατά 1 bit. Γνωρίζοντας αυτούς τους κανόνες, το προηγούμενο πρόβλημα θα μπορούσε να λυθεί «στο μυαλό».

3. Πληροφοριακές διαδικασίες

Αντικείμενο μελέτης της επιστήμης της πληροφορικής είναι πληροφορίεςκαι διαδικασίες πληροφόρησης. Καθώς δεν υπάρχει ενιαίος γενικά αποδεκτός ορισμός της πληροφορίας (βλ. "Πληροφορίες"), επίσης δεν υπάρχει ενότητα στην ερμηνεία της έννοιας των «διεργασιών πληροφοριών».

Ας προσεγγίσουμε την κατανόηση αυτής της έννοιας από ορολογική θέση. Λέξη επεξεργάζομαι, διαδικασία σημαίνει κάποιο γεγονός που συμβαίνει στο χρόνο: δικαστικές διαφορές, διαδικασία παραγωγής, εκπαιδευτική διαδικασία, διαδικασία ανάπτυξης ζωντανών οργανισμών, διαδικασία διύλισης πετρελαίου, διαδικασία καύσης καυσίμου, διαδικασία πτήσης διαστημικού σκάφους κ.λπ. Κάθε διαδικασία συνδέεται με κάποιες Ενέργειεςεκτελούνται από τον άνθρωπο, τις δυνάμεις της φύσης, τις τεχνικές συσκευές, καθώς και λόγω της αλληλεπίδρασής τους.

Κάθε διαδικασία έχει αντικείμενο επιρροήςΛέξεις κλειδιά: κατηγορούμενος, φοιτητές, πετρέλαιο, καύσιμα, διαστημόπλοιο. Εάν η διαδικασία σχετίζεται με τη σκόπιμη δραστηριότητα ενός ατόμου, τότε μπορεί να κληθεί ένα τέτοιο άτομο εκτελεστής διαδικασίας: δικαστής, δάσκαλος, αστροναύτης. Εάν η διαδικασία πραγματοποιείται με τη βοήθεια μιας αυτόματης συσκευής, τότε αυτή είναι ο εκτελεστής της διαδικασίας: ένας χημικός αντιδραστήρας, ένας αυτόματος διαστημικός σταθμός.

Προφανώς, στις διαδικασίες πληροφόρησης το αντικείμενο επιρροής είναι η πληροφορία. Στο σχολικό βιβλίο Α.Ε. Μπεσένκοβα, Ε.Α. Η Rakitina δίνει τον ακόλουθο ορισμό: «Στην πιο γενική μορφή, η διαδικασία πληροφοριών ορίζεται ως ένα σύνολο διαδοχικών ενεργειών (πράξεων) που εκτελούνται σε πληροφορίες (με τη μορφή δεδομένων, πληροφοριών, γεγονότων, ιδεών, υποθέσεων, θεωριών κ.λπ.) να επιτύχει οποιοδήποτε αποτέλεσμα (επιτεύγματα). στόχους)».

Η περαιτέρω ανάλυση της έννοιας των «διεργασιών πληροφοριών» εξαρτάται από την προσέγγιση της έννοιας της πληροφορίας, από την απάντηση στο ερώτημα: «Τι είναι η πληροφορία;». Αν δεχτείτε προσδιοριστικόάποψη για τις πληροφορίες (βλ. "Πληροφορίες"), τότε θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι οι διαδικασίες πληροφοριών συμβαίνουν τόσο στη ζωντανή όσο και στην άψυχη φύση. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα της φυσικής αλληλεπίδρασης μεταξύ της Γης και του Ήλιου, μεταξύ των ηλεκτρονίων και του πυρήνα ενός ατόμου, μεταξύ του ωκεανού και της ατμόσφαιρας. Από τη θέση λειτουργικόςΟι διαδικασίες πληροφόρησης για την έννοια συμβαίνουν σε ζωντανούς οργανισμούς (φυτά, ζώα) και στην αλληλεπίδρασή τους.

ΑΠΟ ανθρωποκεντρικόςαπό την άποψη, ο εκτελεστής των διαδικασιών πληροφοριών είναι ένα πρόσωπο. Οι διαδικασίες πληροφόρησης είναι συνάρτηση της ανθρώπινης συνείδησης (σκέψη, νόηση). Ένα άτομο μπορεί να τα πραγματοποιήσει ανεξάρτητα, καθώς και με τη βοήθεια εργαλείων πληροφοριακής δραστηριότητας που δημιουργήθηκαν από αυτόν.

Οποιαδήποτε, αυθαίρετα πολύπλοκη δραστηριότητα πληροφοριών ενός ατόμου μειώνεται σε τρεις κύριους τύπους ενεργειών με πληροφορίες: αποθήκευση, λήψη / μετάδοση, επεξεργασία. Συνήθως, αντί για «λήψη-μετάδοση», λένε απλώς «μετάδοση», κατανοώντας αυτή τη διαδικασία ως αμφίδρομη: μετάδοση από πηγή σε δέκτη (συνώνυμο της «μεταφοράς»).

Η αποθήκευση, η μετάδοση και η επεξεργασία πληροφοριών είναι οι κύριοι τύποι διαδικασιών πληροφοριών.

Η υλοποίηση αυτών των ενεργειών με πληροφορίες συνδέεται με την παρουσίασή τους με τη μορφή δεδομένων. Όλα τα είδη εργαλείων της ανθρώπινης δραστηριότητας πληροφοριών (για παράδειγμα: χαρτί και στυλό, τεχνικά κανάλια επικοινωνίας, υπολογιστικές συσκευές κ.λπ.) χρησιμοποιούνται για αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση δεδομένα.

Εάν αναλύσουμε τις δραστηριότητες οποιουδήποτε οργανισμού (το τμήμα προσωπικού μιας επιχείρησης, λογιστική, επιστημονικό εργαστήριο) που λειτουργεί με πληροφορίες «με τον παλιό τρόπο», χωρίς τη χρήση υπολογιστών, τότε απαιτούνται τρία είδη μέσων για να διασφαλιστεί η δραστηριότητες:

Χαρτί και όργανα γραφής (στυλό, γραφομηχανές, όργανα σχεδίασης) για τη στερέωση πληροφοριών για σκοπούς αποθήκευσης.

Εγκαταστάσεις επικοινωνίας (ταχυμεταφορείς, τηλέφωνα, ταχυδρομείο) για τη λήψη και τη μετάδοση πληροφοριών.

Υπολογιστικά εργαλεία (λογαριασμοί, αριθμομηχανές) για την επεξεργασία πληροφοριών.

Σήμερα, όλοι αυτοί οι τύποι πληροφοριακών δραστηριοτήτων πραγματοποιούνται με χρήση τεχνολογίας υπολογιστών: τα δεδομένα αποθηκεύονται σε ψηφιακά μέσα, η μετάδοση πραγματοποιείται με χρήση e-mail και άλλων υπηρεσιών δικτύου υπολογιστών, υπολογισμοί και άλλοι τύποι επεξεργασίας εκτελούνται σε υπολογιστή.

Η σύνθεση των κύριων συσκευών ενός υπολογιστή καθορίζεται ακριβώς από το γεγονός ότι ο υπολογιστής έχει σχεδιαστεί να εκτελεί αποθήκευση, επεξεργασίακαι μετάδοση δεδομένων. Για να γίνει αυτό, περιλαμβάνει μνήμη, επεξεργαστή, εσωτερικά κανάλια και εξωτερικές συσκευές εισόδου/εξόδου (βλ. "Ενας υπολογιστής").

Προκειμένου να διαχωριστούν ορολογικά οι διαδικασίες εργασίας με πληροφορίες που εμφανίζονται στο ανθρώπινο μυαλό και οι διαδικασίες εργασίας με δεδομένα που συμβαίνουν σε συστήματα υπολογιστών, ο A.Ya. Ο Friedland προτείνει να τα ονομάζουμε διαφορετικά: το πρώτο - διαδικασίες πληροφοριών, το δεύτερο - διαδικασίες πληροφοριών.

Μια άλλη προσέγγιση στην ερμηνεία των διαδικασιών πληροφοριών προσφέρεται από την κυβερνητική. Οι διαδικασίες πληροφοριών συμβαίνουν σε διάφορα συστήματα ελέγχου που λαμβάνουν χώρα στην άγρια ​​ζωή, στο ανθρώπινο σώμα, σε κοινωνικά συστήματα, σε τεχνικά συστήματα (συμπεριλαμβανομένου ενός υπολογιστή). Για παράδειγμα, η κυβερνητική προσέγγιση εφαρμόζεται στη νευροφυσιολογία (βλ. "Πληροφορίες"), όπου η διαχείριση φυσιολογικών διεργασιών στο σώμα ενός ζώου και ενός ατόμου, που συμβαίνουν σε ασυνείδητο επίπεδο, θεωρείται ως διαδικασία πληροφόρησης. Σε νευρώνες (εγκεφαλικά κύτταρα) αποθηκευμένοκαι επεξεργασμέναπληροφορίες μεταφέρονται κατά μήκος των νευρικών ινών αναμετάδοσηπληροφορίες με τη μορφή σημάτων ηλεκτροχημικής φύσης. Η γενετική έχει αποδείξει αυτές τις κληρονομικές πληροφορίες αποθηκευμένοστα μόρια του DNA που αποτελούν τους πυρήνες των ζωντανών κυττάρων. Καθορίζει το πρόγραμμα για την ανάπτυξη του οργανισμού (δηλαδή ελέγχει αυτή τη διαδικασία), το οποίο πραγματοποιείται σε ασυνείδητο επίπεδο.

Έτσι, στην κυβερνητική ερμηνεία, οι διαδικασίες πληροφοριών περιορίζονται στην αποθήκευση, μετάδοση και επεξεργασία πληροφοριών που παρουσιάζονται με τη μορφή σημάτων, κωδίκων ποικίλης φύσης.

Σε οποιοδήποτε στάδιο της μελέτης της επιστήμης των υπολογιστών στο σχολείο, οι ιδέες σχετικά με τις διαδικασίες πληροφοριών έχουν μια συστηματοποιητική μεθοδολογική λειτουργία. Μελετώντας τη συσκευή ενός υπολογιστή, οι μαθητές θα πρέπει να κατανοήσουν με σαφήνεια ποιες συσκευές χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση, την επεξεργασία και τη μεταφορά δεδομένων. Κατά τη μελέτη προγραμματισμού, οι μαθητές πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι το πρόγραμμα λειτουργεί με δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη του υπολογιστή (όπως το ίδιο το πρόγραμμα), ότι οι οδηγίες του προγράμματος καθορίζουν τις ενέργειες του επεξεργαστή για την επεξεργασία δεδομένων και τη δράση των συσκευών εισόδου-εξόδου για λήψη και μετάδοση δεδομένων. Κατακτώντας τις τεχνολογίες των πληροφοριών, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι αυτές οι τεχνολογίες επικεντρώνονται επίσης στην αποθήκευση, επεξεργασία και μετάδοση πληροφοριών.

Δείτε άρθρα " Αποθήκευση δεδομένων”, “Επεξεργασία δεδομένων”, “Μεταφορά πληροφοριών” 2.

4. Πληροφορίες

Προέλευση του όρου «πληροφορίες»

Η λέξη «πληροφορία» προέρχεται από τα λατινικά πληροφορίες, που μεταφράζεται ως διευκρίνιση, παρουσίαση. Στο επεξηγηματικό λεξικό του V.I. Ο Dahl δεν έχει τη λέξη "πληροφορίες". Ο όρος "πληροφορία" άρχισε να χρησιμοποιείται στη ρωσική ομιλία από τα μέσα του εικοστού αιώνα.

Στο μέγιστο βαθμό, η έννοια της πληροφορίας οφείλει τη διάδοσή της σε δύο επιστημονικούς τομείς: θεωρία της επικοινωνίαςκαι κυβερνητική. Το αποτέλεσμα της ανάπτυξης της θεωρίας της επικοινωνίας ήταν θεωρία πληροφοριώνιδρύθηκε από τον Claude Shannon. Ωστόσο, ο K. Shannon δεν έδωσε ορισμό της πληροφορίας, ορίζοντας ταυτόχρονα ποσότητα πληροφοριών. Η θεωρία της πληροφορίας είναι αφιερωμένη στην επίλυση του προβλήματος της μέτρησης της πληροφορίας.

Στην επιστήμη κυβερνητικήπου ιδρύθηκε από τον Norbert Wiener, η έννοια της πληροφορίας είναι κεντρική (βλ. "Κυβερνητική" 2). Είναι γενικά αποδεκτό ότι ήταν ο N. Wiener που εισήγαγε την έννοια της πληροφορίας στην επιστημονική χρήση. Παρόλα αυτά, στο πρώτο του βιβλίο για την κυβερνητική, ο N. Wiener δεν ορίζει τις πληροφορίες. " Οι πληροφορίες είναι πληροφορίες, όχι ύλη ή ενέργεια», έγραψε ο Wiener. Έτσι, η έννοια της πληροφορίας, αφενός, έρχεται σε αντίθεση με τις έννοιες της ύλης και της ενέργειας, αφετέρου, συγκρίνεται με αυτές τις έννοιες ως προς τον βαθμό γενικότητας και θεμελιώδους τους. Ως εκ τούτου, τουλάχιστον είναι σαφές ότι η πληροφορία είναι κάτι που δεν μπορεί να αποδοθεί ούτε στην ύλη ούτε στην ενέργεια.

Πληροφορίες στη φιλοσοφία

Η επιστήμη της φιλοσοφίας ασχολείται με την κατανόηση της πληροφορίας ως θεμελιώδη έννοια. Σύμφωνα με μια από τις φιλοσοφικές έννοιες, η πληροφορία είναι ιδιοκτησία των πάντων, όλα τα υλικά αντικείμενα του κόσμου. Αυτή η έννοια της πληροφορίας ονομάζεται προσδιοριστικό (οι πληροφορίες είναι χαρακτηριστικό όλων των υλικών αντικειμένων). Οι πληροφορίες στον κόσμο προέκυψαν μαζί με το Σύμπαν. Με αυτή την έννοια Οι πληροφορίες είναι ένα μέτρο της τάξης, της δομής οποιουδήποτε υλικού συστήματος. Οι διαδικασίες ανάπτυξης του κόσμου από το αρχικό χάος που ήρθε μετά τη «Μεγάλη Έκρηξη» μέχρι το σχηματισμό ανόργανων συστημάτων, στη συνέχεια τα οργανικά (ζωντανά) συστήματα συνδέονται με την ανάπτυξη του περιεχομένου πληροφοριών. Αυτό το περιεχόμενο είναι αντικειμενικό, ανεξάρτητο από την ανθρώπινη συνείδηση. Ένα κομμάτι άνθρακα περιέχει πληροφορίες για γεγονότα που έλαβαν χώρα στην αρχαιότητα. Ωστόσο, μόνο ένας περίεργος νους μπορεί να εξαγάγει αυτές τις πληροφορίες.

Μια άλλη φιλοσοφική έννοια της πληροφορίας ονομάζεται λειτουργικός. Σύμφωνα με τη λειτουργική προσέγγιση, Οι πληροφορίες εμφανίστηκαν με την εμφάνιση της ζωής, καθώς συνδέονται με τη λειτουργία πολύπλοκων αυτοοργάνωσων συστημάτων, που περιλαμβάνουν τους ζωντανούς οργανισμούς και την ανθρώπινη κοινωνία.Μπορείτε επίσης να το πείτε αυτό: οι πληροφορίες είναι ένα χαρακτηριστικό εγγενές μόνο στη ζωντανή φύση. Αυτό είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά που διαχωρίζουν το ζωντανό από το μη ζωντανό στη φύση.

Η τρίτη φιλοσοφική έννοια της πληροφορίας είναι ανθρωποκεντρικός, Συμφωνα με το οποίο πληροφορίες υπάρχουν μόνο στην ανθρώπινη συνείδηση, στην ανθρώπινη αντίληψη. Η πληροφοριακή δραστηριότητα είναι εγγενής μόνο στον άνθρωπο, εμφανίζεται στα κοινωνικά συστήματα. Με τη δημιουργία της πληροφορικής, ένα άτομο δημιουργεί εργαλεία για την πληροφοριακή του δραστηριότητα.

Μπορούμε να πούμε ότι η χρήση της έννοιας της «πληροφορίας» στην καθημερινή ζωή συμβαίνει σε ένα ανθρωποκεντρικό πλαίσιο. Είναι φυσικό για οποιονδήποτε από εμάς να αντιλαμβάνεται τις πληροφορίες ως μηνύματα που ανταλλάσσονται μεταξύ ανθρώπων. Για παράδειγμα, τα μέσα μαζικής ενημέρωσης - μέσα μαζικής ενημέρωσης έχουν σχεδιαστεί για να διαδίδουν μηνύματα, ειδήσεις στον πληθυσμό.

Πληροφορίες στη βιολογία

Στον 20ο αιώνα, η έννοια της πληροφορίας διαπερνά την επιστήμη παντού. Οι διαδικασίες πληροφοριών στη ζωντανή φύση μελετώνται από τη βιολογία. Η νευροφυσιολογία (τμήμα βιολογίας) μελετά τους μηχανισμούς της νευρικής δραστηριότητας των ζώων και των ανθρώπων. Αυτή η επιστήμη δημιουργεί ένα μοντέλο διεργασιών πληροφοριών που συμβαίνουν στο σώμα. Οι πληροφορίες που προέρχονται από το εξωτερικό μετατρέπονται σε σήματα ηλεκτροχημικής φύσης, τα οποία μεταδίδονται από τα αισθητήρια όργανα κατά μήκος των νευρικών ινών στους νευρώνες (νευρικά κύτταρα) του εγκεφάλου. Ο εγκέφαλος μεταδίδει πληροφορίες ελέγχου με τη μορφή σημάτων ίδιας φύσης στους μυϊκούς ιστούς, ελέγχοντας έτσι τα όργανα κίνησης. Ο περιγραφόμενος μηχανισμός είναι σε καλή συμφωνία με το κυβερνητικό μοντέλο του N. Wiener (βλ. "Κυβερνητική" 2).

Σε μια άλλη βιολογική επιστήμη - τη γενετική, χρησιμοποιείται η έννοια των κληρονομικών πληροφοριών που είναι ενσωματωμένες στη δομή των μορίων DNA που υπάρχουν στους πυρήνες των κυττάρων των ζωντανών οργανισμών (φυτά, ζώα). Η γενετική έχει αποδείξει ότι αυτή η δομή είναι ένα είδος κώδικα που καθορίζει τη λειτουργία ολόκληρου του οργανισμού: ανάπτυξη, ανάπτυξή του, παθολογίες κ.λπ. Μέσω των μορίων DNA, οι κληρονομικές πληροφορίες μεταδίδονται από γενιά σε γενιά.

Μελετώντας την πληροφορική στο βασικό σχολείο (βασικό μάθημα), δεν πρέπει να εμβαθύνουμε στην πολυπλοκότητα του προβλήματος του προσδιορισμού των πληροφοριών. Η έννοια της πληροφορίας δίνεται σε ένα ουσιαστικό πλαίσιο:

Πληροφορίες - αυτό είναι το νόημα, το περιεχόμενο των μηνυμάτων που λαμβάνει ένα άτομο από τον έξω κόσμο μέσω των αισθήσεών του.

Η έννοια της πληροφορίας αποκαλύπτεται μέσω της αλυσίδας:

μήνυμα - νόημα - πληροφορία - γνώση

Ένα άτομο αντιλαμβάνεται μηνύματα με τη βοήθεια των αισθήσεών του (κυρίως μέσω της όρασης και της ακοής). Αν κάποιος καταλαβαίνει έννοιαπερικλείεται σε ένα μήνυμα, τότε μπορούμε να πούμε ότι αυτό το μήνυμα μεταφέρει ένα άτομο πληροφορίες. Για παράδειγμα, ένα μήνυμα σε μια άγνωστη γλώσσα δεν περιέχει πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο άτομο, αλλά ένα μήνυμα σε μια μητρική γλώσσα είναι κατανοητό, επομένως ενημερωτικό. Οι πληροφορίες που γίνονται αντιληπτές και αποθηκευμένες στη μνήμη αναπληρώνονται η γνώση πρόσωπο. Μας η γνώση- αυτή είναι μια συστηματοποιημένη (σχετική) πληροφορία στη μνήμη μας.

Όταν αποκαλύπτεται η έννοια της πληροφορίας από τη σκοπιά μιας ουσιαστικής προσέγγισης, θα πρέπει να ξεκινήσει κανείς από τις διαισθητικές ιδέες για τις πληροφορίες που έχουν τα παιδιά. Συνιστάται η διεξαγωγή συνομιλίας με τη μορφή διαλόγου, θέτοντας στους μαθητές ερωτήσεις που είναι σε θέση να απαντήσουν. Οι ερωτήσεις, για παράδειγμα, μπορούν να τεθούν με την ακόλουθη σειρά.

Πείτε μας από πού αντλείτε τις πληροφορίες σας;

Πιθανότατα θα ακούσετε ξανά:

Από βιβλία, ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές .

Το πρωί άκουσα την πρόγνωση του καιρού στο ραδιόφωνο .

Αρπάζοντας αυτή την απάντηση, ο δάσκαλος οδηγεί τους μαθητές στο τελικό συμπέρασμα:

Έτσι, στην αρχή δεν ήξερες πώς θα είναι ο καιρός, αλλά αφού άκουσες ραδιόφωνο, άρχισες να ξέρεις. Επομένως, έχοντας λάβει πληροφορίες, λάβατε νέα γνώση!

Έτσι, ο δάσκαλος, μαζί με τους μαθητές, καταλήγει στον ορισμό: πληροφορίεςγια ένα άτομο, αυτές είναι πληροφορίες που συμπληρώνουν τις γνώσεις ενός ατόμου, τις οποίες λαμβάνει από διάφορες πηγές.Επιπλέον, σε πολλά παραδείγματα που είναι γνωστά στα παιδιά, αυτός ο ορισμός θα πρέπει να καθοριστεί.

Έχοντας δημιουργήσει μια σύνδεση μεταξύ της πληροφορίας και της γνώσης των ανθρώπων, καταλήγει κανείς αναπόφευκτα στο συμπέρασμα ότι η πληροφορία είναι το περιεχόμενο της μνήμης μας, επειδή η ανθρώπινη μνήμη είναι το μέσο αποθήκευσης της γνώσης. Είναι λογικό να αποκαλούμε τέτοιες πληροφορίες εσωτερικές, επιχειρησιακές πληροφορίες που κατέχει ένα άτομο. Ωστόσο, οι άνθρωποι αποθηκεύουν πληροφορίες όχι μόνο στη μνήμη τους, αλλά και σε αρχεία σε χαρτί, σε μαγνητικά μέσα κ.λπ. Τέτοιες πληροφορίες μπορούν να ονομαστούν εξωτερικές (σε σχέση με ένα άτομο). Για να το χρησιμοποιήσει κάποιος (για παράδειγμα, να ετοιμάσει ένα πιάτο σύμφωνα με μια συνταγή), πρέπει πρώτα να το διαβάσει, δηλ. μετατρέψτε το σε εσωτερική φόρμα και, στη συνέχεια, εκτελέστε ορισμένες ενέργειες.

Το ζήτημα της ταξινόμησης της γνώσης (και επομένως των πληροφοριών) είναι πολύ περίπλοκο. Στην επιστήμη, υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις σε αυτό. Ειδικοί στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης ασχολούνται ιδιαίτερα με αυτό το θέμα. Στο πλαίσιο του βασικού μαθήματος, αρκεί να περιοριστούμε στη διαίρεση της γνώσης σε δηλωτικόςκαι διαδικαστικός.Η περιγραφή της δηλωτικής γνώσης μπορεί να ξεκινήσει με τις λέξεις: «Ξέρω ότι…». Περιγραφή της διαδικαστικής γνώσης - με τις λέξεις: "Ξέρω πώς ...". Είναι εύκολο να δώσουμε παραδείγματα και για τα δύο είδη γνώσης και να προσκαλέσουμε τα παιδιά να βρουν τα δικά τους παραδείγματα.

Ο δάσκαλος θα πρέπει να γνωρίζει καλά την προπαιδευτική σημασία της συζήτησης αυτών των θεμάτων για τη μελλοντική γνωριμία των μαθητών με τη συσκευή και τη λειτουργία του υπολογιστή. Ένας υπολογιστής, όπως και ένας άνθρωπος, έχει μια εσωτερική - λειτουργική - μνήμη και μια εξωτερική - μακροπρόθεσμη - μνήμη. Η διαίρεση της γνώσης σε δηλωτική και διαδικαστική στο μέλλον μπορεί να συνδεθεί με τη διαίρεση των πληροφοριών υπολογιστή σε δεδομένα - δηλωτικές πληροφορίες και προγράμματα - διαδικαστικές πληροφορίες. Η χρήση της διδακτικής μεθόδου αναλογίας μεταξύ της πληροφοριακής λειτουργίας ενός ατόμου και ενός υπολογιστή θα επιτρέψει στους μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα την ουσία της συσκευής και τη λειτουργία ενός υπολογιστή.

Με βάση τη θέση «η ανθρώπινη γνώση είναι αποθηκευμένη πληροφορία», ο δάσκαλος ενημερώνει τους μαθητές ότι οι μυρωδιές, οι γεύσεις και οι απτικές (απτικές) αισθήσεις μεταφέρουν επίσης πληροφορίες σε ένα άτομο. Το σκεπτικό γι' αυτό είναι πολύ απλό: αφού θυμόμαστε οικείες μυρωδιές και γεύσεις, αναγνωρίζουμε οικεία αντικείμενα με την αφή, τότε αυτές οι αισθήσεις αποθηκεύονται στη μνήμη μας και επομένως αποτελούν πληροφορίες. Εξ ου και το συμπέρασμα: με τη βοήθεια όλων των αισθήσεών του, ένα άτομο λαμβάνει πληροφορίες από τον έξω κόσμο.

Τόσο από ουσιαστική όσο και από μεθοδολογική άποψη, είναι πολύ σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ της σημασίας των εννοιών " πληροφορίες" και " δεδομένα”. Στην αναπαράσταση πληροφοριών σε οποιοδήποτε σύστημα πινακίδων(συμπεριλαμβανομένων αυτών που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές) ο όρος πρέπει να χρησιμοποιείται “δεδομένα". ΑΛΛΑ πληροφορίες- αυτό είναι το νόημα που περιέχεται στα δεδομένα, ενσωματωμένο σε αυτά από ένα άτομο και κατανοητό μόνο σε ένα άτομο.

Ένας υπολογιστής λειτουργεί με δεδομένα: λαμβάνει δεδομένα εισόδου, τα επεξεργάζεται και μεταδίδει δεδομένα εξόδου σε ένα άτομο - αποτελέσματα. Η σημασιολογική ερμηνεία των δεδομένων πραγματοποιείται από ένα άτομο. Ωστόσο, στην καθομιλουμένη, στη βιβλιογραφία, συχνά λένε και γράφουν ότι ένας υπολογιστής αποθηκεύει, επεξεργάζεται, μεταδίδει και λαμβάνει πληροφορίες. Αυτό ισχύει εάν ο υπολογιστής δεν είναι διαχωρισμένος από το άτομο, θεωρώντας τον ως εργαλείο με το οποίο ένα άτομο πραγματοποιεί διαδικασίες πληροφοριών.

5. Κυβερνητική

Η λέξη "cybernetics" είναι ελληνικής προέλευσης, κυριολεκτικά σημαίνει την τέχνη του ελέγχου.

Τον IV αιώνα π.Χ. στα γραπτά του Πλάτωνα, αυτός ο όρος χρησιμοποιήθηκε για να δηλώσει τη διαχείριση με μια γενική έννοια. Τον 19ο αιώνα, ο A. Ampère πρότεινε να ονομαστεί η κυβερνητική ως η επιστήμη της διαχείρισης της ανθρώπινης κοινωνίας.

Σε μια σύγχρονη ερμηνεία κυβερνητική- μια επιστήμη που μελετά τους γενικούς νόμους ελέγχου και τις σχέσεις σε οργανωμένα συστήματα (μηχανές, ζωντανοί οργανισμοί, στην κοινωνία).

Η εμφάνιση της κυβερνητικής ως ανεξάρτητης επιστήμης συνδέεται με τη δημοσίευση των βιβλίων του Αμερικανού επιστήμονα Norbert Wiener "Cybernetics, or Control and Communication in Animal and Machine" το 1948 και "Cybernetics and Society" το 1954.

Η κύρια επιστημονική ανακάλυψη της κυβερνητικής ήταν η αιτιολόγηση ενότητα των νόμων ελέγχου σε φυσικά και τεχνητά συστήματα. Ο N. Wiener κατέληξε σε αυτό το συμπέρασμα χτίζοντας ένα μοντέλο πληροφοριών των διαδικασιών διαχείρισης.

Norbert Wiener (1894–1964), Η.Π.Α

Ένα παρόμοιο σχήμα ήταν γνωστό στη θεωρία του αυτόματου ελέγχου. Ο Wiener το γενίκευσε σε όλους τους τύπους συστημάτων, αφαιρώντας από συγκεκριμένους μηχανισμούς επικοινωνίας, θεωρώντας αυτή τη σύνδεση ως πληροφοριακή.

Σχέδιο ελέγχου ανάδρασης

Το κανάλι άμεσης επικοινωνίας μεταδίδει πληροφορίες ελέγχου - εντολές ελέγχου. Το κανάλι ανάδρασης μεταδίδει πληροφορίες για την κατάσταση του ελεγχόμενου αντικειμένου, για την απόκρισή του στη δράση ελέγχου, καθώς και για την κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος, που είναι συχνά ένας σημαντικός παράγοντας στη διαχείριση.

Η Cybernetics αναπτύσσει την έννοια της πληροφορίας ως το περιεχόμενο των σημάτων που μεταδίδονται μέσω των καναλιών επικοινωνίας. Η Cybernetics αναπτύσσει την έννοια του αλγορίθμου ως πληροφορίας ελέγχου που πρέπει να έχει ένα αντικείμενο ελέγχου για να εκτελέσει την εργασία του.

Η εμφάνιση της κυβερνητικής συμβαίνει ταυτόχρονα με τη δημιουργία ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η σύνδεση μεταξύ των υπολογιστών και της κυβερνητικής είναι τόσο στενή που αυτές οι έννοιες εντοπίστηκαν συχνά στη δεκαετία του 1950. Οι υπολογιστές ονομάζονταν κυβερνητικές μηχανές.

Η σύνδεση μεταξύ υπολογιστών και κυβερνητικής υφίσταται σε δύο όψεις. Πρώτον, ένας υπολογιστής είναι ένα αυτο-ελεγχόμενο αυτόματο στο οποίο ο ρόλος ενός διαχειριστή διαδραματίζεται από μια συσκευή ελέγχου που αποτελεί μέρος του επεξεργαστή και όλες οι άλλες συσκευές είναι αντικείμενα ελέγχου. Η άμεση επικοινωνία και η ανατροφοδότηση πραγματοποιείται μέσω καναλιών πληροφοριών και ο αλγόριθμος παρουσιάζεται με τη μορφή προγράμματος στη γλώσσα μηχανής (μια γλώσσα «κατανοητή» από τον επεξεργαστή) που είναι αποθηκευμένη στη μνήμη του υπολογιστή.

Δεύτερον, με την εφεύρεση του υπολογιστή, άνοιξε η προοπτική χρήσης του μηχανήματος ως αντικείμενο ελέγχου σε διάφορα συστήματα. Γίνεται δυνατή η δημιουργία πολύπλοκων συστημάτων με έλεγχο προγράμματος, η μεταφορά πολλών τύπων ανθρώπινης δραστηριότητας σε αυτόματες συσκευές.

Η ανάπτυξη της γραμμής "κυβερνητική - υπολογιστές" οδήγησε τη δεκαετία του 1960 στην εμφάνιση της επιστήμης πληροφορικήςμε ένα πιο ανεπτυγμένο σύστημα εννοιών που σχετίζονται με τη μελέτη πληροφοριών και διαδικασιών πληροφόρησης.

Επί του παρόντος, οι γενικές διατάξεις της θεωρητικής κυβερνητικής αποκτούν σε μεγαλύτερο βαθμό φιλοσοφικό νόημα. Ταυτόχρονα, αναπτύσσονται ενεργά εφαρμοσμένοι τομείς της κυβερνητικής που σχετίζονται με τη μελέτη και τη δημιουργία συστημάτων ελέγχου σε διάφορους θεματικούς τομείς: τεχνική κυβερνητική, βιοϊατρική κυβερνητική, οικονομική κυβερνητική. Με την ανάπτυξη συστημάτων μάθησης υπολογιστών, μπορούμε να μιλήσουμε για την εμφάνιση της παιδαγωγικής κυβερνητικής.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να συμπεριληφθούν ερωτήσεις κυβερνητικής στο μάθημα γενικής εκπαίδευσης. Ένας τρόπος είναι μέσω της γραμμής αλγορίθμου. Αλγόριθμοςθεωρούνται πληροφορίες ελέγχου στο κυβερνητικό μοντέλο του συστήματος ελέγχου. Σε αυτό το πλαίσιο, αποκαλύπτεται το θέμα της κυβερνητικής.

Ένας άλλος τρόπος είναι να συμπεριλάβουμε το θέμα της κυβερνητικής στη σημαντική γραμμή μοντελοποίησης. Με αναθεώρηση διαδικασία διαχείρισης ως μια πολύπλοκη διαδικασία πληροφόρησηςδίνει μια ιδέα για Το σχήμα του Ν. Wienerπως μοντέλα μιας τέτοιας διαδικασίας. Στην έκδοση του εκπαιδευτικού προτύπου για το βασικό σχολείο (2004), αυτό το θέμα είναι παρόν στο πλαίσιο της μοντελοποίησης: «κυβερνητικό μοντέλο διαδικασιών διαχείρισης».

Στο έργο του Α.Α. Kuznetsova, S.A. Οι Beshenkova et al. «Συνεχές μάθημα πληροφορικής» κατονόμασαν τρεις κύριους τομείς του μαθήματος της σχολικής πληροφορικής: μοντελοποίηση πληροφοριών, διαδικασίες πληροφόρησηςκαι βάσεις πληροφοριών της διοίκησης. Οι γραμμές περιεχομένου είναι η λεπτομέρεια των κύριων κατευθύνσεων. Έτσι, στο κυβερνητικό θέμα - το θέμα της διαχείρισης, δίνεται ακόμη μεγαλύτερη σημασία από τη γραμμή περιεχομένου. Αυτό είναι ένα πολύπλευρο θέμα που σας επιτρέπει να αγγίξετε τα ακόλουθα ζητήματα:

Στοιχεία θεωρητικής κυβερνητικής: κυβερνητικό μοντέλο ελέγχου ανάδρασης.

Στοιχεία εφαρμοσμένης κυβερνητικής: δομή υπολογιστικών συστημάτων αυτόματου ελέγχου (συστήματα με έλεγχο προγράμματος). διορισμός αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου·

Βασικές αρχές της θεωρίας των αλγορίθμων.

Στοιχεία θεωρητικής κυβερνητικής

Μιλώντας για το μοντέλο κυβερνητικού ελέγχου, ο δάσκαλος θα πρέπει να το επεξηγήσει με παραδείγματα που είναι οικεία και κατανοητά στους μαθητές. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να επισημανθούν τα κύρια στοιχεία του συστήματος κυβερνητικού ελέγχου: αντικείμενο ελέγχου, διαχειριζόμενο αντικείμενο, κανάλια απευθείας και ανατροφοδότησης.

Ας ξεκινήσουμε με προφανή παραδείγματα. Για παράδειγμα, ένας οδηγός και ένα αυτοκίνητο. Ο οδηγός είναι ο διαχειριστής, το αυτοκίνητο είναι το ελεγχόμενο αντικείμενο. Κανάλι άμεσης επικοινωνίας - σύστημα ελέγχου αυτοκινήτου: πεντάλ, τιμόνι, μοχλοί, κλειδιά κ.λπ. Κανάλια ανάδρασης: όργανα στον πίνακα ελέγχου, θέα από τα παράθυρα, ακρόαση οδηγού. Οποιαδήποτε ενέργεια στα χειριστήρια μπορεί να θεωρηθεί ως μεταδιδόμενη πληροφορία: "αύξηση ταχύτητας", "επιβράδυνση", "στροφή δεξιά" κ.λπ. Οι πληροφορίες που μεταδίδονται μέσω των καναλιών ανάδρασης είναι επίσης απαραίτητες για την επιτυχή διαχείριση. Προσφέρετε στους μαθητές μια εργασία: τι συμβαίνει εάν ένα από τα κανάλια άμεσης επικοινωνίας ή ανατροφοδότησης είναι απενεργοποιημένο; Η συζήτηση για τέτοιες καταστάσεις είναι συνήθως πολύ ζωηρή.

Ο έλεγχος ανάδρασης καλείται προσαρμοστικός έλεγχος. Οι ενέργειες του διαχειριστή προσαρμόζονται (δηλαδή προσαρμόζονται) στην κατάσταση του αντικειμένου ελέγχου, του περιβάλλοντος.

Το πλησιέστερο παράδειγμα για τους μαθητές του μάνατζμεντ σε ένα κοινωνικό σύστημα: ένας δάσκαλος που διαχειρίζεται τη μαθησιακή διαδικασία στην τάξη. Συζητήστε διάφορες μορφές ελέγχου του δασκάλου στους μαθητές: ομιλία, χειρονομίες, εκφράσεις προσώπου, σημειώσεις στον πίνακα. Ζητήστε από τους μαθητές να απαριθμήσουν διαφορετικές μορφές ανατροφοδότησης. εξηγήστε πώς ο δάσκαλος προσαρμόζει την πορεία του μαθήματος με βάση τα αποτελέσματα της ανατροφοδότησης, δώστε παραδείγματα τέτοιας προσαρμογής. Για παράδειγμα, οι μαθητές δεν αντιμετώπισαν την προτεινόμενη εργασία - ο δάσκαλος αναγκάζεται να επαναλάβει την εξήγηση.

Κατά τη μελέτη αυτού του θέματος στο γυμνάσιο, μπορεί κανείς να εξετάσει τους τρόπους διαχείρισης σε μεγάλα κοινωνικά συστήματα: διαχείριση μιας επιχείρησης από τη διοίκηση, διαχείριση της χώρας από κρατικούς φορείς κ.λπ. Εδώ είναι χρήσιμο να χρησιμοποιηθεί υλικό από το μάθημα των κοινωνικών σπουδών. Όταν αναλύετε τους μηχανισμούς ανατροφοδότησης και ανάδρασης σε τέτοια συστήματα, εφιστήστε την προσοχή των μαθητών στο γεγονός ότι στις περισσότερες περιπτώσεις υπάρχουν πολλά κανάλια ανατροφοδότησης και ανάδρασης. Είναι διπλές για να αυξηθεί η αξιοπιστία του συστήματος ελέγχου.

Αλγόριθμοι και έλεγχος

Αυτό το θέμα σάς επιτρέπει να αποκαλύψετε την έννοια ενός αλγορίθμου από κυβερνητική σκοπιά. Η λογική επέκτασης είναι η εξής. Η διαχείριση είναι μια σκόπιμη διαδικασία. Πρέπει να παρέχει μια συγκεκριμένη συμπεριφορά του αντικειμένου ελέγχου, την επίτευξη ενός συγκεκριμένου στόχου. Και για αυτό πρέπει να υπάρχει ένα σχέδιο διαχείρισης. Αυτό το σχέδιο υλοποιείται μέσω μιας ακολουθίας εντολών ελέγχου που μεταδίδονται μέσω απευθείας σύνδεσης. Μια τέτοια ακολουθία εντολών ονομάζεται αλγόριθμος ελέγχου.

Αλγόριθμος ελέγχου είναι ένα στοιχείο πληροφοριών του συστήματος διαχείρισης. Για παράδειγμα, ένας δάσκαλος διδάσκει ένα μάθημα σύμφωνα με ένα προκαθορισμένο σχέδιο. Ο οδηγός οδηγεί το αυτοκίνητο σε μια προκαθορισμένη διαδρομή.

Στα συστήματα ελέγχου, όπου ο ρόλος του διαχειριστή εκτελείται από ένα άτομο, ο αλγόριθμος ελέγχου μπορεί να αλλάξει, να βελτιωθεί στη διαδικασία της εργασίας. Ο οδηγός δεν μπορεί να προγραμματίσει εκ των προτέρων κάθε ενέργειά του κατά την οδήγηση. Ο δάσκαλος προσαρμόζει το σχέδιο μαθήματος καθώς προχωρά. Εάν η διαδικασία ελέγχεται από μια αυτόματη συσκευή, τότε ένας λεπτομερής αλγόριθμος ελέγχου πρέπει να ενσωματωθεί εκ των προτέρων σε αυτήν σε κάποια επίσημη μορφή. Σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται πρόγραμμα διαχείρισης. Για την αποθήκευση του προγράμματος, η συσκευή αυτόματου ελέγχου πρέπει να διαθέτει μνήμη προγράμματος.

Αυτό το θέμα πρέπει να διερευνήσει την έννοια αυτοδιαχειριζόμενο σύστημα. Αυτό είναι ένα ενιαίο αντικείμενο, ένας οργανισμός, στον οποίο υπάρχουν όλα τα στοιχεία των συστημάτων ελέγχου που αναφέρθηκαν παραπάνω: έλεγχοι και ελεγχόμενα μέρη (όργανα), πληροφορίες άμεσης και ανάδρασης, πληροφορίες ελέγχου - αλγόριθμοι, προγράμματα και μνήμη για την αποθήκευσή τους. Τέτοια συστήματα είναι ζωντανοί οργανισμοί. Ο πιο τέλειος από αυτούς είναι ο άνθρωπος. Ο άνθρωπος ελέγχει τον εαυτό του. Το κύριο όργανο ελέγχου είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλος, ελεγχόμενος - όλα τα μέρη του σώματος. Υπάρχει συνειδητή διαχείριση(κάνω ότι θέλω) και τρώω υποσυνείδητο(διαχείριση φυσιολογικών διεργασιών). Παρόμοιες διαδικασίες συμβαίνουν στα ζώα. Ωστόσο, το ποσοστό του συνειδητού ελέγχου στα ζώα είναι μικρότερο από ό,τι στους ανθρώπους λόγω του υψηλότερου επιπέδου ανθρώπινης πνευματικής ανάπτυξης.

Η δημιουργία τεχνητών συστημάτων αυτοδιοίκησης είναι ένα από τα πιο δύσκολα καθήκοντα της επιστήμης και της τεχνολογίας. Η ρομποτική είναι ένα παράδειγμα τέτοιας επιστημονικής και τεχνικής κατεύθυνσης. Συνδυάζει πολλούς τομείς της επιστήμης: κυβερνητική, τεχνητή νοημοσύνη, ιατρική, μαθηματική μοντελοποίηση κ.λπ.

Στοιχεία Εφαρμοσμένης Κυβερνητικής

Αυτό το θέμα μπορεί να αποκαλυφθεί είτε σε μια εις βάθος έκδοση της μελέτης του βασικού μαθήματος της επιστήμης των υπολογιστών, είτε σε επίπεδο προφίλ στο γυμνάσιο.

Σε εργασίες τεχνική κυβερνητικήπεριλαμβάνει την ανάπτυξη και δημιουργία συστημάτων τεχνικού ελέγχου σε μεταποιητικές επιχειρήσεις, σε ερευνητικά εργαστήρια, στις μεταφορές κ.λπ. Τα συστήματα αυτά ονομάζονται συστήματα με αυτόματο έλεγχο - ACS . Οι υπολογιστές ή οι εξειδικευμένοι ελεγκτές χρησιμοποιούνται ως συσκευή ελέγχου στο ACS.

Το μοντέλο κυβερνητικού ελέγχου σε σχέση με το ACS φαίνεται στο σχήμα.

Σχέδιο του αυτόματου συστήματος ελέγχου

Πρόκειται για ένα κλειστό τεχνικό σύστημα που λειτουργεί χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Ένα άτομο (προγραμματιστής) ετοίμασε ένα πρόγραμμα ελέγχου και το έβαλε στη μνήμη του υπολογιστή. Στη συνέχεια το σύστημα λειτουργεί αυτόματα.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το θέμα, οι μαθητές θα πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι έχουν ήδη συναντηθεί με τη μετατροπή πληροφοριών από αναλογική σε ψηφιακή και αντίστροφα (μετατροπή DAC - ADC) σε άλλα θέματα ή θα συναντηθούν ξανά. Με την ίδια αρχή, ένα μόντεμ λειτουργεί σε δίκτυα υπολογιστών, μια κάρτα ήχου κατά την εισαγωγή / έξοδο ήχου (βλ. Ηχητική παρουσίαση» 2).Σε αυτό το σύστημα, ένα αναλογικό ηλεκτρικό σήμα που διέρχεται από το κανάλι ανάδρασης από τους αισθητήρες της ελεγχόμενης συσκευήςμε τη χρήση μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό(ADC), μετατρέπεται σε διακριτά ψηφιακά δεδομένα, μπαίνοντας στον υπολογιστή. Λειτουργεί σε απευθείας γραμμή DAC - μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό, που το εκτελείΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ μετατροπή - ψηφιακά δεδομένα που προέρχονται από τον υπολογιστή σε αναλογικό ηλεκτρικό σήμα που παρέχεται στους κόμβους εισόδου της ελεγχόμενης συσκευής.

Μια άλλη κατεύθυνση της εφαρμοσμένης κυβερνητικής: αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου (ACS). Το ACS είναι ένα σύστημα ανθρώπου-μηχανής. Κατά κανόνα, τα αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου επικεντρώνονται στη διαχείριση των δραστηριοτήτων των ομάδων παραγωγής και των επιχειρήσεων. Πρόκειται για συστήματα υπολογιστικής συλλογής, αποθήκευσης, επεξεργασίας διαφόρων πληροφοριών απαραίτητων για τη λειτουργία της επιχείρησης. Για παράδειγμα, δεδομένα για χρηματοοικονομικές ροές, διαθεσιμότητα πρώτων υλών, όγκους τελικών προϊόντων, πληροφορίες προσωπικού κ.λπ. και τα λοιπά. Ο κύριος σκοπός τέτοιων συστημάτων είναι να παρέχουν γρήγορα και με ακρίβεια στους διευθυντές της επιχείρησης τις απαραίτητες πληροφορίες για τη λήψη διοικητικών αποφάσεων.

Οι εργασίες που επιλύονται μέσω αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου ανήκουν στην περιοχή οικονομική κυβερνητική. Κατά κανόνα, η τεχνική βάση τέτοιων συστημάτων είναι τα τοπικά δίκτυα υπολογιστών. Η ACS χρησιμοποιεί μια ποικιλία τεχνολογιών πληροφοριών: βάσεις δεδομένων, γραφικά υπολογιστών, μοντελοποίηση ηλεκτρονικών υπολογιστών, έμπειρα συστήματα κ.λπ.

6. Κωδικοποίηση πληροφοριών

Ο κώδικας -ένα σύστημα συμβατικών σημάτων (σύμβολα) για τη μετάδοση, επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών (μηνυμάτων).

Κωδικοποίηση - η διαδικασία παρουσίασης πληροφοριών (μηνυμάτων) με τη μορφή κωδικού.

Καλείται όλο το σύνολο των χαρακτήρων που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση αλφάβητο κωδικοποίησης. Για παράδειγμα, στη μνήμη ενός υπολογιστή, οποιαδήποτε πληροφορία κωδικοποιείται χρησιμοποιώντας ένα δυαδικό αλφάβητο που περιέχει μόνο δύο χαρακτήρες: 0 και 1.

Τα επιστημονικά θεμέλια της κωδικοποίησης περιγράφηκαν από τον K. Shannon, ο οποίος μελέτησε τις διαδικασίες μετάδοσης πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας ( θεωρία της επικοινωνίας, θεωρία κωδικοποίησης). Με αυτή την προσέγγιση κωδικοποίησηκατανοητό με στενότερη έννοια: μετάβαση από την αναπαράσταση πληροφοριών σε ένα σύστημα συμβόλων στην αναπαράστασή τους σε ένα άλλο σύστημα συμβόλων. Για παράδειγμα, μετατροπή γραπτού ρωσικού κειμένου σε κώδικα Μορς για μετάδοση με τηλέγραφο ή ραδιόφωνο. Αυτή η κωδικοποίηση συνδέεται με την ανάγκη προσαρμογής του κώδικα στα τεχνικά μέσα εργασίας με τις χρησιμοποιούμενες πληροφορίες (βλ. Μεταφορά πληροφοριών» 2).

Αποκωδικοποίηση - τη διαδικασία μετατροπής του κώδικα πίσω στη μορφή του αρχικού συστήματος χαρακτήρων, δηλ. λάβετε το αρχικό μήνυμα. Για παράδειγμα: μετάφραση από τον κώδικα Μορς σε γραπτό κείμενο στα ρωσικά.

Ευρύτερα, η αποκωδικοποίηση είναι η διαδικασία ανάκτησης του περιεχομένου ενός κωδικοποιημένου μηνύματος. Με αυτήν την προσέγγιση, η διαδικασία γραφής κειμένου χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο μπορεί να θεωρηθεί ως κωδικοποίηση και η ανάγνωσή του είναι αποκωδικοποίηση.

Σκοποί κωδικοποίησης και μέθοδοι κωδικοποίησης

Η κωδικοποίηση του ίδιου μηνύματος μπορεί να είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, έχουμε συνηθίσει να γράφουμε ρωσικό κείμενο χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο. Αλλά το ίδιο μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το αγγλικό αλφάβητο. Μερικές φορές πρέπει να το κάνετε αυτό στέλνοντας ένα SMS σε ένα κινητό τηλέφωνο που δεν έχει ρωσικά γράμματα ή στέλνοντας ένα email στα ρωσικά από το εξωτερικό, εάν δεν υπάρχει ρωσοποιημένο λογισμικό στον υπολογιστή. Για παράδειγμα, η φράση: "Γεια σου, αγαπητή Σάσα!" Πρέπει να γράψω ως εξής: "Zdravstvui, αγαπητή Σάσα!".

Υπάρχουν άλλοι τρόποι κωδικοποίησης ομιλίας. Για παράδειγμα, στενογραφία - γρήγορος τρόπος εγγραφής της προφορικής γλώσσας. Το κατέχουν μόνο λίγα ειδικά εκπαιδευμένα άτομα - στενογράφοι. Ο στενογράφος καταφέρνει να γράψει το κείμενο συγχρονισμένα με την ομιλία του ομιλούντος. Στη μεταγραφή, ένα εικονίδιο υποδήλωνε μια ολόκληρη λέξη ή φράση. Μόνο ένας στενογράφος μπορεί να αποκρυπτογραφήσει (αποκωδικοποιήσει) μια μεταγραφή.

Τα παραδείγματα που δίνονται επεξηγούν τον ακόλουθο σημαντικό κανόνα: μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικοί τρόποι για την κωδικοποίηση των ίδιων πληροφοριών. Η επιλογή τους εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: σκοπός κωδικοποίησης, προϋποθέσεις, διαθέσιμα κεφάλαια.Εάν χρειάζεται να γράψετε το κείμενο με ρυθμό ομιλίας, χρησιμοποιούμε στενογραφία. εάν είναι απαραίτητο να μεταφέρετε το κείμενο στο εξωτερικό - χρησιμοποιούμε το αγγλικό αλφάβητο. εάν είναι απαραίτητο να παρουσιαστεί το κείμενο σε μορφή κατανοητή για έναν εγγράμματο Ρώσο, το γράφουμε σύμφωνα με τους κανόνες της γραμματικής της ρωσικής γλώσσας.

Μια άλλη σημαντική περίσταση: Η επιλογή του τρόπου κωδικοποίησης των πληροφοριών μπορεί να σχετίζεται με τον επιδιωκόμενο τρόπο επεξεργασίας τους. Ας το δείξουμε σε ένα παράδειγμα αναπαράστασης αριθμών - τις ποσοτικές πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας το ρωσικό αλφάβητο, μπορείτε να γράψετε τον αριθμό "τριάντα πέντε". Χρησιμοποιώντας το αλφάβητο του αραβικού δεκαδικού συστήματος αριθμών, γράφουμε: "35". Η δεύτερη μέθοδος δεν είναι μόνο συντομότερη από την πρώτη, αλλά και πιο βολική για την εκτέλεση υπολογισμών. Ποια καταχώριση είναι πιο βολική για την εκτέλεση υπολογισμών: "τριάντα πέντε επί εκατόν είκοσι επτά" ή "35 x 127"; Προφανώς το δεύτερο.

Ωστόσο, εάν είναι σημαντικό να διατηρήσετε τον αριθμό χωρίς παραμόρφωση, τότε είναι καλύτερο να τον γράψετε σε μορφή κειμένου. Για παράδειγμα, σε νομισματικά έγγραφα, το ποσό γράφεται συχνά σε μορφή κειμένου: "τριακόσια εβδομήντα πέντε ρούβλια". αντί για "375 ρούβλια". Στη δεύτερη περίπτωση, η παραμόρφωση ενός ψηφίου θα αλλάξει ολόκληρη την τιμή. Όταν χρησιμοποιείτε τη φόρμα κειμένου, ακόμη και τα γραμματικά λάθη ενδέχεται να μην αλλάξουν το νόημα. Για παράδειγμα, ένας αναλφάβητος έγραψε: «Τριακόσια εβδομήντα πέντε ρούβλια». Ωστόσο, το νόημα έχει διατηρηθεί.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει ανάγκη ταξινόμησης του κειμένου ενός μηνύματος ή εγγράφου έτσι ώστε να μην μπορεί να διαβαστεί από εκείνους που δεν υποτίθεται ότι το κάνουν. Ονομάζεται προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση. Σε αυτήν την περίπτωση, το μυστικό κείμενο είναι κρυπτογραφημένο. Στην αρχαιότητα, η κρυπτογράφηση ονομαζόταν κρυπτογραφία. Κρυπτογράφησηείναι η διαδικασία μετατροπής απλού κειμένου σε κρυπτογραφημένο κείμενο και αποκρυπτογράφηση- η διαδικασία του αντίστροφου μετασχηματισμού, κατά την οποία αποκαθίσταται το αρχικό κείμενο. Η κρυπτογράφηση είναι επίσης κωδικοποίηση, αλλά με μια μυστική μέθοδο που είναι γνωστή μόνο στην πηγή και τον παραλήπτη. Οι μέθοδοι κρυπτογράφησης αντιμετωπίζονται από μια επιστήμη που ονομάζεται κρυπτογράφηση(εκ . "Κρυπτογράφηση" 2).

Ιστορικό τεχνικών τρόπων κωδικοποίησης πληροφοριών

Με την έλευση των τεχνικών μέσων αποθήκευσης και μετάδοσης πληροφοριών, έχουν προκύψει νέες ιδέες και τεχνικές κωδικοποίησης. Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών από απόσταση ήταν ο τηλέγραφος, που εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Ένα τηλεγραφικό μήνυμα είναι μια ακολουθία ηλεκτρικών σημάτων που μεταδίδονται από μια τηλεγραφική συσκευή μέσω καλωδίων σε μια άλλη τηλεγραφική συσκευή. Αυτές οι τεχνικές συνθήκες οδήγησαν τον S. Morse στην ιδέα της χρήσης μόνο δύο τύπων σημάτων - σύντομων και μεγάλων - για την κωδικοποίηση ενός μηνύματος που μεταδίδεται μέσω τηλεγραφικών γραμμών.

Samuel Finley Breeze Morse (1791–1872), ΗΠΑ

Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης ονομάζεται κώδικας Μορς. Σε αυτό, κάθε γράμμα του αλφαβήτου κωδικοποιείται από μια ακολουθία σύντομων σημάτων (κουκκίδες) και μεγάλων σημάτων (παύλες). Τα γράμματα χωρίζονται μεταξύ τους με παύσεις - απουσία σημάτων.

Το πιο διάσημο τηλεγραφικό μήνυμα είναι το σήμα κινδύνου SOS ( μικρόλεωφ Ο ur μικρόούλες- σώσε τις ψυχές μας). Δείτε πώς φαίνεται στον κώδικα Μορς που εφαρμόζεται στο αγγλικό αλφάβητο:

–––

Τρεις τελείες (γράμμα S), τρεις παύλες (γράμμα Ο), τρεις τελείες (γράμμα S). Δύο παύσεις χωρίζουν τα γράμματα το ένα από το άλλο.

Το σχήμα δείχνει τον κώδικα Μορς σε σχέση με το ρωσικό αλφάβητο. Δεν υπήρχαν ειδικά σημεία στίξης. Καταγράφηκαν με τις λέξεις: "dot" - μια τελεία, "spt" - ένα κόμμα κ.λπ.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του κώδικα Μορς είναι κωδικός μεταβλητού μήκους διαφορετικών γραμμάτων, έτσι ονομάζεται κώδικας Μορς ανομοιόμορφος κώδικας. Τα γράμματα που εμφανίζονται πιο συχνά στο κείμενο έχουν μικρότερο κωδικό από τα σπάνια γράμματα. Για παράδειγμα, ο κωδικός για το γράμμα "E" είναι μία τελεία και ο κωδικός για έναν συμπαγή χαρακτήρα αποτελείται από έξι χαρακτήρες. Αυτό γίνεται για να συντομευτεί το μήκος ολόκληρου του μηνύματος. Αλλά λόγω του μεταβλητού μήκους του κώδικα των γραμμάτων, υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους στο κείμενο. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια παύση (παράβλεψη) για τον διαχωρισμό. Επομένως, το τηλεγραφικό αλφάβητο Morse είναι τριαδικό, αφού χρησιμοποιεί τρεις χαρακτήρες: τελεία, παύλα, κενό.

Ο ενιαίος τηλεγραφικός κώδικας επινοήθηκε από τον Γάλλο Jean Maurice Baudot στα τέλη του 19ου αιώνα. Χρησιμοποιούσε μόνο δύο διαφορετικούς τύπους σημάτων. Δεν έχει σημασία πώς τα ονομάζετε: τελεία και παύλα, συν και πλην, μηδέν και ένα. Αυτά είναι δύο διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα. Το μήκος του κώδικα όλων των χαρακτήρων είναι το ίδιοκαι ισούται με πέντε. Σε αυτήν την περίπτωση, το πρόβλημα του διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους δεν προκύπτει: κάθε πέντε σήματα είναι ένα σημάδι κειμένου. Επομένως, δεν απαιτείται πάσο.

Jean Maurice Emile Baudot (1845–1903), Γαλλία

Ο κώδικας Baudot είναι η πρώτη μέθοδος στην ιστορία της τεχνολογίας για την κωδικοποίηση πληροφοριών σε δυαδικό σύστημα.. Χάρη σε αυτή την ιδέα, ήταν δυνατή η δημιουργία μιας τηλεγραφικής συσκευής απευθείας εκτύπωσης που μοιάζει με γραφομηχανή. Πατώντας ένα πλήκτρο με ένα συγκεκριμένο γράμμα δημιουργείται το αντίστοιχο σήμα πέντε παλμών, το οποίο μεταδίδεται μέσω της γραμμής επικοινωνίας. Το μηχάνημα λήψης, υπό την επίδραση αυτού του σήματος, τυπώνει το ίδιο γράμμα σε μια χαρτοταινία.

Οι σύγχρονοι υπολογιστές χρησιμοποιούν επίσης έναν ενιαίο δυαδικό κώδικα για την κωδικοποίηση κειμένων (βλ. Συστήματα κωδικοποίησης κειμένου» 2).

Το θέμα της κωδικοποίησης πληροφοριών μπορεί να παρουσιαστεί στο πρόγραμμα σπουδών σε όλα τα στάδια της μελέτης της πληροφορικής στο σχολείο.

Σε ένα μάθημα προπαίδειας, συχνά προσφέρονται στους μαθητές εργασίες που δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση δεδομένων υπολογιστή και είναι, κατά μία έννοια, μια μορφή παιχνιδιού. Για παράδειγμα, με βάση τον πίνακα κώδικα Μορς, είναι δυνατό να προταθούν τόσο εργασίες κωδικοποίησης (κωδικοποίηση ρωσικού κειμένου με χρήση κώδικα Μορς) όσο και εργασίες αποκωδικοποίησης (αποκρυπτογράφηση κειμένου κωδικοποιημένο με κωδικό Μορς).

Η εκτέλεση τέτοιων εργασιών μπορεί να ερμηνευθεί ως έργο ενός κρυπτογράφου, που προσφέρει διάφορα απλά κλειδιά κρυπτογράφησης. Για παράδειγμα, αλφαριθμητικό, αντικαθιστώντας κάθε γράμμα με τον αριθμό του στο αλφάβητο. Επιπλέον, θα πρέπει να προστεθούν σημεία στίξης και άλλα σύμβολα στο αλφάβητο για την πλήρη κωδικοποίηση του κειμένου. Ζητήστε από τους μαθητές να βρουν έναν τρόπο να διακρίνουν τα πεζά και τα κεφαλαία γράμματα.

Κατά την εκτέλεση τέτοιων εργασιών, οι μαθητές θα πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι απαιτείται ένας διαχωριστικός χαρακτήρας - ένα κενό, καθώς ο κώδικας αποδεικνύεται ότι είναι άνισος: ορισμένα γράμματα είναι κρυπτογραφημένα με ένα ψηφίο, μερικά με δύο.

Προσκαλέστε τους μαθητές να σκεφτούν πώς μπορούν να τα βγάλουν πέρα ​​χωρίς να διαχωρίσουν γράμματα στον κώδικα. Αυτές οι αντανακλάσεις θα πρέπει να οδηγήσουν στην ιδέα ενός ενιαίου κωδικού, στον οποίο κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται με δύο δεκαδικά ψηφία: A - 01, B - 02, κ.λπ.

Συλλογές εργασιών για την κωδικοποίηση και την κρυπτογράφηση πληροφοριών είναι διαθέσιμες σε μια σειρά από σχολικά βιβλία για το σχολείο.

Στο βασικό μάθημα επιστήμης υπολογιστών για το κύριο σχολείο, το θέμα της κωδικοποίησης συνδέεται περισσότερο με το θέμα της αναπαράστασης διαφόρων τύπων δεδομένων σε έναν υπολογιστή: αριθμοί, κείμενα, εικόνες, ήχοι (βλ. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ της ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ” 2).

Στις ανώτερες τάξεις, το περιεχόμενο ενός μαθήματος γενικής εκπαίδευσης ή επιλογής μπορεί να ασχολείται λεπτομερέστερα με ζητήματα που σχετίζονται με τη θεωρία κωδικοποίησης που ανέπτυξε ο K. Shannon στο πλαίσιο της θεωρίας της πληροφορίας. Υπάρχει μια σειρά από ενδιαφέρουσες εργασίες εδώ, η κατανόηση των οποίων απαιτεί αυξημένο επίπεδο μαθηματικής και προγραμματιστικής κατάρτισης των μαθητών. Αυτά είναι τα προβλήματα της οικονομικής κωδικοποίησης, του καθολικού αλγόριθμου κωδικοποίησης, της κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων. Πολλά από αυτά τα θέματα αναλύονται αναλυτικά στο σχολικό βιβλίο «Μαθηματικά θεμέλια της Πληροφορικής».

7. Επεξεργασία πληροφοριών

Επεξεργασία δεδομένων - η διαδικασία συστηματικής αλλαγής στο περιεχόμενο ή τη μορφή παρουσίασης πληροφοριών.

Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες από κάποιο υποκείμενο ή αντικείμενο (για παράδειγμα, ένα άτομο ή μια αυτόματη συσκευή). Θα τον καλέσουμε εκτελεστής επεξεργασίας πληροφοριών.

Ο εκτελεστής επεξεργασίας, αλληλεπιδρώντας με το εξωτερικό περιβάλλον, λαμβάνει από αυτό πληροφορίες εισαγωγήςπου είναι υπό επεξεργασία. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας είναι αποτύπωμαμεταδίδεται στο εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι, το εξωτερικό περιβάλλον λειτουργεί ως πηγή πληροφοριών εισόδου και ως καταναλωτής πληροφοριών εξόδου.

Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες που είναι γνωστοί στον εκτελεστή. Οι κανόνες επεξεργασίας, οι οποίοι είναι μια περιγραφή της ακολουθίας μεμονωμένων βημάτων επεξεργασίας, ονομάζονται αλγόριθμος επεξεργασίας πληροφοριών.

Ο εκτελεστής επεξεργασίας πρέπει να περιλαμβάνει μια μονάδα επεξεργασίας, την οποία θα ονομάσουμε επεξεργαστή, και ένα μπλοκ μνήμης στο οποίο αποθηκεύονται τόσο οι επεξεργασμένες πληροφορίες όσο και οι κανόνες επεξεργασίας (αλγόριθμος). Όλα τα παραπάνω φαίνονται σχηματικά στο σχήμα.

Σχέδιο επεξεργασίας πληροφοριών

Παράδειγμα.Ο μαθητής, λύνοντας το πρόβλημα στο μάθημα, πραγματοποιεί την επεξεργασία των πληροφοριών. Το εξωτερικό περιβάλλον για αυτόν είναι η ατμόσφαιρα του μαθήματος. Οι πληροφορίες εισόδου είναι η συνθήκη της εργασίας, η οποία αναφέρεται από τον δάσκαλο που οδηγεί το μάθημα. Ο μαθητής απομνημονεύει την κατάσταση του προβλήματος. Για να διευκολύνει την απομνημόνευση, μπορεί να χρησιμοποιήσει σημειώσεις σε ένα σημειωματάριο - μια εξωτερική μνήμη. Από την εξήγηση του δασκάλου έμαθε (θυμήθηκε) τον τρόπο επίλυσης του προβλήματος. Ο επεξεργαστής είναι το νοητικό όργανο του μαθητή, χρησιμοποιώντας το οποίο για να λύσει το πρόβλημα, λαμβάνει μια απάντηση - πληροφορίες εξόδου.

Το σχήμα που φαίνεται στο σχήμα είναι ένα γενικό σχήμα επεξεργασίας πληροφοριών που δεν εξαρτάται από το ποιος (ή ποιος) είναι ο εκτελεστής της επεξεργασίας: ένας ζωντανός οργανισμός ή ένα τεχνικό σύστημα. Είναι αυτό το σχήμα που υλοποιείται με τεχνικά μέσα σε έναν υπολογιστή. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι ένας υπολογιστής είναι ένα τεχνικό μοντέλο ενός «ζωντανού» συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών. Περιλαμβάνει όλα τα κύρια στοιχεία του συστήματος επεξεργασίας: επεξεργαστή, μνήμη, συσκευές εισόδου, συσκευές εξόδου (βλ. Συσκευή Υπολογιστή» 2).

Οι πληροφορίες εισόδου που παρουσιάζονται σε συμβολική μορφή (χαρακτήρες, γράμματα, αριθμοί, σήματα) καλούνται εισαγωγή δεδομένων. Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας από τον ερμηνευτή, παραγωγή. Τα δεδομένα εισόδου και εξόδου μπορούν να είναι ένα σύνολο τιμών - μεμονωμένα στοιχεία δεδομένων. Εάν η επεξεργασία συνίσταται σε μαθηματικούς υπολογισμούς, τότε τα δεδομένα εισόδου και εξόδου είναι σύνολα αριθμών. Το παρακάτω σχήμα Χ: {Χ 1, Χ 2, …, xn) υποδηλώνει το σύνολο των δεδομένων εισόδου και Υ: {y 1, y 2, …, ym) - σύνολο δεδομένων εξόδου:

Σχέδιο Επεξεργασίας Δεδομένων

Η επεξεργασία είναι ο μετασχηματισμός του συνόλου Χμέσα στο πλήθος Υ:

Π( Χ) Υ

Εδώ Rυποδηλώνει τους κανόνες επεξεργασίας που χρησιμοποιούνται από τον ερμηνευτή. Εάν ο εκτελεστής της επεξεργασίας πληροφοριών είναι πρόσωπο, τότε οι κανόνες επεξεργασίας σύμφωνα με τους οποίους ενεργεί δεν είναι πάντα επίσημοι και σαφείς. Ένα άτομο συχνά ενεργεί δημιουργικά, όχι τυπικά. Ακόμη και τα ίδια μαθηματικά προβλήματα μπορούν να λυθούν με διαφορετικούς τρόπους. Η δουλειά ενός δημοσιογράφου, επιστήμονα, μεταφραστή και άλλων ειδικών είναι μια δημιουργική δουλειά με πληροφορίες ότι δεν ακολουθούν τυπικούς κανόνες.

Για να ορίσει επίσημους κανόνες που καθορίζουν την ακολουθία των βημάτων επεξεργασίας πληροφοριών, η επιστήμη των υπολογιστών χρησιμοποιεί την έννοια ενός αλγορίθμου (βλ. Αλγόριθμος" 2). Η έννοια του αλγορίθμου στα μαθηματικά συνδέεται με μια πολύ γνωστή μέθοδο για τον υπολογισμό του μεγαλύτερου κοινού διαιρέτη (GCD) δύο φυσικών αριθμών, η οποία ονομάζεται Ευκλείδειος αλγόριθμος. Σε λεκτική μορφή, μπορεί να περιγραφεί ως εξής:

1. Εάν δύο αριθμοί είναι ίσοι, τότε πάρτε την κοινή τους τιμή ως GCD, διαφορετικά μεταβείτε στο βήμα 2.

2. Εάν οι αριθμοί είναι διαφορετικοί, τότε αντικαταστήστε τον μεγαλύτερο από αυτούς με τη διαφορά μεταξύ του μεγαλύτερου και του μικρότερου από τους αριθμούς. Επιστρέψτε στο βήμα 1.

Εδώ η είσοδος είναι δύο φυσικοί αριθμοί - Χ 1 και Χ 2. Αποτέλεσμα Υείναι ο μεγαλύτερος κοινός διαιρέτης τους. Κανόνας ( R) είναι ο αλγόριθμος του Ευκλείδη:

αλγόριθμος του Ευκλείδη ( Χ 1, Χ 2) Υ

Ένας τέτοιος επίσημος αλγόριθμος είναι εύκολο να προγραμματιστεί για έναν σύγχρονο υπολογιστή. Ο υπολογιστής είναι ο καθολικός εκτελεστής της επεξεργασίας δεδομένων. Ο επίσημος αλγόριθμος επεξεργασίας παρουσιάζεται με τη μορφή προγράμματος που τοποθετείται στη μνήμη του υπολογιστή. Για έναν υπολογιστή, κανόνες επεξεργασίας ( R) - Αυτό το πρόγραμμα.

Κατευθυντήριες γραμμές

Εξηγώντας το θέμα «Επεξεργασία πληροφοριών», θα πρέπει να δοθούν παραδείγματα επεξεργασίας, τόσο που σχετίζονται με τη λήψη νέων πληροφοριών όσο και σχετικά με την αλλαγή της μορφής παρουσίασης πληροφοριών.

Ο πρώτος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την απόκτηση νέων πληροφοριών, νέο περιεχόμενο γνώσης. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας περιλαμβάνει την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Ο ίδιος τύπος επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνει την επίλυση διαφόρων προβλημάτων με την εφαρμογή λογικού συλλογισμού. Για παράδειγμα, ο ερευνητής σε ένα συγκεκριμένο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων βρίσκει έναν εγκληματία. ένα άτομο, αναλύοντας τις περιστάσεις, αποφασίζει για τις περαιτέρω ενέργειές του. ένας επιστήμονας λύνει το μυστήριο των αρχαίων χειρογράφων κ.λπ.

Ο δεύτερος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την αλλαγή της μορφής, αλλά όχι την αλλαγή του περιεχομένου. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τη μετάφραση κειμένου από τη μια γλώσσα στην άλλη: η φόρμα αλλάζει, αλλά το περιεχόμενο πρέπει να διατηρηθεί. Ένας σημαντικός τύπος επεξεργασίας για την επιστήμη των υπολογιστών είναι η κωδικοποίηση. Κωδικοποίηση- αυτό είναι μετατροπή της πληροφορίας σε συμβολική μορφή κατάλληλη για την αποθήκευση, μετάδοση, επεξεργασία της(εκ. " Κωδικοποίηση” 2).

Η δόμηση δεδομένων μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως δεύτερος τύπος επεξεργασίας. Η δόμηση συνδέεται με την εισαγωγή μιας συγκεκριμένης τάξης, μιας συγκεκριμένης οργάνωσης στην αποθήκευση πληροφοριών. Η διάταξη των δεδομένων με αλφαβητική σειρά, η ομαδοποίηση σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια ταξινόμησης, η χρήση πίνακα ή γραφικής παράστασης είναι όλα παραδείγματα δόμησης.

Ένας ειδικός τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι Αναζήτηση. Η εργασία αναζήτησης συνήθως διατυπώνεται ως εξής: υπάρχει κάποια αποθήκευση πληροφοριών - συστοιχία πληροφοριών(τηλεφωνικός κατάλογος, λεξικό, πρόγραμμα τρένων, κ.λπ.), πρέπει να βρείτε τις απαραίτητες πληροφορίες σε αυτόν που πληρούν ορισμένες όρους αναζήτησης(αριθμός τηλεφώνου αυτού του οργανισμού, μετάφραση αυτής της λέξης στα αγγλικά, ώρα αναχώρησης αυτού του τρένου). Ο αλγόριθμος αναζήτησης εξαρτάται από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών. Εάν οι πληροφορίες είναι δομημένες, τότε η αναζήτηση είναι ταχύτερη, μπορεί να βελτιστοποιηθεί (βλ. Αναζήτηση δεδομένων» 2).

Σε ένα μάθημα προπαιδευτικής πληροφορικής, τα προβλήματα «μαύρο κουτί» είναι δημοφιλή. Ο εκτελεστής επεξεργασίας θεωρείται ως «μαύρο κουτί», δηλ. σύστημα, την εσωτερική οργάνωση και μηχανισμό του οποίου δεν γνωρίζουμε. Η εργασία είναι να μαντέψει τον κανόνα επεξεργασίας δεδομένων (P) που εφαρμόζει ο εκτελεστής.

Ο εκτελεστής επεξεργασίας υπολογίζει τη μέση τιμή των τιμών εισόδου: Υ = (Χ 1 + Χ 2)/2

Στην είσοδο - μια λέξη στα ρωσικά, στην έξοδο - ο αριθμός των φωνηέντων.

Η βαθύτερη γνώση των θεμάτων επεξεργασίας πληροφοριών εμφανίζεται κατά τη μελέτη αλγορίθμων για εργασία με ποσότητες και προγραμματισμό (στο δημοτικό και στο γυμνάσιο). Ο εκτελεστής της επεξεργασίας πληροφοριών σε αυτήν την περίπτωση είναι ένας υπολογιστής και όλες οι δυνατότητες επεξεργασίας είναι ενσωματωμένες στη γλώσσα προγραμματισμού. Προγραμματισμόςυπάρχει περιγραφή των κανόνων για την επεξεργασία δεδομένων εισόδου προκειμένου να ληφθούν δεδομένα εξόδου.

Οι μαθητές πρέπει να αναλάβουν δύο τύπους εργασιών:

Άμεση εργασία: να δημιουργήσετε έναν αλγόριθμο (πρόγραμμα) για την επίλυση του προβλήματος.

Αντίστροφο πρόβλημα: δεδομένου ενός αλγορίθμου, απαιτείται να προσδιοριστεί το αποτέλεσμα της εκτέλεσής του ανιχνεύοντας τον αλγόριθμο.

Όταν λύνει ένα αντίστροφο πρόβλημα, ο μαθητής θέτει τον εαυτό του στη θέση του εκτελεστή επεξεργασίας, εκτελώντας βήμα προς βήμα τον αλγόριθμο. Τα αποτελέσματα της εκτέλεσης σε κάθε βήμα πρέπει να αντικατοπτρίζονται στον πίνακα ανίχνευσης.

8. Μεταφορά πληροφοριών

Στοιχεία της διαδικασίας μεταφοράς πληροφοριών

Η μεταφορά των πληροφοριών γίνεται από την πηγή στον παραλήπτη (λήπτη) της πληροφορίας. πηγήΗ πληροφορία μπορεί να είναι οτιδήποτε: οποιοδήποτε αντικείμενο ή φαινόμενο ζωντανής ή άψυχης φύσης. Η διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών λαμβάνει χώρα σε κάποιο υλικό περιβάλλον που διαχωρίζει την πηγή και τον αποδέκτη της πληροφορίας, το οποίο ονομάζεται Κανάλι μεταφορά πληροφοριών. Οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω ενός καναλιού με τη μορφή μιας ορισμένης ακολουθίας σημάτων, συμβόλων, σημάτων, τα οποία ονομάζονται μήνυμα. ΠαραλήπτηςΗ πληροφορία είναι ένα αντικείμενο που λαμβάνει ένα μήνυμα, ως αποτέλεσμα του οποίου συμβαίνουν ορισμένες αλλαγές στην κατάστασή του. Όλα τα παραπάνω φαίνονται σχηματικά στο σχήμα.

Μεταφορά πληροφοριών

Ο άνθρωπος λαμβάνει πληροφορίες από οτιδήποτε τον περιβάλλει, μέσω των αισθήσεων: ακοή, όραση, όσφρηση, αφή, γεύση. Ένα άτομο λαμβάνει τη μεγαλύτερη ποσότητα πληροφοριών μέσω της ακοής και της όρασης. Τα ηχητικά μηνύματα γίνονται αντιληπτά από ακουστικά σήματα σε συνεχές μέσο (συχνότερα στον αέρα). Η όραση αντιλαμβάνεται φωτεινά σήματα που μεταφέρουν την εικόνα των αντικειμένων.

Δεν είναι κάθε μήνυμα ενημερωτικό για ένα άτομο. Για παράδειγμα, ένα μήνυμα σε μια ακατανόητη γλώσσα, αν και μεταδίδεται σε ένα άτομο, δεν περιέχει πληροφορίες για αυτόν και δεν μπορεί να προκαλέσει επαρκείς αλλαγές στην κατάστασή του (βλ. Πληροφορίες").

Ένα κανάλι πληροφοριών μπορεί είτε να είναι φυσικής φύσης (ατμοσφαιρικός αέρας μέσω του οποίου μεταδίδονται τα ηχητικά κύματα, το ηλιακό φως που ανακλάται από τα παρατηρούμενα αντικείμενα), είτε να δημιουργηθεί τεχνητά. Στην τελευταία περίπτωση, μιλάμε για τεχνικά μέσα επικοινωνίας.

Συστήματα μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών

Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών από απόσταση ήταν ο τηλέγραφος, που εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Το 1876, ο Αμερικανός A. Bell εφευρίσκει το τηλέφωνο. Με βάση την ανακάλυψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Hertz (1886), ο A.S. Ποπόφ στη Ρωσία το 1895 και σχεδόν ταυτόχρονα μαζί του το 1896 ο Γ. Μαρκόνι στην Ιταλία, εφευρέθηκε το ραδιόφωνο. Η τηλεόραση και το Διαδίκτυο εμφανίστηκαν τον εικοστό αιώνα.

Όλες οι αναφερόμενες τεχνικές μέθοδοι επικοινωνίας πληροφοριών βασίζονται στη μετάδοση ενός φυσικού (ηλεκτρικού ή ηλεκτρομαγνητικού) σήματος σε απόσταση και υπόκεινται σε ορισμένους γενικούς νόμους. Η μελέτη αυτών των νόμων είναι θεωρία της επικοινωνίαςπου προέκυψε τη δεκαετία του 1920. Μαθηματική συσκευή της θεωρίας επικοινωνίας - μαθηματική θεωρία της επικοινωνίας, που αναπτύχθηκε από τον Αμερικανό επιστήμονα Claude Shannon.

Claude Elwood Shannon (1916–2001), ΗΠΑ

Ο Claude Shannon πρότεινε ένα μοντέλο για τη διαδικασία μετάδοσης πληροφοριών μέσω τεχνικών καναλιών επικοινωνίας, που αντιπροσωπεύεται από ένα διάγραμμα.

Σύστημα μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών

Η κωδικοποίηση εδώ σημαίνει οποιαδήποτε μετατροπή πληροφοριών που προέρχονται από μια πηγή σε μια μορφή κατάλληλη για τη μετάδοσή της μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Αποκρυπτογράφηση - αντίστροφος μετασχηματισμός της ακολουθίας σήματος.

Η λειτουργία ενός τέτοιου σχήματος μπορεί να εξηγηθεί από τη γνωστή διαδικασία της συνομιλίας στο τηλέφωνο. Η πηγή πληροφοριών είναι ο ομιλητής. Ο κωδικοποιητής είναι ένα μικρόφωνο ακουστικού που μετατρέπει τα ηχητικά κύματα (ομιλία) σε ηλεκτρικά σήματα. Το κανάλι επικοινωνίας είναι το τηλεφωνικό δίκτυο (καλώδια, διακόπτες τηλεφωνικών κόμβων από τους οποίους διέρχεται το σήμα). Η συσκευή αποκωδικοποίησης είναι ένα ακουστικό (ακουστικό) του ατόμου που ακούει - ο δέκτης των πληροφοριών. Εδώ το εισερχόμενο ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται σε ήχο.

Με την ίδια αρχή λειτουργούν και σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα για τη μετάδοση πληροφοριών - δίκτυα υπολογιστών. Υπάρχει μια διαδικασία κωδικοποίησης που μετατρέπει έναν δυαδικό κώδικα υπολογιστή σε ένα φυσικό σήμα του τύπου που μεταδίδεται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Η αποκωδικοποίηση είναι η αντίστροφη μετατροπή του μεταδιδόμενου σήματος σε κώδικα υπολογιστή. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείτε τηλεφωνικές γραμμές σε δίκτυα υπολογιστών, οι λειτουργίες κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης εκτελούνται από μια συσκευή που ονομάζεται μόντεμ.

Χωρητικότητα καναλιού και ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών

Οι προγραμματιστές συστημάτων μετάδοσης τεχνικών πληροφοριών πρέπει να επιλύσουν δύο αλληλένδετα καθήκοντα: πώς να εξασφαλίσουν την υψηλότερη ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών και πώς να μειώσουν την απώλεια πληροφοριών κατά τη μετάδοση. Ο Claude Shannon ήταν ο πρώτος επιστήμονας που ανέλαβε τη λύση αυτών των προβλημάτων και δημιούργησε μια νέα επιστήμη για εκείνη την εποχή - θεωρία πληροφοριών.

Ο K.Shannon καθόρισε τη μέθοδο μέτρησης της ποσότητας των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των καναλιών επικοινωνίας. Εισήγαγαν την έννοια Εύρος Καναλιού,ως ο μέγιστος δυνατός ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών.Αυτή η ταχύτητα μετριέται σε bit ανά δευτερόλεπτο (καθώς και kilobits ανά δευτερόλεπτο, megabits ανά δευτερόλεπτο).

Η απόδοση ενός καναλιού επικοινωνίας εξαρτάται από την τεχνική εφαρμογή του. Για παράδειγμα, τα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιούν τα ακόλουθα μέσα επικοινωνίας:

τηλεφωνικές γραμμές,

Σύνδεση ηλεκτρικού καλωδίου,

καλωδίωση οπτικών ινών,

Ραδιοεπικοινωνία.

Απόδοση τηλεφωνικών γραμμών - δεκάδες, εκατοντάδες Kbps. η απόδοση των γραμμών οπτικών ινών και των γραμμών ραδιοεπικοινωνίας μετράται σε δεκάδες και εκατοντάδες Mbps.

Θόρυβος, προστασία από θόρυβο

Ο όρος «θόρυβος» αναφέρεται σε διάφορα είδη παρεμβολών που παραμορφώνουν το μεταδιδόμενο σήμα και οδηγούν σε απώλεια πληροφοριών. Τέτοιες παρεμβολές οφείλονται κυρίως σε τεχνικούς λόγους: κακή ποιότητα των γραμμών επικοινωνίας, ανασφάλεια μεταξύ των διαφόρων ροών πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω των ίδιων καναλιών. Μερικές φορές, ενώ μιλάμε στο τηλέφωνο, ακούμε θόρυβο, τριξίματα, που δυσκολεύουν την κατανόηση του συνομιλητή ή η συζήτηση τελείως διαφορετικών ανθρώπων επιτίθεται στη συνομιλία μας.

Η παρουσία θορύβου οδηγεί στην απώλεια των μεταδιδόμενων πληροφοριών. Σε τέτοιες περιπτώσεις είναι απαραίτητη η προστασία από τον θόρυβο.

Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιούνται τεχνικές μέθοδοι για την προστασία των καναλιών επικοινωνίας από τις επιπτώσεις του θορύβου. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας θωρακισμένο καλώδιο αντί για γυμνό σύρμα. η χρήση διαφόρων ειδών φίλτρων που διαχωρίζουν το χρήσιμο σήμα από τον θόρυβο κ.λπ.

Ο Claude Shannon ανέπτυξε θεωρία κωδικοποίησης, που δίνει μεθόδους για την αντιμετώπιση του θορύβου. Μία από τις σημαντικές ιδέες αυτής της θεωρίας είναι ότι ο κώδικας που μεταδίδεται μέσω της γραμμής επικοινωνίας πρέπει να είναι περιττός. Λόγω αυτού, η απώλεια κάποιου μέρους των πληροφοριών κατά τη μετάδοση μπορεί να αντισταθμιστεί. Για παράδειγμα, αν δεν ακούτε όταν μιλάτε στο τηλέφωνο, τότε επαναλαμβάνοντας κάθε λέξη δύο φορές, έχετε περισσότερες πιθανότητες ο συνομιλητής να σας καταλάβει σωστά.

Ωστόσο, δεν μπορείτε να κάνετε τον πλεονασμό πολύ μεγάλο. Αυτό θα οδηγήσει σε καθυστερήσεις και υψηλότερο κόστος επικοινωνίας. Η θεωρία κωδικοποίησης σάς επιτρέπει να λάβετε έναν κώδικα που θα είναι ο βέλτιστος. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πλεονασμός των μεταδιδόμενων πληροφοριών θα είναι ο ελάχιστος δυνατός και η αξιοπιστία των πληροφοριών που λαμβάνονται θα είναι η μέγιστη.

Στα σύγχρονα ψηφιακά συστήματα επικοινωνίας, η ακόλουθη τεχνική χρησιμοποιείται συχνά για την καταπολέμηση της απώλειας πληροφοριών κατά τη μετάδοση. Ολόκληρο το μήνυμα χωρίζεται σε μέρη - πακέτα. Για κάθε πακέτο υπολογίζεται άθροισμα ελέγχου(άθροισμα δυαδικών ψηφίων) που μεταδίδεται με αυτό το πακέτο. Στον τόπο λήψης, το άθροισμα ελέγχου του ληφθέντος πακέτου υπολογίζεται εκ νέου και, εάν δεν ταιριάζει με το αρχικό άθροισμα, η μετάδοση αυτού του πακέτου επαναλαμβάνεται. Αυτό θα συνεχιστεί μέχρι το αρχικό και το τελικό άθροισμα ελέγχου να ταιριάζουν.

Κατευθυντήριες γραμμές

Λαμβάνοντας υπόψη τη μεταφορά πληροφοριών σε προπαιδευτικά και βασικά μαθήματα πληροφορικής, πρώτα απ 'όλα, αυτό το θέμα θα πρέπει να συζητηθεί από τη θέση ενός ατόμου ως αποδέκτη πληροφοριών. Η ικανότητα λήψης πληροφοριών από τον περιβάλλοντα κόσμο είναι η πιο σημαντική προϋπόθεση για την ύπαρξη του ανθρώπου. Τα ανθρώπινα αισθητήρια όργανα είναι τα κανάλια πληροφοριών του ανθρώπινου σώματος, που πραγματοποιούν τη σύνδεση ενός ατόμου με το εξωτερικό περιβάλλον. Σε αυτή τη βάση, οι πληροφορίες χωρίζονται σε οπτικές, ακουστικές, οσφρητικές, απτικές και γευστικές. Το σκεπτικό για το γεγονός ότι η γεύση, η όσφρηση και η αφή μεταφέρουν πληροφορίες σε ένα άτομο είναι η εξής: θυμόμαστε τις μυρωδιές οικείων αντικειμένων, τη γεύση του οικείου φαγητού, αναγνωρίζουμε οικεία αντικείμενα με την αφή. Και το περιεχόμενο της μνήμης μας είναι αποθηκευμένες πληροφορίες.

Πρέπει να ειπωθεί στους μαθητές ότι στον κόσμο των ζώων ο πληροφοριακός ρόλος των αισθήσεων είναι διαφορετικός από τον ανθρώπινο. Η όσφρηση εκτελεί μια σημαντική πληροφοριακή λειτουργία για τα ζώα. Η αυξημένη όσφρηση των σκύλων υπηρεσίας χρησιμοποιείται από τις υπηρεσίες επιβολής του νόμου για την αναζήτηση εγκληματιών, τον εντοπισμό ναρκωτικών κ.λπ. Η οπτική και ηχητική αντίληψη των ζώων διαφέρει από αυτή των ανθρώπων. Για παράδειγμα, οι νυχτερίδες είναι γνωστό ότι ακούν υπερήχους και οι γάτες είναι γνωστό ότι βλέπουν στο σκοτάδι (από ανθρώπινη οπτική γωνία).

Στο πλαίσιο αυτού του θέματος, οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να δώσουν συγκεκριμένα παραδείγματα της διαδικασίας μετάδοσης πληροφοριών, να προσδιορίσουν για αυτά τα παραδείγματα την πηγή, τον δέκτη των πληροφοριών και τα κανάλια που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση πληροφοριών.

Όταν σπουδάζουν πληροφορική στο γυμνάσιο, οι μαθητές πρέπει να εξοικειωθούν με τις βασικές διατάξεις της τεχνικής θεωρίας της επικοινωνίας: τις έννοιες της κωδικοποίησης, της αποκωδικοποίησης, του ρυθμού μεταφοράς πληροφοριών, της χωρητικότητας του καναλιού, του θορύβου, της προστασίας από θόρυβο. Αυτά τα θέματα μπορούν να εξεταστούν στο πλαίσιο του θέματος «Τεχνικά μέσα δικτύων υπολογιστών».

9. Αναπαράσταση αριθμών

Οι αριθμοί στα μαθηματικά

Ο αριθμός είναι η πιο σημαντική έννοια των μαθηματικών, η οποία έχει εξελιχθεί και εξελιχθεί σε μια μακρά περίοδο της ανθρώπινης ιστορίας. Οι άνθρωποι εργάζονται με τους αριθμούς από την αρχαιότητα. Αρχικά, ένα άτομο λειτουργούσε μόνο με θετικούς ακέραιους αριθμούς, οι οποίοι ονομάζονται φυσικοί αριθμοί: 1, 2, 3, 4, ... Για πολύ καιρό υπήρχε η άποψη ότι υπάρχει ο μεγαλύτερος αριθμός, «περισσότερο από αυτό το ανθρώπινο μυαλό μπορεί καταλαβαίνω» (όπως έγραψαν στις παλαιοσλαβικές μαθηματικές πραγματείες) .

Η ανάπτυξη της μαθηματικής επιστήμης οδήγησε στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει μεγαλύτερος αριθμός. Από μαθηματική άποψη, η σειρά των φυσικών αριθμών είναι άπειρη, δηλ. μη περιορισμένο. Με την εμφάνιση της έννοιας ενός αρνητικού αριθμού στα μαθηματικά (R. Descartes, XVII αιώνας στην Ευρώπη· στην Ινδία πολύ νωρίτερα), αποδείχθηκε ότι το σύνολο των ακεραίων είναι απεριόριστο τόσο "αριστερά" και "δεξιά". Το μαθηματικό σύνολο των ακεραίων είναι διακριτό και απεριόριστο (άπειρο).

Η έννοια του πραγματικού (ή πραγματικού) αριθμού εισήχθη στα μαθηματικά από τον Ισαάκ Νεύτωνα τον 18ο αιώνα. Από μαθηματική άποψη το σύνολο των πραγματικών αριθμών είναι άπειρο και συνεχές. Περιλαμβάνει πολλούς ακέραιους και άπειρο αριθμό μη ακεραίων. Μεταξύ οποιωνδήποτε δύο σημείων στον άξονα αριθμών βρίσκεται ένα άπειρο σύνολο πραγματικών αριθμών. Η έννοια του πραγματικού αριθμού συνδέεται με την ιδέα ενός συνεχούς αριθμητικού άξονα, κάθε σημείο του οποίου αντιστοιχεί σε έναν πραγματικό αριθμό.

Αναπαράσταση ακέραιου αριθμού

Στη μνήμη του υπολογιστή Οι αριθμοί αποθηκεύονται σε δυαδικό σύστημα αριθμών(εκ. " Αριθμητικά συστήματα”2). Υπάρχουν δύο μορφές αναπαράστασης ακεραίων σε έναν υπολογιστή: ανυπόγραφοι ακέραιοι και υπογεγραμμένοι ακέραιοι.

Ακέραιοι χωρίς πρόσημο - αυτό είναι το σύνολο των θετικών αριθμών στο εύρος, όπου κ- αυτό είναι το βάθος bit του κελιού μνήμης που έχει εκχωρηθεί για τον αριθμό. Για παράδειγμα, εάν ένα κελί μνήμης 16 bit (2 bytes) εκχωρηθεί για έναν ακέραιο, τότε ο μεγαλύτερος αριθμός θα είναι:

Σε δεκαδικό, αυτό αντιστοιχεί σε: 2 16 - 1 \u003d 65 535

Αν όλα τα ψηφία του κελιού είναι μηδέν, τότε θα είναι μηδέν. Έτσι, 2 16 = 65 536 ακέραιοι αριθμοί τοποθετούνται σε ένα κελί 16 bit.

Υπογεγραμμένοι ακέραιοι αριθμοί είναι το σύνολο των θετικών και αρνητικών αριθμών στο εύρος[–2 κ–1 , 2 κ-έντεκα]. Για παράδειγμα, όταν κ= Εύρος αναπαράστασης ακέραιων αριθμών 16: [–32768, 32767]. Η υψηλή σειρά του κελιού μνήμης αποθηκεύει το πρόσημο του αριθμού: 0 - θετικός αριθμός, 1 - αρνητικός αριθμός. Ο μεγαλύτερος θετικός αριθμός 32.767 έχει την ακόλουθη αναπαράσταση:

Για παράδειγμα, ο δεκαδικός αριθμός 255, αφού μετατραπεί σε δυαδικό και εισαχθεί σε ένα κελί μνήμης 16-bit, θα έχει την ακόλουθη εσωτερική αναπαράσταση:

Οι αρνητικοί ακέραιοι αντιπροσωπεύονται στο συμπλήρωμα δύο. Πρόσθετος κωδικόςθετικός αριθμός Ν- αυτό είναι είναι η δυαδική αναπαράστασή του, η οποία, όταν προστεθεί στον αριθμητικό κωδικό Ν δίνει αξία 2 κ. Εδώ κ- τον αριθμό των bit στο κελί μνήμης. Για παράδειγμα, ο πρόσθετος κωδικός για τον αριθμό 255 θα ήταν:

Αυτή είναι η αναπαράσταση του αρνητικού αριθμού -255. Ας προσθέσουμε τους κωδικούς των αριθμών 255 και -255:

Αυτός με την υψηλότερη τάξη «έφυγε» από το κελί, οπότε το άθροισμα αποδείχθηκε μηδέν. Αλλά έτσι πρέπει να είναι: Ν + (–Ν) = 0. Ο επεξεργαστής υπολογιστή εκτελεί την λειτουργία αφαίρεσης ως πρόσθεση με τον πρόσθετο κωδικό του αφαιρεθέντος αριθμού. Σε αυτήν την περίπτωση, η υπερχείλιση του κελιού (που υπερβαίνει τις οριακές τιμές) δεν προκαλεί τη διακοπή της εκτέλεσης του προγράμματος. Αυτή την περίσταση ο προγραμματιστής πρέπει να γνωρίζει και να λάβει υπόψη του!

Η μορφή για την αναπαράσταση πραγματικών αριθμών σε έναν υπολογιστή ονομάζεται μορφή κινητής υποδιαστολής. πραγματικός αριθμός Rπαριστάνεται ως προϊόν της μάντισσας Μμε βάση το αριθμητικό σύστημα nσε κάποιο βαθμό Π, η οποία ονομάζεται παραγγελία: R= Μ ? np.

Η αναπαράσταση ενός αριθμού σε μορφή κινητής υποδιαστολής είναι διφορούμενη. Για παράδειγμα, για τον δεκαδικό αριθμό 25.324, ισχύουν οι ακόλουθες ισότητες:

25.324 = 2.5324; 10 1 = 0,0025324; 10 4 \u003d 2532,4; 10-2, κ.λπ.

Για να αποφευχθεί η ασάφεια, συμφωνήσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον υπολογιστή μια κανονικοποιημένη αναπαράσταση ενός αριθμού σε μορφή κινητής υποδιαστολής. Μάντισσαστην κανονικοποιημένη αναπαράσταση πρέπει να πληροί την προϋπόθεση: 0.1 nΜ < 1 n. Με άλλα λόγια, η μάντισσα είναι μικρότερη από ένα και το πρώτο σημαντικό ψηφίο δεν είναι μηδέν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η συνθήκη κανονικοποίησης λαμβάνεται ως εξής: 1 n Μ < 10 n .

ΣΤΟ μνήμη υπολογιστή μάντισσα παριστάνεται ως ακέραιος αριθμός που περιέχει μόνο σημαντικά ψηφία(0 ακέραιοι και κόμματα δεν αποθηκεύονται). Επομένως, η εσωτερική αναπαράσταση ενός πραγματικού αριθμού ανάγεται στην αναπαράσταση ενός ζεύγους ακεραίων: μάντισσα και εκθέτης.

Διαφορετικοί τύποι υπολογιστών χρησιμοποιούν διαφορετικούς τρόπους αναπαράστασης αριθμών σε μορφή κινητής υποδιαστολής. Εξετάστε μια από τις παραλλαγές της εσωτερικής αναπαράστασης ενός πραγματικού αριθμού σε ένα κελί μνήμης τεσσάρων byte.

Το κελί πρέπει να περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό: το πρόσημο του αριθμού, τον εκθέτη και τα σημαντικά ψηφία της μάντισσας.

Το πρόσημο του αριθμού αποθηκεύεται στο πιο σημαντικό bit του 1ου byte: 0 σημαίνει συν, 1 σημαίνει μείον. Τα υπόλοιπα 7 bit του πρώτου byte περιέχουν παραγγελία μηχανής. Τα επόμενα τρία byte αποθηκεύουν τα σημαντικά ψηφία της μάντισσας (24 bit).

Οι δυαδικοί αριθμοί στο εύρος από 0000000 έως 1111111 τοποθετούνται σε επτά δυαδικά ψηφία. Αυτό σημαίνει ότι η σειρά του μηχανήματος ποικίλλει στην περιοχή από 0 έως 127 (σε δεκαδικό σύστημα αριθμών). Υπάρχουν 128 τιμές συνολικά. Η σειρά, προφανώς, μπορεί να είναι είτε θετική είτε αρνητική. Είναι λογικό να διαιρέσουμε αυτές τις 128 τιμές εξίσου μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών τάξης: από -64 έως 63.

Παραγγελία μηχανήματος προκατειλημμένο σε σχέση με το μαθηματικό και έχει μόνο θετικές τιμές. Η μετατόπιση επιλέγεται έτσι ώστε η ελάχιστη μαθηματική τιμή της τάξης να αντιστοιχεί στο μηδέν.

Η σχέση μεταξύ της τάξης μηχανής (Mp) και της μαθηματικής τάξης (p) στην υπό εξέταση περίπτωση εκφράζεται με τον τύπο: Mp = p + 64.

Ο τύπος που προκύπτει γράφεται στο δεκαδικό σύστημα. Σε δυαδικό, ο τύπος μοιάζει με: Mp 2 = p 2 + 100 0000 2 .

Για να γράψετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός πραγματικού αριθμού, πρέπει:

1) μεταφράστε το συντελεστή ενός δεδομένου αριθμού σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών με 24 σημαντικά ψηφία,

2) κανονικοποίηση ενός δυαδικού αριθμού,

3) βρείτε την παραγγελία μηχανής στο δυαδικό σύστημα,

4) λαμβάνοντας υπόψη το πρόσημο του αριθμού, γράψτε την αναπαράστασή του σε μια λέξη μηχανής τεσσάρων byte.

Παράδειγμα. Γράψτε την εσωτερική αναπαράσταση του αριθμού 250.1875 σε μορφή κινητής υποδιαστολής.

1. Ας το μεταφράσουμε σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών με 24 σημαντικά ψηφία:

250,1875 10 = 11111010,0011000000000000 2 .

2. Ας γράψουμε με τη μορφή ενός κανονικοποιημένου δυαδικού αριθμού κινητής υποδιαστολής:

0,111110100011000000000000 H 10 2 1000 .

Εδώ είναι η μάντισσα, η βάση του συστήματος αριθμών
(2 10 \u003d 10 2) και η σειρά (8 10 \u003d 1000 2) γράφονται σε δυαδικό σύστημα.

3. Υπολογίστε τη σειρά της μηχανής στο δυαδικό σύστημα:

MP2 = 1000 + 100 0000 = 100 1000.

4. Ας γράψουμε την αναπαράσταση του αριθμού σε ένα κελί μνήμης τεσσάρων byte, λαμβάνοντας υπόψη το πρόσημο του αριθμού

Δεκαεξαδική μορφή: 48FA3000.

Το εύρος των πραγματικών αριθμών είναι πολύ μεγαλύτερο από το εύρος των ακεραίων. Οι θετικοί και οι αρνητικοί αριθμοί είναι διατεταγμένοι συμμετρικά γύρω στο μηδέν. Επομένως, ο μέγιστος και ο ελάχιστος αριθμός είναι ίσοι σε απόλυτη τιμή.

Ο μικρότερος απόλυτος αριθμός είναι μηδέν. Ο μεγαλύτερος αριθμός κινητής υποδιαστολής σε απόλυτη τιμή είναι ο αριθμός με τη μεγαλύτερη μάντισσα και τον μεγαλύτερο εκθέτη.

Για μια λέξη μηχανής τεσσάρων byte, αυτός ο αριθμός θα ήταν:

0,11111111111111111111111 10 2 1111111 .

Μετά τη μετατροπή στο δεκαδικό σύστημα αριθμών, παίρνουμε:

ΜΕΓΙΣΤΟ = (1 - 2 -24) 2 63 10 19 .

Εάν, κατά τον υπολογισμό με πραγματικούς αριθμούς, το αποτέλεσμα είναι εκτός του επιτρεπόμενου εύρους, τότε η εκτέλεση του προγράμματος διακόπτεται. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν διαιρείται με το μηδέν ή με έναν πολύ μικρό αριθμό κοντά στο μηδέν.

Οι πραγματικοί αριθμοί των οποίων το μήκος bit mantissa υπερβαίνει τον αριθμό των bit που έχουν εκχωρηθεί για το mantissa σε ένα κελί μνήμης αντιπροσωπεύονται στον υπολογιστή κατά προσέγγιση (με ένα "κομμένο" mantissa). Για παράδειγμα, ο ορθολογικός δεκαδικός αριθμός 0,1 σε έναν υπολογιστή θα αναπαρασταθεί περίπου (στρογγυλεμένος) επειδή στο δυαδικό σύστημα η μάντισσα του έχει άπειρο αριθμό ψηφίων. Συνέπεια αυτής της προσέγγισης είναι το σφάλμα των υπολογισμών της μηχανής με πραγματικούς αριθμούς.

Ο υπολογιστής εκτελεί υπολογισμούς με πραγματικούς αριθμούς περίπου. Το σφάλμα τέτοιων υπολογισμών ονομάζεται σφάλμα στρογγυλοποίησης μηχανής.

Το σύνολο των πραγματικών αριθμών που μπορούν να αναπαρασταθούν ακριβώς στη μνήμη του υπολογιστή σε μορφή κινητής υποδιαστολής είναι περιορισμένο και διακριτό. Η διακριτικότητα είναι συνέπεια του περιορισμένου αριθμού ψηφίων της μάντισσας, όπως συζητήθηκε παραπάνω.

Ο αριθμός των πραγματικών αριθμών που μπορούν να αναπαρασταθούν ακριβώς στη μνήμη του υπολογιστή μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: Ν = 2 t · ( U – μεγάλο+ 1) + 1. Εδώ t- ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων της μάντισσας. U- τη μέγιστη τιμή της μαθηματικής σειράς. μεγάλο- ελάχιστη αξία παραγγελίας. Για την επιλογή εκπροσώπησης που εξετάστηκε παραπάνω ( t = 24, U = 63,
μεγάλο= -64) αποδεικνύεται: Ν = 2 146 683 548.

Κατευθυντήριες γραμμές

Το θέμα της αναπαράστασης αριθμητικών πληροφοριών σε έναν υπολογιστή υπάρχει τόσο στο πρότυπο για το δημοτικό όσο και για το γυμνάσιο.

Στο βασικό σχολείο (βασικό μάθημα) αρκεί να εξετάσουμε την αναπαράσταση ακεραίων σε έναν υπολογιστή. Η μελέτη αυτού του ζητήματος είναι δυνατή μόνο αφού εξοικειωθείτε με το θέμα "Αριθμητικά συστήματα". Επιπλέον, από τις αρχές της αρχιτεκτονικής υπολογιστών, οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν ότι ένας υπολογιστής λειτουργεί με ένα δυαδικό σύστημα αριθμών.

Λαμβάνοντας υπόψη την αναπαράσταση ακεραίων, η κύρια προσοχή θα πρέπει να δοθεί στο περιορισμένο εύρος των ακεραίων, στη σύνδεση αυτού του εύρους με τη χωρητικότητα του εκχωρημένου κελιού μνήμης - κ. Για θετικούς αριθμούς (ανυπόγραφο): , για θετικούς και αρνητικούς αριθμούς (ενυπόγραφους): [–2 κ–1 , 2 κ–1 – 1].

Η απόκτηση της εσωτερικής αναπαράστασης των αριθμών θα πρέπει να αναλυθεί με παραδείγματα. Μετά από αυτό, κατ' αναλογία, οι μαθητές θα πρέπει να λύσουν ανεξάρτητα τέτοια προβλήματα.

Παράδειγμα 1 Λάβετε την υπογεγραμμένη εσωτερική αναπαράσταση του ακέραιου αριθμού 1607 σε μια θέση μνήμης δύο byte.

1) Μετατρέψτε τον αριθμό στο δυαδικό σύστημα: 1607 10 = 11001000111 2 .

2) Προσθέτοντας μηδενικά σε 16 ψηφία στα αριστερά, παίρνουμε την εσωτερική αναπαράσταση αυτού του αριθμού στο κελί:

Είναι επιθυμητό να δείξουμε πώς χρησιμοποιείται η δεκαεξαδική μορφή για τη συμπιεσμένη μορφή αυτού του κωδικού, η οποία λαμβάνεται αντικαθιστώντας κάθε τέσσερα δυαδικά ψηφία με ένα δεκαεξαδικό ψηφίο: 0647 (βλ. Αριθμητικά συστήματα” 2).

Πιο δύσκολο είναι το πρόβλημα της απόκτησης της εσωτερικής αναπαράστασης ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού (- Ν) - πρόσθετος κωδικός. Πρέπει να δείξετε στους μαθητές τον αλγόριθμο αυτής της διαδικασίας:

1) λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός θετικού αριθμού Ν;

2) λάβετε τον κωδικό επιστροφής αυτού του αριθμού αντικαθιστώντας το 0 με το 1 και το 1 με το 0.

3) προσθέστε 1 στον αριθμό που προκύπτει.

Παράδειγμα 2. Λάβετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου αριθμού -1607 σε μια θέση μνήμης δύο byte.

Είναι χρήσιμο να δείξουμε στους μαθητές πώς μοιάζει η εσωτερική αναπαράσταση του μικρότερου αρνητικού αριθμού. Σε ένα κελί δύο byte, αυτό είναι -32.768.

1) είναι εύκολο να μετατρέψετε τον αριθμό 32 768 στο δυαδικό σύστημα αριθμών, αφού 32 768 = 2 15. Επομένως, σε δυαδικό σύστημα είναι:

1000000000000000

2) γράψτε τον αντίστροφο κωδικό:

0111111111111111

3) Προσθέστε ένα σε αυτόν τον δυαδικό αριθμό, παίρνουμε

Το ένα στο πρώτο bit σημαίνει το σύμβολο μείον. Δεν χρειάζεται να πιστεύετε ότι ο κωδικός που λάβατε είναι μείον μηδέν. Αυτό είναι -32.768 σε μορφή συμπληρώματος δύο. Αυτοί είναι οι κανόνες για την αναπαράσταση ακεραίων από μηχανή.

Αφού δείξετε αυτό το παράδειγμα, ζητήστε από τους μαθητές να αποδείξουν μόνοι τους ότι η προσθήκη των κωδικών αριθμών 32767 + (-32768) έχει ως αποτέλεσμα τον αριθμό κωδικού -1.

Σύμφωνα με το πρότυπο, η αναπαράσταση των πραγματικών αριθμών πρέπει να μελετάται στο γυμνάσιο. Όταν μελετάτε την επιστήμη των υπολογιστών στις τάξεις 10-11 στο βασικό επίπεδο, αρκεί να πείτε στους μαθητές για τα κύρια χαρακτηριστικά ενός υπολογιστή με πραγματικούς αριθμούς: για το περιορισμένο εύρος και τη διακοπή του προγράμματος όταν υπερβαίνει αυτό. σχετικά με το σφάλμα των υπολογισμών της μηχανής με πραγματικούς αριθμούς, ότι ο υπολογιστής εκτελεί υπολογισμούς με πραγματικούς αριθμούς πιο αργά παρά με ακέραιους.

Η μελέτη σε επίπεδο προφίλ απαιτεί λεπτομερή ανάλυση του τρόπου αναπαράστασης πραγματικών αριθμών σε μορφή κινητής υποδιαστολής, ανάλυση των χαρακτηριστικών της εκτέλεσης υπολογισμών σε έναν υπολογιστή με πραγματικούς αριθμούς. Ένα πολύ σημαντικό πρόβλημα εδώ είναι η εκτίμηση του σφάλματος υπολογισμού, η προειδοποίηση για απώλεια αξίας, για διακοπή του προγράμματος. Λεπτομερές υλικό για αυτά τα θέματα είναι διαθέσιμο στο εκπαιδευτικό εγχειρίδιο.

10. Αριθμητικό σύστημα

Σύστημα αριθμών - αυτός είναι ένας τρόπος αναπαράστασης αριθμών και των αντίστοιχων κανόνων για τη λειτουργία των αριθμών. Τα διάφορα συστήματα αριθμών που υπήρχαν πριν και χρησιμοποιούνται σήμερα μπορούν να χωριστούν σε μη θέσειςκαι θέσεως. Σημάδια που χρησιμοποιούνται όταν γράφουμε αριθμούς, λέγονται αριθμοί.

ΣΤΟ μη θέσεων αριθμητικών συστημάτων η τιμή ενός ψηφίου δεν εξαρτάται από τη θέση του στον αριθμό.

Ένα παράδειγμα ενός συστήματος αριθμών χωρίς θέση είναι το ρωμαϊκό σύστημα (ρωμαϊκοί αριθμοί). Στο ρωμαϊκό σύστημα, τα λατινικά γράμματα χρησιμοποιούνται ως αριθμοί:

Παράδειγμα 1. Ο αριθμός CCXXXII αποτελείται από διακόσιες, τρεις δεκάδες και δύο μονάδες και είναι ίσος με διακόσιες τριάντα δύο.

Οι λατινικοί αριθμοί γράφονται από αριστερά προς τα δεξιά με φθίνουσα σειρά. Σε αυτή την περίπτωση, προστίθενται οι αξίες τους. Εάν ένας μικρότερος αριθμός είναι γραμμένος στα αριστερά και ένας μεγάλος αριθμός στα δεξιά, τότε οι τιμές τους αφαιρούνται.

VI = 5 + 1 = 6; IV \u003d 5 - 1 \u003d 4.

MCMXCVIII = 1000 + (-100 + 1000) +

+ (–10 + 100) + 5 + 1 + 1 + 1 = 1998.

ΣΤΟ συστήματα αριθμών θέσης η τιμή που συμβολίζεται με ένα ψηφίο σε μια καταχώρηση αριθμού εξαρτάται από τη θέση του. Ο αριθμός των ψηφίων που χρησιμοποιούνται ονομάζεται βάση του συστήματος αριθμών θέσης.

Το σύστημα αριθμών που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα μαθηματικά είναι δεκαδικό σύστημα θέσης. Η βάση του είναι δέκα, γιατί Τυχόν αριθμοί γράφονται με δέκα ψηφία:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Η φύση της θέσης αυτού του συστήματος είναι εύκολα κατανοητή με το παράδειγμα οποιουδήποτε πολυψήφιου αριθμού. Για παράδειγμα, στον αριθμό 333, τα τρία πρώτα σημαίνουν τριακόσιες, το δεύτερο - τρεις δεκάδες, το τρίτο - τρεις μονάδες.

Για να γράψετε αριθμούς σε σύστημα θέσεων με βάση nχρειάζεται να έχεις αλφάβητοαπό nψηφία. Συνήθως για αυτό n < 10 используют nπρώτοι αραβικοί αριθμοί, και n> 10 γράμματα προστίθενται σε δέκα αραβικούς αριθμούς. Ακολουθούν παραδείγματα αλφαβήτων από διάφορα συστήματα:

Εάν απαιτείται να υποδειχθεί η βάση του συστήματος στο οποίο ανήκει ο αριθμός, τότε του εκχωρείται δείκτης σε αυτόν τον αριθμό. Για παράδειγμα:

1011012, 36718, 3B8F16.

Στο βασικό αριθμητικό σύστημα q (q-αρικό σύστημα αριθμών) οι μονάδες ψηφίων είναι διαδοχικές δυνάμεις ενός αριθμού q. qμονάδες οποιασδήποτε κατηγορίας αποτελούν τη μονάδα της επόμενης κατηγορίας. Για να γράψετε έναν αριθμό στο q- Απαιτείται σύστημα αριθμών qδιάφοροι χαρακτήρες (αριθμοί) που αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς 0, 1, ..., q– 1. Γράψιμο ενός αριθμού qσε q-Το αριστικό σύστημα αριθμών έχει τη μορφή 10.

Διευρυμένη μορφή γραφής αριθμού

Αφήνω Aq- αριθμός στο βασικό σύστημα q, αι -ψηφία ενός δεδομένου συστήματος αριθμών που υπάρχουν στη σημειογραφία ενός αριθμού ΕΝΑ, n+ 1 - ο αριθμός των ψηφίων του ακέραιου μέρους του αριθμού, Μ- τον αριθμό των ψηφίων του κλασματικού μέρους του αριθμού:

Διευρυμένη μορφή αριθμού ΑΛΛΑονομάζεται εγγραφή με τη μορφή:

Για παράδειγμα, για έναν δεκαδικό αριθμό:

Τα ακόλουθα παραδείγματα δείχνουν τη διευρυμένη μορφή δεκαεξαδικών και δυαδικών αριθμών:

Σε οποιοδήποτε σύστημα αριθμών, η βάση του γράφεται ως 10.

Εάν όλοι οι όροι στη διευρυμένη μορφή ενός μη δεκαδικού αριθμού παρουσιάζονται στο δεκαδικό σύστημα και η προκύπτουσα παράσταση υπολογίζεται σύμφωνα με τους κανόνες της δεκαδικής αριθμητικής, τότε θα ληφθεί ένας αριθμός στο δεκαδικό σύστημα ίσος με τον δεδομένο. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, γίνεται μια μετατροπή από μη δεκαδικό σύστημα σε δεκαδικό. Για παράδειγμα, η μετατροπή στο δεκαδικό σύστημα των αριθμών που γράφτηκαν παραπάνω γίνεται ως εξής:

Μετατροπή δεκαδικών αριθμών σε άλλα συστήματα αριθμών

Μετάφραση ακέραιου αριθμού

ακέραιος δεκαδικός αριθμός Χπρέπει να μεταφερθεί σε σύστημα με βάση q: Χ = (ένα n ένα n-1 …ένα 1 ένα 0) q . Βρείτε τα σημαντικά ψηφία ενός αριθμού: . Ας αναπαραστήσουμε τον αριθμό σε διευρυμένη μορφή και ας εκτελέσουμε τον ίδιο μετασχηματισμό:

Από εδώ είναι ξεκάθαρο ότι ένα 0 είναι το υπόλοιπο μετά τη διαίρεση του αριθμού Χανά αριθμό q. Η έκφραση σε παρένθεση είναι το ακέραιο πηλίκο αυτής της διαίρεσης. Ας το χαρακτηρίσουμε ως Χ 1. Εκτελώντας παρόμοιους μετασχηματισμούς, παίρνουμε:

Συνεπώς, ένα 1 είναι το υπόλοιπο της διαίρεσης Χ 1 σε q. Συνεχίζοντας τη διαίρεση με ένα υπόλοιπο, θα πάρουμε μια ακολουθία ψηφίων του επιθυμητού αριθμού. Αριθμός ένασε αυτή την αλυσίδα των τμημάτων θα είναι το τελευταίο ιδιωτικό, μικρότερο q.

Ας διαμορφώσουμε τον κανόνα που προκύπτει: Για για να μετατρέψετε έναν ολόκληρο δεκαδικό αριθμό σε ένα σύστημα αριθμών με διαφορετική βάση, χρειάζεστε:

1) εκφράστε τη βάση του νέου συστήματος αριθμών στο δεκαδικό σύστημα αριθμών και εκτελέστε όλες τις επόμενες ενέργειες σύμφωνα με τους κανόνες της δεκαδικής αριθμητικής.

2) διαιρέστε διαδοχικά τον δεδομένο αριθμό και τα προκύπτοντα επιμέρους πηλίκα με βάση το νέο σύστημα αριθμών μέχρι να πάρουμε ένα ατελές πηλίκο μικρότερο από τον διαιρέτη.

3) τα ληφθέντα υπόλοιπα, τα οποία είναι ψηφία ενός αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, τα ευθυγραμμίζουν με το αλφάβητο του νέου αριθμητικού συστήματος.

4) συνθέστε έναν αριθμό στο νέο σύστημα αριθμών, σημειώνοντας τον ξεκινώντας από τον τελευταίο ιδιωτικό αριθμό.

Παράδειγμα 1. Μετατρέψτε τον αριθμό 37 10 στο δυαδικό σύστημα.

Για να δηλώσουμε αριθμούς στη συμβολή ενός αριθμού, χρησιμοποιούμε συμβολισμό: ένα 5 ένα 4 ένα 3 ένα 2 ένα 1 ένα 0

Ως εκ τούτου: 37 10 = l00l0l 2

Παράδειγμα 2. Μετατρέψτε τον δεκαδικό αριθμό 315 σε οκταδικό και δεκαεξαδικό σύστημα:

Από εδώ προκύπτει: 315 10 = 473 8 = 13B 16. Θυμηθείτε ότι 11 10 = B 16 .

Δεκαδικός Χ < 1 требуется перевести в систему с основанием q: Χ = (0, ένα –1 ένα –2 … ένα–m+1 ένα–m) q . Βρείτε τα σημαντικά ψηφία ενός αριθμού: ένα –1 ,ένα –2 , …, ένα-Μ. Αντιπροσωπεύουμε τον αριθμό σε διευρυμένη μορφή και τον πολλαπλασιάζουμε με q:

Από εδώ είναι ξεκάθαρο ότι ένα–1 Χανά αριθμό q. Σημειώστε με Χ 1 κλασματικό μέρος του γινομένου και πολλαπλασιάστε το επί q:

Συνεπώς, ένα –2 υπάρχει ένα ολόκληρο μέρος της δουλειάς Χ 1 ανά αριθμό q. Συνεχίζοντας τον πολλαπλασιασμό, θα πάρουμε μια ακολουθία ψηφίων. Τώρα ας διατυπώσουμε τον κανόνα: για να μετατρέψετε ένα δεκαδικό κλάσμα σε σύστημα αριθμών με διαφορετική βάση, χρειάζεστε:

1) πολλαπλασιάστε διαδοχικά τον δεδομένο αριθμό και τα προκύπτοντα κλασματικά μέρη των προϊόντων με τη βάση του νέου συστήματος έως ότου το κλασματικό μέρος του γινομένου γίνει ίσο με μηδέν ή επιτευχθεί η απαιτούμενη ακρίβεια αναπαράστασης του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών.

2) τα προκύπτοντα ακέραια μέρη των προϊόντων, τα οποία είναι τα ψηφία ενός αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, τα φέρνουν σε ευθυγράμμιση με το αλφάβητο του νέου συστήματος αριθμών.

3) Να σχηματίσετε το κλασματικό μέρος του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, ξεκινώντας από το ακέραιο μέρος του πρώτου γινομένου.

Παράδειγμα 3. Μετατρέψτε το δεκαδικό 0,1875 σε δυαδικό, οκταδικό και δεκαεξαδικό.

Εδώ, το ακέραιο μέρος των αριθμών βρίσκεται στην αριστερή στήλη και το κλασματικό μέρος στη δεξιά στήλη.

Ως εκ τούτου: 0,1875 10 = 0,0011 2 = 0,14 8 = 0,3 16

Η μετάφραση μικτών αριθμών που περιέχουν ακέραια και κλασματικά μέρη πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Τα ακέραια και τα κλασματικά μέρη του αρχικού αριθμού μεταφράζονται χωριστά σύμφωνα με τους αντίστοιχους αλγόριθμους. Στην τελική εγγραφή ενός αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, το ακέραιο μέρος διαχωρίζεται από το κλασματικό κόμμα (κουκκίδα).

Κατευθυντήριες γραμμές

Το θέμα «Αριθμητικά συστήματα» σχετίζεται άμεσα με τη μαθηματική θεωρία των αριθμών. Ωστόσο, στο σχολικό μάθημα των μαθηματικών, κατά κανόνα, δεν μελετάται. Η ανάγκη μελέτης αυτού του θέματος σε ένα μάθημα επιστήμης υπολογιστών σχετίζεται με το γεγονός ότι οι αριθμοί στη μνήμη του υπολογιστή αντιπροσωπεύονται σε ένα δυαδικό σύστημα αριθμών και τα δεκαεξαδικά ή οκταδικά συστήματα χρησιμοποιούνται για την εξωτερική αναπαράσταση των περιεχομένων της μνήμης, τις διευθύνσεις μνήμης. Αυτό είναι ένα από τα παραδοσιακά θέματα ενός μαθήματος επιστήμης υπολογιστών ή προγραμματισμού. Έχοντας σχέση με τα μαθηματικά, αυτό το θέμα συμβάλλει επίσης στη θεμελιώδη μαθηματική εκπαίδευση των μαθητών.

Για ένα μάθημα πληροφορικής, το κύριο ενδιαφέρον είναι η εξοικείωση με το δυαδικό σύστημα αριθμών. Η χρήση του δυαδικού συστήματος αριθμών σε έναν υπολογιστή μπορεί να εξεταστεί από δύο απόψεις: 1) δυαδική αρίθμηση, 2) δυαδική αριθμητική, δηλ. εκτέλεση αριθμητικών υπολογισμών σε δυαδικούς αριθμούς.

Δυαδική αρίθμηση

Με τη δυαδική αρίθμηση, οι μαθητές συναντιούνται στο θέμα «Αναπαράσταση κειμένου στη μνήμη του υπολογιστή». Όταν μιλάμε για τον πίνακα κωδικοποίησης, ο δάσκαλος πρέπει να ενημερώσει τους μαθητές ότι ο εσωτερικός δυαδικός κώδικας ενός χαρακτήρα είναι ο αύξων αριθμός του στο δυαδικό σύστημα αριθμών. Για παράδειγμα, ο αριθμός του γράμματος S στον πίνακα ASCII είναι 83. Ο οκταψήφιος δυαδικός κωδικός του γράμματος S είναι ίσος με την τιμή αυτού του αριθμού στο δυαδικό σύστημα: 01010011.

Δυαδικός Υπολογισμός

Σύμφωνα με την αρχή του John von Neumann, ο υπολογιστής εκτελεί υπολογισμούς στο δυαδικό σύστημα. Στο πλαίσιο του βασικού μαθήματος, αρκεί να περιοριστούμε στην εξέταση υπολογισμών με δυαδικούς ακέραιους αριθμούς. Για να εκτελέσετε υπολογισμούς με πολυψήφιους αριθμούς, πρέπει να γνωρίζετε τους κανόνες για την πρόσθεση και τους κανόνες για τον πολλαπλασιασμό μονοψήφιων αριθμών. Εδώ είναι οι κανόνες:

Η αρχή της μετάθεσης της πρόσθεσης και του πολλαπλασιασμού λειτουργεί σε όλα τα συστήματα αριθμών. Οι τεχνικές για την εκτέλεση υπολογισμών με πολυψήφιους αριθμούς στο δυαδικό σύστημα είναι παρόμοιες με τις δεκαδικές. Με άλλα λόγια, οι διαδικασίες για την πρόσθεση, την αφαίρεση και τον πολλαπλασιασμό με μια «στήλη» και τη διαίρεση με μια «γωνία» στο δυαδικό σύστημα εκτελούνται με τον ίδιο τρόπο όπως στο δεκαδικό σύστημα.

Εξετάστε τους κανόνες για την αφαίρεση και τη διαίρεση δυαδικών αριθμών. Η πράξη αφαίρεσης είναι το αντίστροφο της πρόσθεσης. Από τον παραπάνω πίνακα πρόσθεσης ακολουθούν οι κανόνες αφαίρεσης:

0 - 0 = 0; 1 - 0 = 1; 10 - 1 = 1.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα αφαίρεσης πολλών ψηφίων:

Το αποτέλεσμα που προκύπτει μπορεί να ελεγχθεί προσθέτοντας τη διαφορά με το υπόστρωμα. Θα πρέπει να είναι μειούμενος αριθμός.

Η διαίρεση είναι η αντίστροφη πράξη του πολλαπλασιασμού.
Σε οποιοδήποτε σύστημα αριθμών, δεν μπορείτε να διαιρέσετε με το 0. Το αποτέλεσμα της διαίρεσης με το 1 είναι ίσο με το μέρισμα. Η διαίρεση ενός δυαδικού αριθμού με το 102 μετακινεί την υποδιαστολή μία θέση προς τα αριστερά, ακριβώς όπως η δεκαδική διαίρεση με το δέκα. Για παράδειγμα:

Η διαίρεση με το 100 μετατοπίζει την υποδιαστολή 2 θέσεις προς τα αριστερά και ούτω καθεξής. Στο βασικό μάθημα, δεν μπορείτε να εξετάσετε πολύπλοκα παραδείγματα διαίρεσης δυαδικών αριθμών πολλαπλών τιμών. Αν και ικανοί μαθητές μπορούν να τα αντιμετωπίσουν, έχοντας κατανοήσει τις γενικές αρχές.

Η αναπαράσταση των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη του υπολογιστή στην πραγματική τους δυαδική μορφή είναι πολύ επαχθής λόγω του μεγάλου αριθμού ψηφίων. Αυτό αναφέρεται στην καταγραφή τέτοιων πληροφοριών σε χαρτί ή στην εμφάνισή τους στην οθόνη. Για τους σκοπούς αυτούς, συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται μικτά δυαδικά-οκταδικά ή δυαδικά-δεκαεξαδικά συστήματα.

Υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ της δυαδικής και της δεκαεξαδικής αναπαράστασης ενός αριθμού. Κατά τη μετάφραση ενός αριθμού από ένα σύστημα σε άλλο, ένα δεκαεξαδικό ψηφίο αντιστοιχεί σε έναν τετραψήφιο δυαδικό κωδικό. Αυτή η αντιστοιχία αντικατοπτρίζεται στον δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα:

Δυαδικός δεκαεξαδικός πίνακας

Μια τέτοια σχέση βασίζεται στο γεγονός ότι 16 = 2 4 και ο αριθμός των διαφορετικών τετραψήφιων συνδυασμών των ψηφίων 0 και 1 είναι 16: από 0000 έως 1111. Επομένως η μετατροπή αριθμών από δεκαεξαδικό σε δυαδικό και το αντίστροφο γίνεται με επίσημη μετατροπή από δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα μετάφρασης ενός δυαδικού κώδικα 32-bit σε ένα δεκαεξαδικό σύστημα:

1011 1100 0001 0110 1011 1111 0010 1010 BC16BF2A

Εάν δοθεί μια δεκαεξαδική αναπαράσταση της εσωτερικής πληροφορίας, τότε είναι εύκολο να μεταφραστεί σε δυαδικό κώδικα. Το πλεονέκτημα της δεκαεξαδικής αναπαράστασης είναι ότι είναι 4 φορές μικρότερη από τη δυαδική. Είναι επιθυμητό οι μαθητές να απομνημονεύουν τον δυαδικό-δεκαεξαδικό πίνακα. Τότε πράγματι για αυτούς η δεκαεξαδική αναπαράσταση θα γίνει ισοδύναμη με δυαδική.

Στο δυαδικό οκταδικό, κάθε οκταδικό ψηφίο αντιστοιχεί σε μια τριάδα δυαδικών ψηφίων. Αυτό το σύστημα σάς επιτρέπει να μειώσετε τον δυαδικό κώδικα κατά 3 φορές.

11. Αποθήκευση πληροφοριών

Ένα άτομο αποθηκεύει πληροφορίες στη μνήμη του, καθώς και με τη μορφή εγγραφών σε διάφορα εξωτερικά (σε σχέση με ένα άτομο) μέσα: σε πέτρα, πάπυρο, χαρτί, μαγνητικά και οπτικά μέσα κ.λπ. Χάρη σε τέτοιες εγγραφές, οι πληροφορίες είναι μεταδίδεται όχι μόνο στο χώρο (από ένα άτομο στον άνθρωπο), αλλά και στο χρόνο - από γενιά σε γενιά.

Ποικιλία αποθηκευτικών μέσων

Οι πληροφορίες μπορούν να αποθηκευτούν σε διάφορες μορφές: με τη μορφή κειμένων, με τη μορφή σχημάτων, διαγραμμάτων, σχεδίων. με τη μορφή φωτογραφιών, με τη μορφή ηχογραφήσεων, με τη μορφή εγγραφών ταινιών ή βίντεο. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται οι φορείς τους. Φορέας - αυτό είναι το υλικό μέσο που χρησιμοποιείται για την καταγραφή και αποθήκευση πληροφοριών.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των φορέων πληροφοριών περιλαμβάνουν: όγκο πληροφοριών ή πυκνότητα αποθήκευσης πληροφοριών, αξιοπιστία (ανθεκτικότητα) αποθήκευσης.

Μέσα χαρτιού

Ο μεταφορέας με την πιο μαζική χρήση είναι ακόμα χαρτί. Εφευρέθηκε τον 2ο αιώνα μ.Χ. Στην Κίνα, το χαρτί εξυπηρετεί τους ανθρώπους για 19 αιώνες.

Για να συγκρίνουμε τους όγκους των πληροφοριών σε διαφορετικά μέσα, θα χρησιμοποιήσουμε μια καθολική μονάδα - ψηφιόλεξη, υποθέτοντας ότι ένας χαρακτήρας του κειμένου "ζυγίζει" 1 byte. Ένα βιβλίο που περιέχει 300 σελίδες, με μέγεθος κειμένου περίπου 2000 χαρακτήρες ανά σελίδα, έχει όγκο πληροφοριών 600.000 byte ή 586 KB. Ο όγκος πληροφοριών της βιβλιοθήκης της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, ο πόρος του οποίου είναι 5000 τόμοι, είναι περίπου ίσος με 2861 MB = 2,8 GB.

Όσον αφορά την ανθεκτικότητα της αποθήκευσης εγγράφων, βιβλίων και άλλων προϊόντων χαρτιού, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα του χαρτιού, από τις βαφές που χρησιμοποιούνται για τη σύνταξη του κειμένου και από τις συνθήκες αποθήκευσης. Είναι ενδιαφέρον ότι μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα (από τότε, το ξύλο άρχισε να χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη χαρτιού), το χαρτί κατασκευαζόταν από βαμβάκι και υπολείμματα υφασμάτων - κουρέλια. Τα μελάνια ήταν φυσικές βαφές. Η ποιότητα των χειρόγραφων εγγράφων εκείνης της εποχής ήταν αρκετά υψηλή και μπορούσαν να αποθηκευτούν για χιλιάδες χρόνια. Με τη μετάβαση σε ξύλινη βάση, με τη διάδοση των εργαλείων γραφομηχανής και αντιγραφής, με τη χρήση συνθετικών βαφών, η διάρκεια ζωής των έντυπων εγγράφων μειώθηκε στα 200-300 χρόνια.

Μαγνητικά μέσα

Η μαγνητική καταγραφή εφευρέθηκε τον 19ο αιώνα. Αρχικά, η μαγνητική εγγραφή χρησιμοποιήθηκε μόνο για τη διατήρηση του ήχου. Το πρώτο μαγνητικό μέσο καταγραφής ήταν το χαλύβδινο σύρμα με διάμετρο έως και 1 mm. Στις αρχές του 20ου αιώνα, χρησιμοποιήθηκε επίσης ταινία από έλαση χάλυβα για αυτούς τους σκοπούς. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά όλων αυτών των μεταφορέων ήταν πολύ χαμηλά. Η παραγωγή μιας 14ωρης μαγνητικής καταγραφής προφορικών παρουσιάσεων στο Διεθνές Συνέδριο στην Κοπεγχάγη το 1908 απαιτούσε 2.500 km, ή περίπου 100 kg σύρματος.

Στη δεκαετία του 1920, εμφανίστηκε μαγνητική ταινίαπρώτα σε χαρτί, και αργότερα σε συνθετική (lavsan) βάση, στην επιφάνεια της οποίας εφαρμόζεται ένα λεπτό στρώμα σιδηρομαγνητικής σκόνης. Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, έμαθαν πώς να καταγράφουν μια εικόνα σε μαγνητική ταινία, εμφανίστηκαν βιντεοκάμερες και συσκευές εγγραφής βίντεο.

Σε υπολογιστές της πρώτης και δεύτερης γενιάς, η μαγνητική ταινία χρησιμοποιήθηκε ως ο μόνος τύπος αφαιρούμενου μέσου για εξωτερικές συσκευές μνήμης. Περίπου 500 Kb πληροφοριών τοποθετήθηκαν σε έναν κύλινδρο μαγνητικής ταινίας, ο οποίος χρησιμοποιήθηκε στους οδηγούς ταινίας των πρώτων υπολογιστών.

Από τις αρχές της δεκαετίας του 1960, υπολογιστής μαγνητικούς δίσκους: δίσκος από αλουμίνιο ή πλαστικό επικαλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα μαγνητικής σκόνης πάχους λίγων μικρών. Οι πληροφορίες σε έναν δίσκο είναι διατεταγμένες κατά μήκος κυκλικών ομόκεντρων τροχιών. Οι μαγνητικοί δίσκοι είναι σκληροί και εύκαμπτοι, αφαιρούμενοι και ενσωματωμένοι σε μονάδα υπολογιστή. Οι τελευταίες ονομάζονται παραδοσιακά σκληροί δίσκοι και οι αφαιρούμενες δισκέτες ονομάζονται δισκέτες.

Ο σκληρός δίσκος ενός υπολογιστή είναι ένα πακέτο μαγνητικών δίσκων τοποθετημένο σε έναν κοινό άξονα. Η χωρητικότητα πληροφοριών των σύγχρονων σκληρών δίσκων μετριέται σε gigabyte - δεκάδες και εκατοντάδες GB. Ο πιο συνηθισμένος τύπος δισκέτας με διάμετρο 3,5 ιντσών χωράει 2 MB δεδομένων. Οι δισκέτες έχουν πέσει πρόσφατα εκτός χρήσης.

Οι πλαστικές κάρτες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες στο τραπεζικό σύστημα. Χρησιμοποιούν επίσης τη μαγνητική αρχή της καταγραφής πληροφοριών με τις οποίες λειτουργούν τα ΑΤΜ και οι ταμειακές μηχανές, που συνδέονται με το σύστημα τραπεζών πληροφοριών.

Οπτικά μέσα

Η χρήση της οπτικής, ή λέιζερ, μεθόδου καταγραφής πληροφοριών ξεκινά τη δεκαετία του 1980. Η εμφάνισή του σχετίζεται με την εφεύρεση μιας κβαντικής γεννήτριας - ενός λέιζερ, μιας πηγής μιας πολύ λεπτής (πάχους της τάξης ενός μικρού) δέσμης υψηλής ενέργειας. Η δέσμη είναι ικανή να κάψει έναν δυαδικό κώδικα δεδομένων με πολύ υψηλή πυκνότητα στην επιφάνεια ενός εύτηκτου υλικού. Η ανάγνωση συμβαίνει ως αποτέλεσμα της ανάκλασης από μια τέτοια «διάτρητη» επιφάνεια μιας δέσμης λέιζερ με λιγότερη ενέργεια («ψυχρή» δέσμη). Λόγω της υψηλής πυκνότητας εγγραφής, οι οπτικοί δίσκοι έχουν πολύ μεγαλύτερο όγκο πληροφοριών από τα μαγνητικά μέσα ενός δίσκου. Η χωρητικότητα πληροφοριών ενός οπτικού δίσκου είναι από 190 έως 700 MB. Οι οπτικοί δίσκοι ονομάζονται CD.

Στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1990, εμφανίστηκαν ψηφιακοί ευέλικτοι δίσκοι βίντεο (DVD). ρεψηφιακό Vερασιτικός ρε isk) με μεγάλη χωρητικότητα, μετρημένη σε gigabyte (έως 17 GB). Η αύξηση της χωρητικότητάς τους σε σύγκριση με τα CD οφείλεται στη χρήση δέσμης λέιζερ μικρότερης διαμέτρου, καθώς και στην εγγραφή δύο επιπέδων και δύο όψεων. Σκεφτείτε ξανά το παράδειγμα της σχολικής βιβλιοθήκης. Ολόκληρο το βιβλίο της μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα DVD.

Επί του παρόντος, οι οπτικοί δίσκοι (CD - DVD) είναι οι πιο αξιόπιστοι φορείς υλικού ψηφιακά εγγεγραμμένων πληροφοριών. Αυτοί οι τύποι μέσων είναι είτε εγγραφή μία φορά - μόνο για ανάγνωση, είτε επανεγγράψιμα - ανάγνωση-εγγραφή.

Μνήμη flash

Πρόσφατα, εμφανίστηκαν πολλές κινητές ψηφιακές συσκευές: ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες, συσκευές αναπαραγωγής MP3, PDA, κινητά τηλέφωνα, συσκευές ανάγνωσης ηλεκτρονικών βιβλίων, πλοηγοί GPS και πολλά άλλα. Όλες αυτές οι συσκευές απαιτούν φορητά μέσα αποθήκευσης. Επειδή όμως όλες οι φορητές συσκευές είναι αρκετά μικροσκοπικές, έχουν επίσης ειδικές απαιτήσεις για μέσα αποθήκευσης. Πρέπει να είναι συμπαγείς, να έχουν χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά τη λειτουργία και να είναι μη πτητικές κατά την αποθήκευση, να έχουν μεγάλη χωρητικότητα, υψηλές ταχύτητες εγγραφής και ανάγνωσης και μεγάλη διάρκεια ζωής. Όλες αυτές οι απαιτήσεις πληρούνται κάρτες flashμνήμη. Ο όγκος πληροφοριών μιας κάρτας flash μπορεί να είναι αρκετά gigabyte.

Ως εξωτερικό μέσο για έναν υπολογιστή, τα μπρελόκ flash ("μονάδες flash" - ονομάζονται στην καθομιλουμένη), η κυκλοφορία των οποίων ξεκίνησε το 2001, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα. Ο μεγάλος όγκος πληροφοριών, η πυκνότητα, η υψηλή ταχύτητα ανάγνωσης-εγγραφής, η ευκολία χρήσης είναι τα κύρια πλεονεκτήματα αυτών των συσκευών. Το μπρελόκ flash συνδέεται στη θύρα USB ενός υπολογιστή και σας επιτρέπει να κάνετε λήψη δεδομένων με ταχύτητα περίπου 10 Mb ανά δευτερόλεπτο.

«Νανοφορείς»

Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει ενεργά εργασίες για τη δημιουργία ακόμη πιο συμπαγών φορέων πληροφοριών χρησιμοποιώντας τις λεγόμενες «νανοτεχνολογίες», που λειτουργούν σε επίπεδο ατόμων και μορίων ύλης. Ως αποτέλεσμα, ένα μόνο CD που κατασκευάζεται με χρήση νανοτεχνολογίας μπορεί να αντικαταστήσει χιλιάδες δίσκους λέιζερ. Σύμφωνα με τους ειδικούς, σε περίπου 20 χρόνια, η πυκνότητα αποθήκευσης πληροφοριών θα αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που κάθε δευτερόλεπτο μιας ανθρώπινης ζωής μπορεί να καταγραφεί σε ένα μέσο με όγκο περίπου ένα κυβικό εκατοστό.

Οργάνωση αποθήκευσης πληροφοριών

Οι πληροφορίες αποθηκεύονται στα μέσα ώστε να μπορούν να προβληθούν, να αναζητηθούν οι απαραίτητες πληροφορίες, τα απαραίτητα έγγραφα, να ανανεωθούν και να αλλάξουν, να διαγραφούν δεδομένα που έχουν χάσει τη συνάφειά τους. Με άλλα λόγια, οι αποθηκευμένες πληροφορίες χρειάζονται από ένα άτομο για να εργαστεί με αυτές. Η ευκολία της εργασίας με τέτοια αποθετήρια πληροφοριών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών.

Δύο καταστάσεις είναι δυνατές: είτε τα δεδομένα δεν είναι οργανωμένα με κανέναν τρόπο (αυτή η κατάσταση μερικές φορές ονομάζεται σωρό), είτε τα δεδομένα δομημένος. Με την αύξηση του όγκου των πληροφοριών, η επιλογή «σωρού» γίνεται όλο και πιο απαράδεκτη λόγω της πολυπλοκότητας της πρακτικής χρήσης της (αναζήτηση, ενημέρωση κ.λπ.).

Οι λέξεις "τα δεδομένα είναι δομημένα" σημαίνουν την παρουσία κάποιας σειράς δεδομένων στην αποθήκευσή τους: σε λεξικό, πρόγραμμα, αρχείο, βάση δεδομένων υπολογιστή. Τα βιβλία αναφοράς, τα λεξικά, οι εγκυκλοπαίδειες χρησιμοποιούν συνήθως τη γραμμική αλφαβητική αρχή της οργάνωσης (δόμησης) δεδομένων.

Οι βιβλιοθήκες είναι η μεγαλύτερη αποθήκη πληροφοριών. Οι αναφορές για τις πρώτες βιβλιοθήκες χρονολογούνται στον 7ο αιώνα π.Χ. Με την εφεύρεση της τυπογραφίας τον 15ο αιώνα, οι βιβλιοθήκες άρχισαν να εξαπλώνονται σε όλο τον κόσμο. Η βιβλιοθηκονομία έχει εμπειρία αιώνων στην οργάνωση πληροφοριών.

Για την οργάνωση και αναζήτηση βιβλίων σε βιβλιοθήκες, δημιουργούνται κατάλογοι: λίστες του ταμείου βιβλίων. Ο πρώτος κατάλογος της βιβλιοθήκης δημιουργήθηκε στην περίφημη Αλεξανδρινή Βιβλιοθήκη τον 3ο αιώνα π.Χ. Με τη βοήθεια του καταλόγου, ο αναγνώστης καθορίζει τη διαθεσιμότητα του βιβλίου που χρειάζεται στη βιβλιοθήκη και ο βιβλιοθηκάριος το βρίσκει στη βιβλιοθήκη. Όταν χρησιμοποιείτε τεχνολογία χαρτιού, ένας κατάλογος είναι ένα οργανωμένο σύνολο καρτών από χαρτόνι με πληροφορίες για βιβλία.

Υπάρχουν αλφαβητικά και συστηματικοί κατάλογοι. ΣΤΟ αλφαβητικόςκαταλόγους, οι κάρτες είναι ταξινομημένες με αλφαβητική σειρά των ονομάτων των συγγραφέων και της μορφής γραμμικός(μονοεπίπεδο)δομή δεδομένων. ΣΤΟ συστηματικόςΟι κάρτες καταλόγου συστηματοποιούνται ανάλογα με το περιεχόμενο και τη μορφή των βιβλίων ιεραρχική δομή δεδομένων. Για παράδειγμα, όλα τα βιβλία χωρίζονται σε καλλιτεχνικά, εκπαιδευτικά, επιστημονικά. Η εκπαιδευτική λογοτεχνία χωρίζεται σε σχολική και πανεπιστημιακή. Τα βιβλία για το σχολείο χωρίζονται σε τάξεις κ.λπ.

Στις σύγχρονες βιβλιοθήκες, οι έντυποι κατάλογοι αντικαθίστανται από ηλεκτρονικούς. Στην περίπτωση αυτή η αναζήτηση βιβλίων πραγματοποιείται αυτόματα από το πληροφοριακό σύστημα της βιβλιοθήκης.

Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε μέσα υπολογιστών (δίσκοι) έχουν οργάνωση αρχείων. Ένα αρχείο είναι σαν ένα βιβλίο σε μια βιβλιοθήκη. Όπως ένας κατάλογος βιβλιοθήκης, το λειτουργικό σύστημα δημιουργεί έναν κατάλογο στο δίσκο, ο οποίος αποθηκεύεται σε ειδικά κομμάτια. Ο χρήστης αναζητά το επιθυμητό αρχείο κάνοντας περιήγηση στον κατάλογο, μετά το οποίο το λειτουργικό σύστημα βρίσκει αυτό το αρχείο στο δίσκο και το παρέχει στον χρήστη. Το πρώτο μέσο δίσκου μικρής χωρητικότητας χρησιμοποιούσε μια δομή αποθήκευσης αρχείων ενός επιπέδου. Με την εμφάνιση των σκληρών δίσκων μεγάλης χωρητικότητας, άρχισε να χρησιμοποιείται μια ιεραρχική δομή οργάνωσης αρχείων. Μαζί με την έννοια του "αρχείου", εμφανίστηκε η έννοια του φακέλου (βλ. " Αρχεία και σύστημα αρχείων” 2).

Ένα πιο ευέλικτο σύστημα για την οργάνωση της αποθήκευσης και ανάκτησης δεδομένων είναι οι βάσεις δεδομένων υπολογιστών (βλ . “Βάση δεδομένων” 2).

Αξιοπιστία αποθήκευσης πληροφοριών

Το πρόβλημα της αξιοπιστίας της αποθήκευσης πληροφοριών σχετίζεται με δύο τύπους απειλών για τις αποθηκευμένες πληροφορίες: καταστροφή (απώλεια) πληροφοριών και κλοπή ή διαρροή εμπιστευτικών πληροφοριών. Τα έντυπα αρχεία και οι βιβλιοθήκες κινδύνευαν πάντα με φυσική εξαφάνιση. Η καταστροφή της βιβλιοθήκης της Αλεξάνδρειας που προαναφέρθηκε τον 1ο αιώνα π.Χ. επέφερε μεγάλη ζημιά στον πολιτισμό, αφού τα περισσότερα βιβλία σε αυτήν υπήρχαν σε ένα μόνο αντίτυπο.

Ο κύριος τρόπος προστασίας των πληροφοριών σε έντυπα έγγραφα από απώλεια είναι η αντιγραφή τους. Η χρήση ηλεκτρονικών μέσων καθιστά την αντιγραφή ευκολότερη και φθηνότερη. Ωστόσο, η μετάβαση σε νέες (ψηφιακές) τεχνολογίες πληροφοριών έχει δημιουργήσει νέα προβλήματα ασφάλειας πληροφοριών. Δείτε το άρθρο " Προστασία δεδομένων” 2.

Κατά τη διαδικασία μελέτης του μαθήματος της πληροφορικής, οι μαθητές αποκτούν ορισμένες γνώσεις και δεξιότητες που σχετίζονται με την αποθήκευση πληροφοριών.

Οι μαθητές μαθαίνουν να εργάζονται με παραδοσιακές (χάρτινες) πηγές πληροφοριών. Το πρότυπο για το δημοτικό σχολείο σημειώνει ότι οι μαθητές πρέπει να μάθουν να εργάζονται με πηγές πληροφοριών εκτός υπολογιστή: βιβλία αναφοράς, λεξικά, καταλόγους βιβλιοθηκών. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να εξοικειωθούν με τις αρχές οργάνωσης αυτών των πηγών και με τις μεθόδους βέλτιστης αναζήτησης σε αυτές. Δεδομένου ότι αυτές οι γνώσεις και δεξιότητες έχουν μεγάλη γενική εκπαιδευτική σημασία, είναι επιθυμητό να δοθούν στους μαθητές όσο το δυνατόν νωρίτερα. Σε ορισμένα προγράμματα του μαθήματος της προπαιδευτικής πληροφορικής δίνεται μεγάλη προσοχή σε αυτό το θέμα.

Οι μαθητές πρέπει να κατακτήσουν τις τεχνικές εργασίας με αφαιρούμενα μέσα αποθήκευσης υπολογιστή. Όλο και πιο σπάνια τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιούνται δισκέτες μαγνητικές δισκέτες, οι οποίες έχουν αντικατασταθεί από ευρύχωρα και γρήγορα μέσα flash. Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσουν τη χωρητικότητα πληροφοριών του μέσου, την ποσότητα του ελεύθερου χώρου και να συγκρίνουν τον όγκο των αποθηκευμένων αρχείων με αυτό. Οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν ότι οι οπτικοί δίσκοι είναι το καταλληλότερο μέσο για τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Εάν έχετε συσκευή εγγραφής CD, διδάξτε τους πώς να γράφουν αρχεία.

Ένα σημαντικό σημείο εκπαίδευσης είναι να εξηγήσουμε τους κινδύνους στους οποίους εκτίθενται οι πληροφορίες του υπολογιστή από κακόβουλα προγράμματα - ιούς υπολογιστών. Τα παιδιά πρέπει να διδάσκονται τους βασικούς κανόνες «υγιεινής υπολογιστών»: να διενεργούν έλεγχο κατά των ιών όλων των νεοαφιχθέντων αρχείων. ενημερώνει τακτικά τις βάσεις δεδομένων προστασίας από ιούς.

12. Γλώσσες

Ορισμός και ταξινόμηση γλωσσών

Γλώσσα - αυτό είναι ένα ορισμένο σύστημα συμβολικής αναπαράστασης πληροφοριών. Στο σχολικό λεξικό πληροφορικής που συνέταξε ο Α.Π. Ershov, δίνεται ο ακόλουθος ορισμός: Γλώσσα- ένα σύνολο συμβόλων και ένα σύνολο κανόνων που καθορίζουν τον τρόπο σύνταξης σημαντικών μηνυμάτων από αυτά τα σύμβολα". Δεδομένου ότι ένα μήνυμα με νόημα νοείται ως πληροφορία, αυτός ο ορισμός συμπίπτει ουσιαστικά με τον πρώτο.

Οι γλώσσες χωρίζονται σε δύο ομάδες: φυσικές και τυπικές. φυσικές γλώσσες- αυτό είναι ιστορικά διαμορφωμένες γλώσσες εθνικού λόγου. Οι περισσότερες σύγχρονες γλώσσες χαρακτηρίζονται από την παρουσία προφορικών και γραπτών μορφών λόγου. Η ανάλυση των φυσικών γλωσσών είναι ως επί το πλείστον αντικείμενο φιλολογικών επιστημών, ιδίως γλωσσολογίας. Στην επιστήμη των υπολογιστών, η ανάλυση των φυσικών γλωσσών πραγματοποιείται από ειδικούς στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης. Ένας από τους στόχους της ανάπτυξης του έργου υπολογιστών πέμπτης γενιάς είναι να διδάξει τον υπολογιστή να κατανοεί φυσικές γλώσσες.

Οι επίσημες γλώσσες είναι τεχνητά δημιουργημένες γλώσσες για επαγγελματική χρήση. Συνήθως έχουν διεθνή χαρακτήρα και έχουν γραπτή μορφή. Παραδείγματα τέτοιων γλωσσών είναι η γλώσσα των μαθηματικών, η γλώσσα των χημικών τύπων, η μουσική σημειογραφία - η γλώσσα της μουσικής κ.λπ.

Οι ακόλουθες έννοιες συνδέονται με οποιαδήποτε γλώσσα: αλφάβητο - πολλά σύμβολα που χρησιμοποιούνται; σύνταξη- κανόνες για τη γραφή γλωσσικών κατασκευών(κείμενο στη γλώσσα). σημασιολογία - σημασιολογική πλευρά των γλωσσικών κατασκευών; πραγματισμός - πρακτικές συνέπειες της χρήσης κειμένου σε μια δεδομένη γλώσσα.

Για επίσημες γλώσσεςχαρακτηρίζεται από το ότι ανήκει σε μια περιορισμένη θεματική ενότητα(μαθηματικά, χημεία, μουσική κ.λπ.). Σκοπός της επίσημης γλώσσας - μια επαρκή περιγραφή του συστήματος των εννοιών και των σχέσεων που είναι εγγενείς σε μια δεδομένη θεματική περιοχή. Επομένως, όλα τα προαναφερθέντα στοιχεία της γλώσσας (αλφάβητο, σύνταξη κ.λπ.) εστιάζονται στις ιδιαιτερότητες της θεματικής περιοχής. Μια γλώσσα μπορεί να αναπτυχθεί, να αλλάξει και να συμπληρωθεί μαζί με την ανάπτυξη της θεματικής της περιοχής.

Οι φυσικές γλώσσες δεν περιορίζονται στην εφαρμογή τους, με αυτή την έννοια μπορούν να ονομαστούν καθολικές. Ωστόσο, δεν είναι πάντα βολικό να χρησιμοποιείτε μόνο φυσική γλώσσα σε ιδιαίτερα εξειδικευμένους τομείς. Σε τέτοιες περιπτώσεις, οι άνθρωποι καταφεύγουν στη βοήθεια επίσημων γλωσσών.

Υπάρχουν γνωστά παραδείγματα γλωσσών που βρίσκονται σε μια ενδιάμεση κατάσταση μεταξύ φυσικής και τυπικής. Γλώσσα εσπεράντοδημιουργήθηκε τεχνητά για επικοινωνία μεταξύ ανθρώπων διαφορετικών εθνικοτήτων. ΑΛΛΑ λατινικά, που στην αρχαιότητα μιλούνταν από τους κατοίκους της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, έχει γίνει η επίσημη γλώσσα της ιατρικής και της φαρμακολογίας στην εποχή μας, έχοντας χάσει τη λειτουργία της ομιλούμενης γλώσσας.

Γλώσσες πληροφορικής

Οι πληροφορίες που κυκλοφορούν σε έναν υπολογιστή χωρίζονται σε δύο τύπους: επεξεργασμένες πληροφορίες (δεδομένα) και πληροφορίες που ελέγχουν τη λειτουργία του υπολογιστή (εντολές, προγράμματα, χειριστές).

Οι πληροφορίες που παρουσιάζονται σε μορφή κατάλληλη για αποθήκευση, μετάδοση και επεξεργασία από υπολογιστή ονομάζονται δεδομένα. Παραδείγματα δεδομένων: αριθμοί κατά την επίλυση ενός μαθηματικού προβλήματος. Ακολουθίες χαρακτήρων στην επεξεργασία κειμένου. μια εικόνα που εισάγεται σε υπολογιστή με σάρωση, προς επεξεργασία. Ο τρόπος με τον οποίο αναπαρίστανται τα δεδομένα σε έναν υπολογιστή ονομάζεται γλώσσα παρουσίασης δεδομένων.

Κάθε τύπος δεδομένων έχει διαφορετική εξωτερική και εσωτερική αναπαράσταση δεδομένων. Εξωτερική εκπροσώπηση ανθρωποκεντρικό, καθορίζει τον τύπο των δεδομένων στις συσκευές εξόδου: στην οθόνη, στην εκτύπωση. Εσωτερική αναπαράσταση- αυτό είναι αναπαράσταση σε μέσα αποθήκευσης σε υπολογιστή, δηλ. στη μνήμη, στις γραμμές μετάδοσης πληροφοριών. Ο υπολογιστής λειτουργεί απευθείας με τις πληροφορίες στην εσωτερική αναπαράσταση και η εξωτερική αναπαράσταση χρησιμοποιείται για την επικοινωνία με το άτομο.

Με τη γενικότερη έννοια, μπορούμε να πούμε ότι η γλώσσα για την αναπαράσταση δεδομένων υπολογιστή είναι γλώσσα δυαδικού κώδικα. Ωστόσο, από την άποψη των παραπάνω ιδιοτήτων που πρέπει να έχει οποιαδήποτε γλώσσα: αλφάβητο, σύνταξη, σημασιολογία, πραγματιστική, δεν μπορεί κανείς να μιλήσει για μια κοινή γλώσσα δυαδικών κωδίκων. Το μόνο κοινό που έχει είναι το δυαδικό αλφάβητο: 0 και 1. Αλλά για διαφορετικούς τύπους δεδομένων, οι κανόνες σύνταξης και σημασιολογίας της εσωτερικής γλώσσας αναπαράστασης διαφέρουν. Η ίδια ακολουθία δυαδικών ψηφίων για διαφορετικούς τύπους δεδομένων έχει εντελώς διαφορετική σημασία. Για παράδειγμα, ο δυαδικός κωδικός "0100000100101011" στη γλώσσα αναπαράστασης ακέραιου αριθμού υποδηλώνει τον δεκαδικό αριθμό 16683 και στη γλώσσα αναπαράστασης δεδομένων χαρακτήρων υποδηλώνει δύο χαρακτήρες - "A+". Με αυτόν τον τρόπο, διαφορετικοί τύποι δεδομένων χρησιμοποιούν διαφορετικές εσωτερικές γλώσσες αναπαράστασης. Όλα έχουν ένα δυαδικό αλφάβητο, αλλά διαφέρουν στην ερμηνεία των ακολουθιών χαρακτήρων.

Οι γλώσσες αναπαράστασης εξωτερικών δεδομένων είναι συνήθως κοντά στη μορφή που είναι γνωστή στον άνθρωπο: οι αριθμοί αναπαρίστανται στο δεκαδικό σύστημα, κατά τη σύνταξη κειμένων, χρησιμοποιούνται αλφάβητα φυσικών γλωσσών, παραδοσιακά μαθηματικά σύμβολα κ.λπ.. Στην παρουσίαση δομών δεδομένων, χρησιμοποιείται βολική μορφή πίνακα (σχεσιακές βάσεις δεδομένων). Αλλά ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχουν πάντα ορισμένοι κανόνες σύνταξης και σημασιολογίας της γλώσσας, χρησιμοποιείται ένα περιορισμένο σύνολο έγκυρων συμβόλων.

Η εσωτερική γλώσσα για την αναπαράσταση ενεργειών σε δεδομένα (η γλώσσα για τη διαχείριση της λειτουργίας του υπολογιστή) είναι γλώσσα εντολών επεξεργαστή υπολογιστή. Οι εξωτερικές γλώσσες για την αναπαράσταση ενεργειών σε δεδομένα περιλαμβάνουν γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, γλώσσες εισαγωγής πακέτων εφαρμογών, γλώσσες εντολών λειτουργικού συστήματος, γλώσσες χειρισμού δεδομένων στο DBMSκαι τα λοιπά.

Οποιαδήποτε γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου περιλαμβάνει τόσο μέσα αναπαράστασης δεδομένων - την ενότητα δεδομένων, όσο και μέσα αναπαράστασης ενεργειών σε δεδομένα - την ενότητα χειριστή (βλ. Γλώσσες προγραμματισμού”2). Το ίδιο ισχύει και για τους άλλους τύπους γλωσσών υπολογιστών που αναφέρονται παραπάνω.

Μεταξύ των επίσημων γλωσσών της επιστήμης, η πιο κοντινή στην επιστήμη των υπολογιστών είναι η γλώσσα των μαθηματικών.
Με τη σειρά τους, από τους πολλούς μαθηματικούς κλάδους, η θεωρία αριθμών και η μαθηματική λογική έχουν τη μεγαλύτερη εφαρμογή στην επιστήμη των υπολογιστών.
Από αυτή την άποψη, μπορούμε να πούμε ότι τα θέματα των συστημάτων αριθμών (η γλώσσα για την αναπαράσταση των αριθμών) και τα θεμέλια της μαθηματικής λογικής (η γλώσσα της λογικής) σχετίζονται με τα θεμελιώδη θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών (βλ. Αριθμητικά συστήματα" και " Boolean εκφράσεις” 2).

Κατευθυντήριες γραμμές

Στα μαθήματα προπαίδειας και βασικής πληροφορικής, μια συζήτηση για τις γλώσσες σε σχέση με ένα άτομο έχει μεγάλη εκπαιδευτική σημασία. Ο όρος «γλώσσα» που είναι γνωστός στους μαθητές αποκτά μια νέα σημασία στο μυαλό τους. Ένα ολόκληρο σύστημα επιστημονικών εννοιών χτίζεται γύρω από αυτόν τον όρο. Η έννοια της γλώσσας είναι μια από τις σημαντικότερες έννοιες της ραχοκοκαλιάς του μαθήματος της πληροφορικής.

Κατά τη μελέτη κάθε νέου εργαλείου ΤΠΕ, οι μαθητές πρέπει να προσελκύονται στο γεγονός ότι για να δουλέψουν μαζί του, ο χρήστης πρέπει να κατακτήσει μια ορισμένη τυπική γλώσσα, ότι η χρήση της απαιτεί αυστηρή τήρηση των κανόνων της γλώσσας: γνώση του αλφαβήτου, σύνταξη , σημασιολογία και πραγματιστική. Αυτή η αυστηρότητα οφείλεται στο γεγονός ότι οι επίσημες γλώσσες, κατά κανόνα, δεν έχουν πλεονασμό. Επομένως, οποιαδήποτε παραβίαση των κανόνων (χρήση χαρακτήρα που δεν περιλαμβάνεται στο αλφάβητο, εσφαλμένη χρήση διαχωριστικών, για παράδειγμα, κόμμα αντί για τελεία κ.λπ.) οδηγεί σε σφάλμα.

Οι μαθητές θα πρέπει να δώσουν προσοχή στην κοινότητα ορισμένων γλωσσικών δομών που χρησιμοποιούνται σε διάφορες τεχνολογίες. Για παράδειγμα, οι κανόνες για τη σύνταξη τύπων σε υπολογιστικά φύλλα και αριθμητικές εκφράσεις σε γλώσσες προγραμματισμού είναι σχεδόν οι ίδιοι. Υπάρχουν επίσης διαφορές που πρέπει επίσης να προσέξετε. Για παράδειγμα, στις γλώσσες προγραμματισμού, οι λογικές συνδέσεις (NOT, AND, OR) είναι σημάδια λειτουργιών και στα υπολογιστικά φύλλα είναι ονόματα συναρτήσεων.

Για να απλοποιηθεί η εργασία του χρήστη στο σύγχρονο λογισμικό, χρησιμοποιούνται συχνά διάφορα είδη κελύφους για να παρέχουν μια βολική διεπαφή χρήστη. Θα πρέπει να εξηγηθεί στους μαθητές ότι πίσω από αυτά τα κοχύλια, κατά κανόνα, κρύβεται μια ορισμένη επισημοποιημένη γλώσσα. Για παράδειγμα, πίσω από το γραφικό κέλυφος του λειτουργικού συστήματος Windows, κρύβεται η γλώσσα εντολών του λειτουργικού συστήματος. Ένα άλλο παράδειγμα: Το MS Access DBMS παρέχει στο χρήστη την ευκαιρία να χρησιμοποιήσει τον σχεδιαστή πινάκων για τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων και τον σχεδιαστή ερωτημάτων για τη δημιουργία ερωτημάτων. Ωστόσο, πίσω από αυτά τα εργαλεία υψηλού επιπέδου, η SQL είναι «κρυμμένη» - μια καθολική γλώσσα για την περιγραφή δεδομένων και τον χειρισμό δεδομένων. Μεταβαίνοντας στην κατάλληλη λειτουργία, μπορείτε να δείξετε πώς μοιάζουν οι εντολές SQL που δημιουργούνται ως αποτέλεσμα της εργασίας με τον κατασκευαστή.

Βιβλιογραφία για την ενότητα «Θεωρητικές πληροφορίες»

1. Αντρέεβα Ε.ΣΤΟ.,Μπόσοβα Λ.μεγάλο.,Φαλίνα Ι.H. Μαθηματικά θεμέλια της πληροφορικής. Μάθημα επιλογής. Μ.: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2005.

2. Μπεσένκοφ Σ.ΑΛΛΑ.,Ρακιτίνα Ε.ΑΛΛΑ. Πληροφορική. Συστηματική πορεία. Το εγχειρίδιο για τη 10η τάξη. Moscow: Basic Knowledge Laboratory, 2001, 57 p.

3.Wiener N. Κυβερνητική, ή Έλεγχος και Επικοινωνία στο Ζώο και τη Μηχανή. Μόσχα: Σοβιετικό ραδιόφωνο, 1968, 201 σελ.

4. Πληροφορική. Τετράδιο εργασιών-εργαστήριο σε 2 τόμους / Εκδ. Ι.Γ. Σεμακίνα, Ε.Κ. Χένερ. Τ. 1. Μ.: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2005.

5. Kuznetsov A.A., Beshenkov S.A., Rakitina E.A., Matveeva N.V., Milokhina L.V.Συνεχές μάθημα πληροφορικής (έννοια, σύστημα ενοτήτων, πρότυπο πρόγραμμα). Πληροφορική και Εκπαίδευση, Νο 1, 2005.

6. Μαθηματικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό. Ενότητα: «Λεξικό σχολικής πληροφορικής». Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1988.

7.Φρίντλαντ Α.Εγώ. Πληροφορική: διαδικασίες, συστήματα, πόροι. Μ.: BINOM. Εργαστήριο Γνώσης, 2003.

Το γενικό όνομα "τεκμηρίωση", το οποίο μερικές φορές χρησιμεύει ως συνώνυμο του όρου "εγώ". Το 1931 ιδρύθηκε το Διεθνές Βιβλιογραφικό Ινστιτούτο από τον P. Otlet και έναν Βέλγο δικηγόρο και δημόσιο πρόσωπο. Το La Fontaine το 1895 μετονομάστηκε σε Διεθνές Ινστιτούτο Τεκμηρίωσης και το 1938 - Διεθνής Ομοσπονδία Τεκμηρίωσης, η οποία συνεχίζει να είναι ο κύριος διεθνής οργανισμός που συγκεντρώνει ειδικούς σε . και επιστημονικές και ενημερωτικές δραστηριότητες (βλ. Documentation International Federation). Το 1945, ο Αμερικανός επιστήμονας και μηχανικός W. Bush δημοσίευσε το The Possible Mechanism of Our Thinking, στο οποίο για πρώτη φορά τέθηκε ευρέως το ζήτημα της ανάγκης μηχανοποίησης της ανάκτησης πληροφοριών. Διεθνή συνέδρια για την επιστημονική πληροφόρηση (Λονδίνο, 1948· Ουάσιγκτον, 1958) σηματοδότησε τα πρώτα στάδια στην ανάπτυξη του Ι. Η μελέτη των προτύπων διασποράς των επιστημονικών δημοσιεύσεων που πραγματοποιήθηκε είχε μεγάλη σημασία. Bradford (Ηνωμένο Βασίλειο, 1948). Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του '60. 20ος αιώνας αναπτύχθηκαν κυρίως αρχές και μέθοδοι ανάκτησης πληροφοριών και τεχνικά μέσα εφαρμογής τους. W. Batten (Μεγάλη Βρετανία), . Muers και. Η Taube (ΗΠΑ) έθεσε τα θεμέλια για την ευρετηρίαση συντεταγμένων. . Vickery,. Fosket (Μεγάλη Βρετανία), J. Perry, A. Kent , J. Costello, . Π. Λουν, . Bernier (ΗΠΑ), . Ο C. Garden (Γαλλία) ανέπτυξε τις βασικές αρχές της θεωρίας και της μεθοδολογίας της ανάκτησης πληροφοριών. Ο S. Cleverdon (Μεγάλη Βρετανία) διερεύνησε μεθόδους σύγκρισης της τεχνικής αποτελεσματικότητας συστημάτων ανάκτησης πληροφοριών διαφόρων τύπων. Οι R. Shaw (ΗΠΑ) και J. Samin (Γαλλία) δημιούργησαν τις πρώτες συσκευές ανάκτησης πληροφοριών σε μικροφίλμ και διαμικροκάρτες, οι οποίες χρησίμευσαν ως πρωτότυπα για πολλές ειδικές μηχανές πληροφοριών. Οι K. Muller και C. Carlson (ΗΠΑ) πρότειναν νέες μεθόδους αναπαραγωγής εγγράφων, οι οποίες αποτέλεσαν τη βάση των σύγχρονων τεχνικών αναπαραγωγής. Το παρόν στάδιο στην ανάπτυξη της πληροφορίας (δεκαετία του 1970) χαρακτηρίζεται από μια βαθύτερη κατανόηση της γενικής επιστημονικής σημασίας της δραστηριότητας επιστημονικής πληροφόρησης και της ολοένα ευρύτερης χρήσης ηλεκτρονικών υπολογιστών σε αυτήν. Ο D. Price (ΗΠΑ), αναπτύσσοντας τις ιδέες του J. Bernal (Μεγάλη Βρετανία), επεσήμανε τη δυνατότητα μέτρησης της ανάπτυξης της επιστήμης χρησιμοποιώντας δείκτες και μέσα του I.; . Η Garfield (ΗΠΑ) ανέπτυξε και εισήγαγε νέες μεθόδους υπηρεσίας επιστημονικής πληροφόρησης. Οι G. Menzel και W. Garvey (ΗΠΑ) διερεύνησαν τις ανάγκες πληροφόρησης των επιστημόνων και των ειδικών, τη σημασία των διαφόρων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας. Η γενική θεωρία του Ι. στο εξωτερικό διαμορφώνεται στα έργα των A. Avramescu (Ρουμανία), A. Vysotsky και M. Dembovskaya (Πολωνία), I. Koblitz (GDR), A. Merta (Τσεχοσλοβακία), I. Polzovich (Ουγγαρία), . Peach (Γερμανία), A. Rees, R. Taylor, J. Shira (ΗΠΑ), R. Fairthorn (Μεγάλη Βρετανία) και άλλοι Στην ΕΣΣΔ, η ανάπτυξη των επιστημονικών και πληροφοριακών δραστηριοτήτων συμβάδιζε με την ανάπτυξη της Σοβιετικής επιστήμη και την εθνική οικονομία. Στη δεκαετία του '30. 20ος αιώνας εργάστηκε η Επιτροπή για την Έκδοση Ευρετηρίων (Ευρετήρια) Επιστημονικής Λογοτεχνίας, άρχισαν να εμφανίζονται αφηρημένα περιοδικά της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ στις φυσικές και μαθηματικές επιστήμες, τη χημεία κ.λπ. (βλ. Βιβλιογραφία). Αυτή η δραστηριότητα άρχισε να αναπτύσσεται ιδιαίτερα εντατικά από τη δεκαετία του '50. Η συγκρότηση του Ι. ως ανεξάρτητου επιστημονικού κλάδου χρονολογείται στα τέλη της δεκαετίας του '40 και στις αρχές της δεκαετίας του '50. Στην ΕΣΣΔ, η πληροφόρηση θεσμοθετήθηκε το 1952, όταν ιδρύθηκε το Ινστιτούτο Επιστημονικής Πληροφόρησης της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, τώρα το Πανενωσιακό Επιστημονικό και Τεχνικό Ινστιτούτο Πληροφοριών (VINITI). Από το 1959, το Συμβούλιο των Υπουργών της ΕΣΣΔ έχει υιοθετήσει μια σειρά ψηφισμάτων με στόχο τη βελτίωση και την ανάπτυξη ενός ενιαίου πανεθνικού συστήματος επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών. Τρία συνέδρια της Ένωσης για την αυτοματοποιημένη επεξεργασία επιστημονικών πληροφοριών (το 1961, το 1963 και το 1966) ήταν σημαντικά στάδια στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών στην ΕΣΣΔ. Μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη της θεωρίας του Ι. είχε το διεθνές συμπόσιο των χωρών μελών του Συμβουλίου Αμοιβαίας Οικονομικής Βοήθειας και της Γιουγκοσλαβίας για τα θεωρητικά προβλήματα της επιστήμης των υπολογιστών (Μόσχα, 1970), και για τη βελτίωση των τεχνικών μέσων του Ι. - τις διεθνείς εκθέσεις "Inforga-65" και "Interorgtekhnika-66", οι οποίες παρουσίασαν τα τεχνικά μέσα περίπλοκης μηχανοποίησης και αυτοματοποίησης των διαδικασιών επεξεργασίας, αποθήκευσης, αναζήτησης και διάδοσης επιστημονικών πληροφοριών. Πολλές μελέτες του εγχώριου Ι. αποτέλεσαν τη βάση για την περαιτέρω ανάπτυξή του: στον τομέα της γενικής θεωρίας του Ι. - το έργο των V. A. Uspensky, Yu. A. Shreider. κατασκευή συστημάτων ανάκτησης πληροφοριών - G. E. Vladutsa, D. G. Lakhuti, E. . Skorokhodko, V. P. Cherenina; επιστημονικά προβλήματα του I. - G. M. Dobrova, V. V. Nalimova; ντοκιμαντέρ - G. G. Vorobyova, K. R. Simona,. I. Shamurina; δημιουργία συσκευών ανάκτησης πληροφοριών και άλλων τεχνικών μέσων - . I. Gutenmakher, V. A. Kalmanson, B. M. Rakov και άλλοι. Ο I. χωρίζεται στις ακόλουθες ενότητες: θεωρία του I. (θέμα και μέθοδοι, περιεχόμενο, δομή και ιδιότητες επιστημονικών πληροφοριών), επιστημονική επικοινωνία (άτυπες και επίσημες διαδικασίες, δραστηριότητα επιστημονικής πληροφόρησης), ανάκτηση πληροφοριών, διάδοση και χρήση επιστημονικών πληροφοριών, οργάνωση και ιστορία της δραστηριότητας επιστημονικής πληροφόρησης. Οι κύριες θεωρητικές εργασίες συνίστανται στην αποκάλυψη των γενικών προτύπων δημιουργίας επιστημονικών πληροφοριών, του μετασχηματισμού, της μετάδοσης και της χρήσης τους σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Ι. δεν μελετά και δεν αναπτύσσει κριτήρια για την αξιολόγηση της αλήθειας, της καινοτομίας και της χρησιμότητας των επιστημονικών πληροφοριών, καθώς και μεθόδους για τη λογική επεξεργασία τους για την απόκτηση νέων πληροφοριών. Τα εφαρμοσμένα καθήκοντα του Ι. είναι η ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών μεθόδων και μέσων εφαρμογής διαδικασιών πληροφόρησης, ο καθορισμός της βέλτιστης επιστημονικής επικοινωνίας τόσο εντός της επιστήμης όσο και μεταξύ επιστήμης και βιομηχανίας. Για τη μελέτη συγκεκριμένων προβλημάτων και την επίλυση εφαρμοζόμενων προβλημάτων της τεχνολογίας των πληροφοριών, χρησιμοποιούνται ξεχωριστές μέθοδοι: κυβερνητική (στην επισημοποίηση των διαδικασιών επιστημονικής δραστηριότητας πληροφοριών για την αυτοματοποίησή τους, στην κατασκευή λογικών μηχανών πληροφοριών κ.λπ.). μαθηματική θεωρία πληροφοριών (κατά τη μελέτη των γενικών ιδιοτήτων των πληροφοριών, για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη κωδικοποίηση, η μακροπρόθεσμη αποθήκευση, η μετάδοση σε απόσταση) μαθηματική λογική (για την επισημοποίηση των διαδικασιών λογικών συμπερασμάτων, την ανάπτυξη μεθόδων προγραμματισμού αλγορίθμων πληροφοριών κ.λπ.) σημειωτική (κατά τη δημιουργία συστημάτων ανάκτησης πληροφοριών, την κατάρτιση κανόνων μετάφρασης από φυσικές γλώσσες σε τεχνητές και αντίστροφα, ανάπτυξη αρχών ευρετηρίασης, μελέτη μετασχηματισμών δομών κειμένου που δεν αλλάζουν το νόημά του κ.λπ.) γλωσσολογία (στην ανάπτυξη των αρχών της αυτόματης μετάφρασης και των γλωσσών ανάκτησης πληροφοριών, ευρετηρίαση και σύνοψη, μέθοδοι μεταγραφής και μεταγραφής, κατά τη σύνταξη θησαυρών, εξορθολογισμός της ορολογίας)· ψυχολογία (κατά τη μελέτη των διαδικασιών σκέψης δημιουργίας και χρήσης επιστημονικών πληροφοριών, τη φύση των αναγκών πληροφοριών και τη διατύπωσή τους σε ερωτήματα, κατά την ανάπτυξη αποτελεσματικών μεθόδων ανάγνωσης, συστημάτων υπηρεσίας πληροφοριών μηχανών, σχεδιασμού συσκευών πληροφοριών). βιβλιολογία, βιβλιοθηκονομία, βιβλιογραφία, αρχειακή επιστήμη (κατά την ανάπτυξη βέλτιστων μορφών επιστημονικού εγγράφου, τη βελτίωση των επίσημων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας, το σύστημα δευτερογενών δημοσιεύσεων). επιστήμη της επιστήμης (κατά τη μελέτη των άτυπων διαδικασιών επιστημονικής επικοινωνίας, την ανάπτυξη των οργανωτικών αρχών ενός συστήματος υπηρεσιών πληροφοριών, την πρόβλεψη της ανάπτυξης της επιστήμης, την αξιολόγηση του επιπέδου και του ρυθμού της, τη μελέτη διαφόρων κατηγοριών καταναλωτών επιστημονικών πληροφοριών). τεχνικές επιστήμες (για την παροχή τεχνικών μέσων για τις διαδικασίες επιστημονικών και πληροφοριακών δραστηριοτήτων, τη μηχανοποίηση και την αυτοματοποίησή τους). Ορισμένες μέθοδοι Ι., με τη σειρά τους, βρίσκουν εφαρμογή στη βιβλιοθηκονομία και τη βιβλιογραφία (στη σύνταξη καταλόγων, ευρετηρίων κ.λπ.). Οι επιστημονικές πληροφορίες αντικατοπτρίζουν τους αντικειμενικούς νόμους της φύσης, της κοινωνίας και της σκέψης επαρκώς στην τρέχουσα κατάσταση της επιστήμης και χρησιμοποιούνται στην κοινωνικο-ιστορική πρακτική. Δεδομένου ότι η βάση της διαδικασίας της γνώσης είναι η κοινωνική πρακτική, η πηγή των επιστημονικών πληροφοριών δεν είναι μόνο η επιστημονική έρευνα, αλλά και όλα τα είδη έντονης δραστηριότητας των ανθρώπων για να μεταμορφώσουν τη φύση και την κοινωνία. Οι επιστημονικές πληροφορίες χωρίζονται σε τύπους ανάλογα με τους τομείς λήψης και χρήσης τους (βιολογικές, πολιτικές, τεχνικές, χημικές, οικονομικές κ.λπ.), ανά σκοπό (μαζικές και ειδικές κ.λπ.). Οι υποθέσεις και οι θεωρίες, που αργότερα αποδεικνύονται λανθασμένες, αποτελούν επιστημονικές πληροφορίες για όλο το διάστημα που γίνεται συστηματική μελέτη και επαλήθευση των διατάξεών τους στην πράξη. Το κριτήριο της χρήσης στην κοινωνικοϊστορική πρακτική καθιστά δυνατή τη διάκριση των επιστημονικών πληροφοριών από γνωστές ή ξεπερασμένες αλήθειες, ιδέες επιστημονικής φαντασίας κ.λπ. Το σύνολο των διαδικασιών παρουσίασης, μετάδοσης και λήψης επιστημονικών πληροφοριών συνιστά επιστημονική επικοινωνία. Χωρίς εξαίρεση, επιστήμονες ή ειδικοί εμπλέκονται πάντα σε όλες τις διαδικασίες της επιστημονικής επικοινωνίας. Ο βαθμός συμμετοχής τους μπορεί να είναι διαφορετικός και εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες της διαδικασίας. Διάκριση μεταξύ «ανεπίσημων» και «επίσημων» διαδικασιών. Ο όρος «άτυπη» αναφέρεται σε εκείνες τις διαδικασίες που εκτελούνται κυρίως από τους ίδιους τους επιστήμονες ή ειδικούς: ένας άμεσος διάλογος μεταξύ τους για συνεχή έρευνα ή ανάπτυξη, επίσκεψη στο εργαστήριο των συναδέλφων τους και επιστημονικές και τεχνικές εκθέσεις, ομιλία σε κοινό, ανταλλαγή επιστολών και ανατυπώσεις δημοσιεύσεις, προετοιμασία ερευνητικών αποτελεσμάτων ή εξελίξεων για δημοσίευση. Οι "επίσημες" περιλαμβάνουν: διαδικασίες σύνταξης, έκδοσης και εκτύπωσης. διάδοση επιστημονικών δημοσιεύσεων, συμπεριλαμβανομένης της βιβλιοπωλείας, της βιβλιοθήκης και των βιβλιογραφικών δραστηριοτήτων· Διαδικασίες ανταλλαγής επιστημονικής βιβλιογραφίας. αρχειοθέτηση? επιστημονική και πληροφοριακή δραστηριότητα. Όλες οι «επίσημες» διαδικασίες, εκτός από την τελευταία, δεν αφορούν ειδικά την επιστημονική επικοινωνία και περιλαμβάνονται στη σφαίρα της μαζικής επικοινωνίας, τα κύρια μέσα της οποίας είναι τα έντυπα, το ραδιόφωνο, η τηλεόραση κ.λπ. Η αυξημένη πολυπλοκότητα του επιστημονικού έργου και η Η ανάγκη αύξησης της αποτελεσματικότητάς του οδηγεί στην περαιτέρω διαίρεση του, η οποία λαμβάνει χώρα σε διαφορετικά επίπεδα: στη θεωρητική και πειραματική έρευνα, στην επιστημονική έρευνα, στην επιστημονική πληροφόρηση και στις επιστημονικές και οργανωτικές δραστηριότητες. Οι υπηρεσίες πληροφόρησης δίνονται για την εκτέλεση ολοένα και πιο περίπλοκων εργασιών επιλογής και επεξεργασίας επιστημονικών πληροφοριών, οι οποίες μπορούν να επιλυθούν μόνο με την ταυτόχρονη χρήση των επιτευγμάτων τόσο των πληροφοριών όσο και των θεωριών και μεθόδων συγκεκριμένων κλάδων της επιστήμης. Η δραστηριότητα επιστημονικής πληροφόρησης συνίσταται στη συλλογή, επεξεργασία, αποθήκευση και αναζήτηση επιστημονικών πληροφοριών που καθορίζονται σε έγγραφα, καθώς και στην παροχή τους σε επιστήμονες και ειδικούς προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της έρευνας και ανάπτυξης. Αυτή η δραστηριότητα πραγματοποιείται όλο και περισσότερο από ολοκληρωμένα συστήματα πληροφοριών που βασίζονται στην αρχή της ενιαίας εξαντλητικής επεξεργασίας κάθε επιστημονικού εγγράφου από υψηλά καταρτισμένους ειδικούς, εισάγοντας τα αποτελέσματα αυτής της επεξεργασίας σε ένα συγκρότημα μηχανών που αποτελείται από έναν υπολογιστή και μια μηχανή φωτοστοιχειοθέτησης και επαναχρησιμοποίηση αυτών αποτελέσματα για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων πληροφόρησης: δημοσίευση αφηρημένων περιοδικών, δελτία πληροφοριών σήματος, αναλυτικές ανασκοπήσεις, συλλογές μεταφράσεων, για επιλεκτική διάδοση πληροφοριών (βλ. Γλώσσα πληροφοριών), εργασία αναφοράς και πληροφόρησης, αντιγραφή εγγράφων και άλλων τύπων υπηρεσιών πληροφόρησης. Από τα μέσα της δεκαετίας του '40. 20ος αιώνας Τα πρώτα μεγάλα περιοδικά για το I. εμφανίζονται σε διάφορες χώρες: το Journal of Documentation (L., από το 1945). "Tidskrift for Documentation" (Στοκχ., από το 1945). "American Documentation" (Wash., από το 1950, από το 1970 - "Journal of the American Society for Information Science"). "Nachrichten fur Documentation" (Fr./M., από το 1950); «Τεκμηρίωση» (Lpz., από το 1953, από το 1969 - «Informatik»). Από τον Οκτώβριο του 1961 δημοσιεύεται στην ΕΣΣΔ η μηνιαία συλλογή Επιστημονικές και Τεχνικές Πληροφορίες, η οποία από το 1967 δημοσιεύεται σε δύο σειρές: Οργάνωση και Μέθοδοι Πληροφοριακής Εργασίας και Διαδικασίες και Συστήματα Πληροφοριών. Από το 1963, το VINITI άρχισε να δημοσιεύει πρώτα κάθε 2 μήνες, και από το 1966 - μηνιαίο περιληπτικό περιοδικό "Scientific and Technical Information", το οποίο από το 1970 δημοσιεύεται με το όνομα "Informatics". Από το 1967 αυτό το περιοδικό εκδίδεται και στα αγγλικά. Τα ακόλουθα περιληπτικά περιοδικά για το I. δημοσιεύονται στο εξωτερικό: στη Μεγάλη Βρετανία - "Library and Information Science Abstracts" (L., από το 1969· το 1950-68 ονομαζόταν "Library Science Abstracts"), στις ΗΠΑ - "Information Science Abstracts» (Phil. , από το 1969· το 1966-68 ονομάστηκε «Documentation Abstracts»), στη Γαλλία - «Bulletin signaletique. Information scientifique et technology» (Π., από το 1970). Από το 1964, δημοσιεύεται η ρητή πληροφόρηση "Theory and Practice of Scientific Information" και από το 1965 - συλλογές μεταφράσεων ξένων εκδόσεων για το I. Από το 1969, η περιοδική συλλογή «Επιστήμη και Πληροφορική» εκδίδεται στο Κίεβο. Η εκπαίδευση επιστημονικών εργαζομένων στην Ι. πραγματοποιείται από το 1959 μέσω της μεταπτυχιακής σχολής ΒΙΝΙΤΗ, η εκπαίδευση προσωπικού για επιστημονικές και πληροφοριακές δραστηριότητες - από το 1963 στα προχωρημένα μαθήματα κατάρτισης κορυφαίων μηχανικών και τεχνικών και επιστημονικών εργαζομένων (από το 1972 - το Ινστιτούτο Προηγμένων Σπουδών Εργαζομένων στην Πληροφορία), η εκπαίδευση νέων επιστημόνων - μελλοντικών καταναλωτών πληροφοριών - από το 1964 στο Τμήμα Επιστημονικής Πληροφόρησης του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας. M. V. Lomonosov, μηχανικοί για τη μηχανοποίηση και την αυτοματοποίηση των διαδικασιών πληροφοριών - σε μια σειρά από πολυτεχνικά και μηχανουργικά ινστιτούτα. Στο εξωτερικό διδάσκονται κλάδοι πληροφόρησης σε πανεπιστήμια και ανώτερες τεχνικές σχολές. Υπάρχει μια τάση να ενωθούν σε μια εκπαιδευτική εξειδίκευση ένα σύμπλεγμα προβλημάτων της Ι. και της τεχνολογίας των υπολογιστών. Λιτ.: Mikhailov A. I., Cherny A. I., Gilyarevsky R. S., Fundamentals of Informatics, 2nd ed., M., 1968; τους, Πληροφοριακά προβλήματα στη σύγχρονη επιστήμη, Μ., 1972; Θεωρητικά προβλήματα πληροφορικής. Σάβ. Art., Μ., 1968; Διεθνές Φόρουμ Πληροφορικής. Σάβ. Art., τόμος 1-2, Μ., 1969; Bush V., Όπως μπορούμε να σκεφτούμε, Atlantic Monthly, 1945, Ιούλιος, σελ. 101-108; Ετήσια ανασκόπηση της επιστήμης και της τεχνολογίας της πληροφορίας, v. 1-7, Ν. Υ. - α. ο., 1966-72; Dembowska M., Documentation and Scientific information, Βαρσοβία, 1968. A. I. Mikhailov, A. I. Cherny, R. S. Gilyarevsky.

Μ.: FIZMATLIT, 2006. - 768 σελ.

Το λεξικό εγκυκλοπαιδικής αναφοράς περιέχει περισσότερους από 18 χιλιάδες ρωσικούς και αγγλικούς όρους, συστηματοποιημένους θεματικά στις ακόλουθες κύριες ενότητες: I. Βασικές αρχές της τεχνολογίας πληροφοριών. II. Αυτοματοποίηση διαδικασιών πληροφοριών και αυτοματοποιημένων συστημάτων (AC). III. Τεχνική υποστήριξη της ΑΕ. IV. Λογισμικό AS. V. Πολυμέσα, υπερμέσα, εικονική πραγματικότητα, μηχανική όραση. VI. Τεχνολογίες δικτύου για επεξεργασία και μετάδοση δεδομένων. VII. Σλανγκ υπολογιστών και δικτύου. VIII. Εικονογράμματα που χρησιμοποιούνται στο ηλεκτρονικό ταχυδρομείο. IX. Συντομογραφίες λέξεων και εκφράσεων που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο.

Τα λήμματα του λεξικού είναι εκτεταμένου χαρακτήρα και περιλαμβάνουν δεδομένα αναφοράς για τα αντικείμενα περιγραφής, καθώς και συνδέσμους σε πρωτογενείς πηγές τεκμηρίωσης για πληρέστερη γνωριμία με αυτές για τους ενδιαφερόμενους χρήστες.

Η δομή και το περιεχόμενο του λεξικού καθιστούν δυνατή τη χρήση του για συστηματική μελέτη υλικού σχετικά με τις θεματικές ενότητες και υποενότητες που ενδιαφέρουν τον αναγνώστη, για τη διεξαγωγή προκαταρκτικής μελέτης αποφάσεων που σχετίζονται με το σχεδιασμό ετερογενών αυτοματοποιημένων συστημάτων πληροφοριών και τηλεπικοινωνιών , και επίσης να προετοιμάσει στη βάση του εκπαιδευτικά και μεθοδολογικά, ανασκόπησης, αναφοράς κ.λπ. τα έγγραφα.

Το λεξικό απευθύνεται σε ένα ευρύ φάσμα χρηστών των οποίων οι επαγγελματικές δραστηριότητες ή ενδιαφέροντα σχετίζονται με τις σύγχρονες τεχνολογίες της πληροφορίας.

Μορφή: djvu

Το μέγεθος: 7,1 Mb

Κατεβάστε: yandex.disk

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Πρόλογος στην εγκυκλοπαιδική έκδοση του λεξικού .............................. 7
Πρόλογος στην τρίτη έκδοση του λεξικού, για το λεξικό αναφοράς και τον συγγραφέα του... 9
Από τον συγγραφέα ..................................................... ... .... έντεκα
Σχετικά με τη χρήση του λεξικού................................................ 13
I. Βασικές αρχές της τεχνολογίας της πληροφορίας................................ 15
1.1. Δεδομένα, πληροφορίες, γνώσεις, λογική...................................... 15
1.2. Πηγές πληροφοριών, θεωρία πληροφοριών, πληροφορική 19
1.3. Φορείς δεδομένων, έγγραφα, τεκμηρίωση, δημοσιεύσεις...................... 22
1.4. Αρχές Δομημένης Εκπροσώπησης Εγγράφων και Δεδομένων...... 27
1.4.1. Στοιχεία πληροφοριών και οι τύποι τους .............................. 27
1.4.2. Εγγραφή, Αρχείο, Πίνακας, Κλειδί................................................ 30
1.4.3. Δομές, μοντέλα δεδομένων και σχετικοί όροι 34
1.4.4. Μορφή, πεδίο δεδομένων και σχετικοί όροι .............................. 45
1.5. Πληροφορική ................................................ 49
1.5.1. Γενικές έννοιες και όροι................................ 49
1.5.2. Χειρισμός και Επεξεργασία Εγγράφων και Δεδομένων.......................................... 52
1.5.3. Εισαγωγή εγγράφων και δεδομένων σε υπολογιστή .............................. 58
1.5.4. Ανάκτηση πληροφοριών ^ γενικές έννοιες και όροι ............... 63
1.5.5. Ευρετηρίαση, αναζήτηση εικόνας εγγράφων και ερωτημάτων 66
1.6. Ασφάλεια Πληροφορικής................................................ 74
1.6.1. Γενικές έννοιες και όροι................................... 74
1.6.2. Κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση εγγράφων και δεδομένων................................ 83
1.6.3. Κρυπτολογία και συναφείς έννοιες ...................... 87
II. Αυτοματοποίηση διαδικασιών πληροφοριών και αυτοματοποιημένων συστημάτων πληροφοριών 93
2.1. Γενικές έννοιες και όροι ..................................................... 93
2.2. Αυτοματοποίηση των διαδικασιών πληροφοριών και βιβλιοθήκης................... 95
2.2.1. Όροι που σχετίζονται με την αυτοματοποίηση.............................. 95
2.3. Αυτοματοποιημένα συστήματα................................... 98
2.3.1. Γενικές έννοιες και όροι................................ 98
2.3.2. Λειτουργικά προσανατολισμένα αυτοματοποιημένα συστήματα..... 106
2.4. Γλωσσική και πληροφοριακή υποστήριξη αυτοματοποιημένων συστημάτων 117
2.4.1. Γλωσσική υποστήριξη ^ γενικές έννοιες και όροι ......... 117
2.4.2. Γλώσσες ανάκτησης πληροφοριών και λεξικά AIS...... 119
2.4.3. Μεταδεδομένα και μορφές AIS 128
2.4.4. Υποστήριξη πληροφοριών του AIS .............................. 147
2.5. Προσωπικό και χρήστες αυτοματοποιημένων συστημάτων .............................. 153
2.5.1. Προγραμματιστές και προσωπικό AIS .............................. 153
2.5.2. Χρήστες AIS ................................................ 157
2.5.3. Πιστοποίηση ειδικών σε AIS .............................. 159
2.6. Διαδικασίες δημιουργίας και λειτουργίας αυτοματοποιημένων συστημάτων .......... 162
2.6.1. Σχεδιασμός αυτοματοποιημένων συστημάτων.............................. 162
2.6.2. Κύκλος ζωής και ολοκλήρωση συστήματος AIS................................ 165
III. Τεχνική υποστήριξη αυτοματοποιημένων συστημάτων .......... 169
3.1. Υπολογιστές, οι τύποι τους και η γενική τους ταξινόμηση 169
3.2. Αρχιτεκτονική, διαμόρφωση, πλατφόρμα υπολογιστών................... 175
3.3. Προσωπικοί υπολογιστές (PC) ................................... 178
3.4. Φορητοί υπολογιστές και αυτόνομες ψηφιακές συσκευές για διάφορους σκοπούς... 185
3.4.1. Τύποι φορητών υπολογιστών.......................................................... 185
3.4.2. Συσκευές ψηφιακής αναπαραγωγής και εγγραφής 188
3.5. Η μονάδα συστήματος και τα στοιχεία του σχεδιασμού της .............................. 191
3.5.1. Επεξεργαστές, τα είδη τους και οι σχετικοί όροι................... 192
3.5.2. Μνήμη υπολογιστή ^ έννοιες και όροι .......................... 202
3.5.3. Λειτουργικές συσκευές μνήμης υπολογιστή .......................... 208
3.5.4. Προσαρμογείς, διεπαφές και σχετικοί όροι...................... 216
3.5.5. Πίνακες, λιμάνια, λεωφορεία, κουλοχέρηδες................................... 224
3.6. Περιφερειακές (εξωτερικές) συσκευές υπολογιστών .............................. 233
3.6.1. Εξωτερική μνήμη υπολογιστή, μονάδες δίσκου και σχετικοί όροι ..... 233
3.6.2. CD και συναφείς όροι................................ 251
3.6.3. Συσκευές εισαγωγής δεδομένων, χειριστές .......................... 260
3.6.4. Συσκευές εξόδου................................................ 271
3.6.5. Μόντεμ, κωδικοποιητές, τροφοδοτικά...................... 286
3.7. Κάρτες Η/Υ ................................................ .............. .. 289
3.8. Βάση μικροηλεκτρονικού υπολογιστή ................................... 294
3.9. Οπτικοηλεκτρονικές συσκευές................................ 299
IV. Λογισμικό για αυτοματοποιημένα συστήματα .......... 303
4.1. Αλγόριθμοι, προγράμματα, προγραμματισμός................................... 303
4.1.1. Γενικές έννοιες και όροι 303
4.1.2. Γλώσσες προγραμματισμού................................ 307
4.1.3. Όροι που σχετίζονται με τον προγραμματισμό................................ 319
4.2. Γενικό Λογισμικό................................ 327
4.2.1. Λειτουργικά συστήματα................................ 328
4.2.2. Γενικά εργαλεία υπηρεσίας λογισμικού 338
4.3. Λογισμικό εφαρμογής για αυτοματοποιημένα συστήματα...... 339
4.3.1. Γενικές έννοιες και όροι................................ 339
4.3.2. Προγράμματα Εφαρμογών................................ 342
4.3.3. Ιοί υπολογιστών και προγράμματα προστασίας από ιούς .......................... 346
4.4. Όροι που σχετίζονται με τη λειτουργία εργαλείων λογισμικού 350
4.4.1. Μερικές γενικές έννοιες και όροι ............................ 350
4.4.2. Αρχειοθέτηση, Συμπίεση-Επαναφορά Αρχείων Δεδομένων............... 352
4.4.3. Πρόσβαση, διεύθυνση και σχετικοί όροι................................ 364
V. Πολυμέσα, υπερμέσα, εικονική πραγματικότητα, μηχανική όραση. 372
5.1. Συστήματα πολυμέσων και συναφείς όροι. ................. 372
5.2. Μέσα παροχής μουσικής και λόγου συνοδείας .......... 375
5.2.1. Γενικές έννοιες και όροι................................ 375
5.2.2. Αρχεία ήχου, τα πρότυπα και οι μορφές τους ................................... 380
5.3. Γραφικά μηχανών (υπολογιστών) .......................... 389
5.3.1. Γενικές έννοιες και όροι................................ 389
5.3.2. Αρχεία γραφικών και οι μορφές τους................................ 392
5.3.3. Τεχνολογία γραφικών υπολογιστών.............................. 400
5.4. Βίντεο Υπολογιστή, Ψηφιακή Τηλεόραση και Κινούμενα Σχέδια .............................. 408
5.4.1. Γενικές έννοιες και όροι.............................. 408
5.4.2. Τεχνολογία βίντεο ................................................ 412
5.4.3. Τεχνολογία Κινουμένων Σχεδίων................................ 416
5.4.4. Ψηφιακή τηλεόραση 420
5.5. Εικονική πραγματικότητα, παράλληλοι κόσμοι. ...................... 424
5.6. Computer Vision................................................ 427
VI. Τεχνολογίες δικτύου. Μέσα επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών 430
6.1. Γενικές έννοιες και όροι ................................ 430
6.2. Τοπικά δίκτυα................................................ 433
6.3. Κατανεμημένα Υπολογιστικά Δίκτυα................................ 441
6.3.1. Γενικές έννοιες και όροι.............................. 441
6.3.2. Intranet................................ 450
6.3.3. ETHERNET ................................... 455
6.4. Παγκόσμια Υπολογιστικά Δίκτυα, Διαδίκτυο ........................ 471
6.4.1. Γενικές έννοιες και όροι.............................. 471
6.4.2. Τεχνολογία Ιστού................................................ 482
6.4.3. Τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων μέσω καναλιών Διαδικτύου.......................... 489
6.4.4. Υπηρεσίες και εργαλεία εξυπηρέτησης στο Διαδίκτυο.............................. 499
6.4.5. Ολοκληρωμένες Υπηρεσίες Ψηφιακών Δικτύων - ISDN .............................. 518
6.4.6. Κινητή επικοινωνία και τηλεφωνία Η/Υ ................................ 520
6.4.7. Τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός κτιρίων ................................. 526
6.4.8. Ανάπτυξη τεχνικών μέσων και συγκροτημάτων με βάση τη χρήση τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών 532
6.4.9. Θέματα έννομων σχέσεων στο Διαδίκτυο .............................. 533
6.5. Μέσα και τεχνολογίες για την προστασία των δικτύων υπολογιστών................................. 536
6.6. Βασικά πρότυπα για δίκτυα δεδομένων. ...................... 541
6.6.1. Πρότυπα ISO ...................................................... 541
6.6.2. Πρότυπα IEEE ................................. 543
6.6.3. Πρότυπα ITU-T ................................................ 554
6.6.4. Άλλα πρότυπα και πρωτόκολλα................................ 560
VII. Αργκό υπολογιστών και δικτύου .............................. 565
VIII. Εικονίδια ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και σύμβολα emoticon.............. 592
IX. Συντομογραφίες λέξεων και εκφράσεων που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο ...... 594
Παραπομπές ................................................ 597
Αγγλικό αλφαβητικό ευρετήριο ..................................................... 644
Ρωσικό αλφαβητικό ευρετήριο ..................................................... ... 708