Az angol nyelvű országokban a számítástechnika kifejezést használják - számítástechnika.

A számítástechnika elméleti alapja az alapvető tudományok csoportja, mint például: információelmélet, algoritmusok elmélete, matematikai logika, formális nyelvek és nyelvtan elmélete, kombinatorikus elemzés stb. Rajtuk kívül a számítástechnika olyan részeket foglal magában, mint a számítógép-architektúra, az operációs rendszerek, az adatbáziselmélet, a programozási technológia és még sok más. A számítástechnika tudományként való meghatározásában fontos, hogy egyrészt a számítástechnika eszközeinek és működési elveinek tanulmányozásával, másrészt a programokkal való munkavégzés technikáinak és módszereinek rendszerezésével foglalkozik. irányítani ezt a technológiát.

Az információs technológia olyan speciális hardver- és szoftvereszközök összessége, amelyek különféle információfeldolgozási műveletek végrehajtására szolgálnak életünk és tevékenységünk minden területén. Az információtechnológiát néha számítástechnikának vagy alkalmazott informatikának is nevezik.

Analóg és digitális információ.

Az "információ" kifejezés a latin informatio-ból származik, – magyarázat, kifejtés, tudatosítás.

Az információkat különböző módon lehet osztályozni, és a különböző tudományok különböző módon teszik ezt. Például a filozófiában különbséget kell tenni az objektív és a szubjektív információ között. Az objektív információ a természet és az emberi társadalom jelenségeit tükrözi. A szubjektív információkat az emberek hozzák létre, és tükrözik az objektív jelenségekről alkotott véleményüket.

A számítástechnikában az analóg információt és a digitális információt külön kell figyelembe venni. Ez azért fontos, mert az ember az érzékszerveinek köszönhetően hozzászokott az analóg információk kezeléséhez, míg a számítástechnika éppen ellenkezőleg, főleg digitális információval dolgozik.

Az ember az információkat érzékszervein keresztül érzékeli. A fény, a hang, a hő energiajelek, az íz és a szag pedig a szintén energiatermészeten alapuló kémiai vegyületek hatásának eredménye. Egy személy folyamatosan tapasztalja az energiahatásokat, és soha nem találkozhat ugyanazzal a kombinációval kétszer. Nincs két egyforma zöld levél egy fán és két teljesen azonos hang – ez analóg információ. Ha számokat ad különböző színekhez, és hangjegyeket különböző hangokhoz, akkor az analóg információ digitális információvá alakítható.

A zene, ha hallgatják, analóg információt hordoz, de ha lejegyzik, digitálissá válik.

Az analóg információ és a digitális információ közötti különbség elsősorban az, hogy az analóg információ folyamatos, míg a digitális információ diszkrét.

A digitális eszközök közé tartoznak a személyi számítógépek - digitális formában bemutatott információkkal dolgoznak, és a lézeres CD-lemezek zenelejátszói is digitálisak.

Információk kódolása.

Az információkódolás az információ bizonyos reprezentációjának kialakításának folyamata. .

Szűkebb értelemben a "kódolás" kifejezést gyakran úgy értelmezik, mint az információmegjelenítés egyik formájából a másikba való átmenetet, amely kényelmesebb tárolásra, továbbításra vagy feldolgozásra.

A számítógép csak numerikus formában közölt információkat képes feldolgozni. Minden egyéb információt (hangokat, képeket, műszerleolvasásokat stb.) számszerű formára kell konvertálni számítógépes feldolgozáshoz. Például a zenei hang számszerűsítéséhez rövid időközönként meg lehet mérni a hang intenzitását bizonyos frekvenciákon, numerikus formában bemutatva az egyes mérések eredményeit. Számítógépes programok segítségével lehetőség nyílik a kapott információk átalakítására, például különböző forrásokból származó hangok „átfedésére” egymásra.

Hasonlóan, a szöveges információk számítógépen is feldolgozhatók. A számítógépbe beírva minden betű egy bizonyos számmal van kódolva, külső eszközökre (képernyő vagy nyomtatás) pedig az emberi érzékelés érdekében a betűk képei ezekből a számokból épülnek fel. A betűk és számok halmaza közötti megfelelést karakterkódolásnak nevezzük.

A számítógépen lévő összes számot általában nullákkal és egyesekkel ábrázolják (és nem tíz számjegyből, ahogy az embereknél szokás). Más szóval, a számítógépek általában binárisan működnek számrendszerben, hiszen ebben az esetben a feldolgozó eszközök sokkal egyszerűbbek.

Az információ mértékegységei. Bit. Byte.

A bit az információ reprezentációjának legkisebb egysége. Byte - az információfeldolgozás és -továbbítás legkisebb egysége .

Különböző problémák megoldása során az ember információkat használ a körülöttünk lévő világról. Gyakran hallani, hogy egy üzenet kevés információt hordoz, vagy éppen ellenkezőleg, kimerítő információt tartalmaz, miközben a különböző emberek, akik ugyanazt az üzenetet kapják (például egy újságcikk elolvasása után), eltérően becsülik meg az abban foglalt információ mennyiségét. Ez azt jelenti, hogy az emberek tudása ezekről az eseményekről (jelenségekről) az üzenet átvétele előtt eltérő volt. Az üzenetben lévő információ mennyisége tehát attól függ, hogy az üzenet mennyire új a címzett számára. Ha egy üzenet fogadása következtében egy adott kérdésben teljes tisztázásra kerül sor (azaz megszűnik a bizonytalanság), akkor azt mondják, hogy kimerítő információ érkezett. Ez azt jelenti, hogy nincs szükség további információkra ebben a témában. Ellenkezőleg, ha az üzenet kézhezvétele után a bizonytalanság változatlan maradt (a jelentett információ vagy már ismert volt, vagy nem releváns), akkor nem érkezett információ (nulla információ).

Egy érme feldobása és a leesésének nézése bizonyos információkkal szolgál. Az érem mindkét oldala "egyenlő", így egyformán valószínű, hogy mindkét oldala és a másik oldala is kiesik. Ilyen esetekben azt mondják, hogy az esemény 1 bitben hordoz információt. Ha két különböző színű golyót teszünk egy zacskóba, akkor egy golyó vakon húzásával 1 biten kapunk információt a labda színéről is.

Az információ mértékegységét bitnek (bit) nevezik - az angol binary digit szavak rövidítése, mit jelent a kettes számjegy.

A számítástechnikában egy kicsit az információhordozó fizikai állapotának felel meg: mágnesezett - nem mágnesezett, lyuk van - nincs lyuk. Ebben az esetben az egyik állapotot általában 0-val, a másikat 1-gyel jelöljük. A két lehetséges lehetőség közül az egyiket választva a logikai igazság és a hamisság között is különbséget tehetünk. Egy bitsorozat szöveget, képet, hangot vagy bármilyen más információt kódolhat. Az információ megjelenítésének ezt a módját bináris kódolásnak nevezik. (bináris kódolás) .

A számítástechnikában gyakran használnak bájtnak nevezett mennyiséget, amely 8 bitnek felel meg. És ha a bit lehetővé teszi, hogy a két lehetőség közül egyet válasszon, akkor a bájt 1 a 256-ból (2 8). A bájtokkal együtt nagyobb mértékegységeket használnak az információ mennyiségének mérésére:

1 KB (egy kilobájt) = 2\up1210 bájt = 1024 bájt;

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

1 GB (egy gigabájt) = 2\up1210 MB = 1024 MB.

Például egy könyv 100 oldalt tartalmaz; Oldalanként 35 sor, soronként 50 karakter. A könyvben található információk mennyiségét a következőképpen számítják ki:

Az oldal 35 × 50 = 1750 bájt információt tartalmaz. A könyvben található összes információ mennyisége (különböző mértékegységekben):

1750 × 100 = 175 000 bájt.

175 000 / 1024 = 170,8984 KB.

170,8984 / 1024 = 0,166893 MB.

Fájl. Fájlformátumok.

A fájl az információtároló legkisebb egysége, amely bájtsorozatot tartalmaz, és egyedi névvel rendelkezik.

A fájlok fő célja az információk tárolása. Arra is tervezték őket, hogy adatokat vigyenek át programról programra és rendszerről rendszerre. Más szavakkal, a fájl a stabil és mobil adatok tárháza. A fájl azonban több, mint egy adattár. A fájl általában rendelkezik név, attribútumok, módosítási idő és létrehozási idő.

A fájlstruktúra a fájlok tárolására szolgáló rendszer egy tárolóeszközön, például lemezen. A fájlok könyvtárakba vannak rendezve (néha könyvtáraknak vagy mappáknak nevezik). Bármely könyvtár tetszőleges számú alkönyvtárat tartalmazhat, amelyek mindegyike tárolhat fájlokat és egyéb könyvtárakat.

Az adatok bájtokba rendezésének módját fájlformátumnak nevezzük. .

Fájlok, például táblázatok olvasásához tudnia kell, hogy a bájtok hogyan reprezentálják a számokat (képleteket, szöveget) az egyes cellákban; egy szövegszerkesztő fájl olvasásához tudnia kell, hogy mely bájtok jelölik a karaktereket, és mely betűtípusokat vagy mezőket, valamint egyéb információkat.

A programok fájlban tárolhatnak adatokat a programozó által választott módon. Gyakran azonban várható, hogy a fájlokat különböző programok fogják használni, ezért sok alkalmazás támogatja a gyakoribb formátumokat, hogy más programok megértsék a fájlban lévő adatokat. A szoftvercégek (akik azt szeretnék, hogy programjaik "szabványokká" váljanak) gyakran tesznek közzé információkat az általuk létrehozott formátumokról, hogy azokat más alkalmazásokban is felhasználhassák.

Minden fájl feltételesen két részre osztható - szöveges és bináris.

A szöveges fájlok a leggyakoribb adattípusok a számítógépes világban. Minden karakter tárolására leggyakrabban egy bájtot rendelnek, és a szöveges fájlok kódolása speciális táblázatok segítségével történik, amelyekben minden karakter egy bizonyos számnak felel meg, amely nem haladja meg a 255-öt. A kódoláshoz csak 127 első számot használó fájlt hívják. ASCII- fájl (az American Standard Code for Information Intercange rövidítése – az információcsere amerikai szabványos kódja), de az ilyen fájl nem tartalmazhat latinon kívül más betűket (beleértve az oroszt is). A legtöbb nemzeti ábécé nyolc bites táblázat segítségével kódolható. Az orosz nyelvben jelenleg három kódolás a legnépszerűbb: a Koi8-R, a Windows-1251 és az úgynevezett alternatív (alt) kódolás.

Az olyan nyelvek, mint a kínai, lényegesen több mint 256 karaktert tartalmaznak, ezért minden karakter kódolásához több bájtot használnak. A helytakarékosság érdekében gyakran alkalmazzák a következő trükköt: egyes karakterek egy bájttal vannak kódolva, míg mások két vagy több bájtot használnak. Az egyik kísérlet ennek a megközelítésnek az általánosítására a Unicode szabvány, amely nullától 65 536-ig terjedő számtartományt használ a karakterek kódolásához. Az ilyen széles tartomány lehetővé teszi egy nyelv karaktereinek numerikus ábrázolását a bolygó bármely sarkából.

De a tiszta szöveges fájlok egyre ritkábbak. A dokumentumok gyakran tartalmaznak képeket és diagramokat, és különféle betűtípusokat használnak. Ennek eredményeként olyan formátumok jelennek meg, amelyek szöveges, grafikus és egyéb adatok különféle kombinációi.

A bináris fájlokat, a szöveges fájlokkal ellentétben, nem olyan könnyű megtekinteni, és általában nem tartalmaznak ismerős szavakat – csak sok homályos karaktert. Ezeket a fájlokat nem arra szánták, hogy emberek közvetlenül olvassák őket. Bináris fájlok például a végrehajtható programok és a grafikus fájlok.

Példák az információk bináris kódolására.

A számítógépen feldolgozott információk sokfélesége között jelentős része a numerikus, szöveges, grafikus és hanginformáció. Ismerkedjünk meg néhány módszerrel az ilyen típusú információk számítógépben történő kódolására.

Számkódolás.

Két fő formátum létezik a számok megjelenítésére a számítógép memóriájában. Az egyiket egész számok kódolására, a másodikat (a szám ún. lebegőpontos ábrázolását) a valós számok valamely részhalmazának megadására használják.

A számítógép memóriájában ábrázolható egész számok halmaza korlátozott. Az értékek tartománya a számok tárolására használt memóriaterület méretétől függ. NÁL NÉL k-bites cella 2 tárolható k egész számok különböző értékei .

Egy pozitív egész szám belső reprezentációjának megszerzése N ben tárolva k-bit gépszó, szüksége van:

1) fordítsa le az N számot kettes számrendszerbe;

2) a kapott eredményt a bal oldalon jelentéktelen nullákkal egészítjük ki, legfeljebb k számjegyig.

Például ahhoz, hogy az 1607 egész szám belső reprezentációját kapjuk egy 2 bájtos cellában, a számot binárissá alakítjuk: 1607 10 = 11001000111 2 . Ennek a számnak a belső reprezentációja a cellában: 0000 0110 0100 0111.

Egy negatív egész szám (-N) belső reprezentációjának írásához a következőkre lesz szüksége:

1) kapjuk meg egy pozitív szám belső reprezentációját N;

2) kapja meg ennek a számnak a visszatérési kódját, 0-t 1-re, 1-et 0-ra cserélve;

3) adjon 1-et a kapott számhoz.

Egy negatív egész szám belső reprezentációja -1607. Az előző példa eredményét felhasználva az 1607 pozitív szám belső reprezentációját írjuk le: 0000 0110 0100 0111. A fordított kódot úgy kapjuk meg, hogy invertáljuk: 1111 1001 1011 1000. Hozzáadunk egyet: 1111 1001 1011 - ez a belső 1011 a -1607 szám bináris reprezentációja.

A lebegőpontos formátum valós számábrázolást használ R mint a mantissza terméke m számrendszer alapján n bizonyos mértékig p, amelyet sorrendnek neveznek: R=m * np.

Egy szám lebegőpontos ábrázolása nem egyértelmű. Például a következő egyenlőségek igazak:

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

A számítógépek leggyakrabban egy szám normalizált ábrázolását használják lebegőpontos formában. Az ábrázolásban szereplő mantisszának meg kell felelnie a következő feltételnek:

0,1 p J m o. Más szavakkal, a mantissza kisebb, mint 1, és az első jelentős számjegy nem nulla ( p a számrendszer alapja).

A számítógép memóriájában a mantissza egész számként jelenik meg, amely csak jelentős számjegyeket tartalmaz (0 egész számot és vesszőt nem tárolunk), így a 12,345-ös szám esetén a 12,345-ös szám kerül tárolásra a mantissza tárolására kijelölt memóriacellában. egyedileg visszaállítja az eredeti számot, csak el kell menteni a sorrendet, ebben a példában a 2.

Szövegkódolás.

A szövegíráshoz használt karakterkészletet ábécének nevezzük. Az ábécé karaktereinek számát számosságnak nevezzük.

A szöveges információk számítógépben történő megjelenítésére leggyakrabban 256 karakteres ábécét használnak. Egy ilyen ábécé egy karaktere 8 bit információt hordoz, mivel 2 8 \u003d 256. De 8 bit egy bájtot tesz ki, ezért minden karakter bináris kódja 1 bájtot foglal el a számítógép memóriájában.

Az ilyen ábécé minden karaktere 0 és 255 között van számozva, és minden szám egy 8 bites bináris kódnak felel meg 00000000 és 11111111 között. Ez a kód a karakter sorszáma a bináris számrendszerben.

Különböző típusú számítógépekhez és operációs rendszerekhez különböző kódolási táblázatokat használnak, amelyek különböznek az alfabetikus karakterek kódolási táblázatban való elhelyezésének sorrendjében. A már említett ASCII kódolási táblázat a személyi számítógépek nemzetközi szabványa.

A szekvenciális ábécé kódolás elve az, hogy az ASCII kódtáblázatban a latin betűk (nagy- és kisbetűk) ábécé sorrendbe vannak rendezve. A számok elrendezése is növekvő értékrendben történik.

Ebben a táblázatban csak az első 128 karakter szabványos, azaz nullától (bináris kód: 00000000) 127-ig (01111111) terjedő számokat tartalmazó karakterek. Ez magában foglalja a latin ábécé betűit, számokat, írásjeleket, zárójeleket és néhány más szimbólumot. A fennmaradó 128 kód a 128-tól (bináris kód 10000000) és a 255-ig (11111111) végződő nemzeti ábécé betűinek, pszeudográfiai és tudományos szimbólumok kódolására szolgál.

Grafikus információk kódolása.

A videomemória bináris információt tartalmaz a képernyőn megjelenő képről. Szinte minden számítógéppel létrehozott, feldolgozott vagy megtekintett kép két nagy részre osztható - raszteres és vektorgrafikára.

A raszterképek egyrétegű ponthálók, amelyeket pixeleknek neveznek (pixel, az angol képelemből). A pixel kód a színére vonatkozó információkat tartalmaz.

Fekete-fehér képnél (féltónusok nélkül) egy pixel csak két értéket vehet fel: fehéret és feketét (világít - nem világít), és egy bit memória elegendő a kódolásához: 1 - fehér, 0 - fekete.

A színes kijelzőn egy pixel különböző színű lehet, így képpontonként egy bit nem elég. Egy 4 színű kép kódolásához pixelenként két bitre van szükség, mert két bit 4 különböző állapotot vehet fel. Például ez a színkódolási lehetőség használható: 00 - fekete, 10 - zöld, 01 - piros, 11 - barna.

Az RGB monitorokon a színek sokfélesége az alapszínek - piros (piros), zöld (zöld), kék (kék) - kombinálásával érhető el, amelyekből 8 alapvető kombinációt kaphat:

Természetesen, ha képes szabályozni az alapszínek ragyogásának intenzitását (fényességét), akkor megnövekszik a kombinációik különböző lehetőségeinek száma, amelyek különféle árnyalatokat generálnak. Különböző színek száma - Nak nekés a kódolásukhoz szükséges bitek száma - N Egy egyszerű képlettel kapcsolódnak egymáshoz: 2 N = Nak nek.

A rasztergrafikával szemben vektor kép rétegzett. A vektorkép minden eleme - egy vonal, egy téglalap, egy kör vagy egy szövegrészlet - a saját rétegében található, amelynek képpontjai a többi rétegtől függetlenül vannak beállítva. A vektorkép minden eleme egy objektum, amelyet speciális nyelven írnak le (vonalak, ívek, körök stb. matematikai egyenletei) Az összetett objektumok (tört vonalak, különféle geometriai alakzatok) elemi grafikai objektumok halmazaként jelennek meg.

A vektorkép objektumok a raszteres grafikákkal ellentétben a minőség romlása nélkül változtathatják méretüket (a szemcsésség nő, ha a raszteres képet felnagyítjuk).

Hangkódolás.

A fizikából tudjuk, hogy ez a hang levegő rezgések. Ha a hangot elektromos jellé alakítja át (például mikrofon segítségével), akkor láthat egy feszültséget, amely az idő múlásával egyenletesen változik. Számítógépes feldolgozáshoz egy ilyen analóg jelet valahogyan bináris számsorozattá kell alakítani.

Ez például így történik - a feszültséget rendszeres időközönként mérik, és a kapott értékeket rögzítik a számítógép memóriájában. Ezt a folyamatot mintavételezésnek (vagy digitalizálásnak) nevezik, az ezt végrehajtó eszközt pedig analóg-digitális átalakítónak (ADC) nevezik.

Az így kódolt hang reprodukálásához inverz átalakítást kell végrehajtani (ehhez digitális-analóg átalakítót használnak). - DAC), majd simítsa el a kapott lépésjelet.

Minél nagyobb a mintavételezési frekvencia és minél több bitet allokálnak az egyes mintákhoz, annál pontosabban jelenik meg a hang, de a hangfájl mérete is megnő. Ezért a hang természetétől, a minőségi követelményektől és az elfoglalt memória mennyiségétől függően néhány kompromisszumos érték kerül kiválasztásra.

A hanginformációk kódolásának leírt módszere meglehetősen univerzális, lehetővé teszi bármilyen hang megjelenítését és különféle módon történő átalakítását. De van, amikor előnyösebb másként cselekedni.

A zene megjelenítésének meglehetősen kompakt módját régóta használják - a kottaírást. Speciális szimbólumokkal jelzi, hogy milyen magasságú a hang, melyik hangszeren és hogyan kell játszani. Valójában egy zenész algoritmusának tekinthető, speciális formanyelven írva. 1983-ban a számítógépek és zenei szintetizátorok vezető gyártói kidolgoztak egy szabványt, amely meghatározta az ilyen kódrendszert. MIDI-nek hívják.

Természetesen egy ilyen kódrendszer lehetővé teszi, hogy nem minden hangot rögzítsen, csak hangszeres zenére alkalmas. De tagadhatatlan előnyei is vannak: rendkívül kompakt felvétel, természetesség a zenész számára (szinte minden MIDI-szerkesztő lehetővé teszi, hogy zenével dolgozzon közönséges hangjegyek formájában), könnyű hangszerváltás, a dallam tempójának és kulcsának megváltoztatása.

Vannak más, tisztán számítógépes zenei felvételi formátumok is. Ezek közé tartozik az MP3 formátum, amely nagyon jó minőségű és tömörítési arányú zenék kódolását teszi lehetővé, miközben 18-20 zenei kompozíció helyett körülbelül 200 kerül egy szabványos CD-lemezre (CDROM) Egy dal körülbelül 3,5 Mb-ot foglal el, ami lehetővé teszi Az internetezők számára könnyű zenei kompozíciókat cserélni.

A számítógép egy univerzális információs gép.

A számítógép egyik fő célja az információk feldolgozása és tárolása. A számítógépek megjelenésével lehetővé vált, hogy korábban elképzelhetetlen mennyiségű információval működjünk. A tudományos és szépirodalmi irodalmat tartalmazó könyvtárak elektronikus formába kerülnek. A régi fotó- és filmarchívumok digitális formában kapnak új életet.

Anna Chugainova

INFORMÁCIÓ (angol informatika), az üzenetekből információ kinyerésének, információs források létrehozásának tudománya, gépek és más entitások viselkedésének programozása, amely az ember-gép környezet felépítéséhez és használatához kapcsolódik modellezési, tervezési, interakciós, tanulási problémák megoldására, stb. Tanulmányozza az információ tulajdonságait, az üzenetekből való kinyerésének és adott formában történő megjelenítésének módszereit; az információkölcsönhatás tulajdonságai, módszerei és eszközei; az információforrások tulajdonságai, létrehozásuk, bemutatásuk, tárolásuk, felhalmozásuk, keresésük, átvitelük és védelmük módszerei és eszközei; a programozható gépek és az ember-gép környezet felépítésének és felhasználásának tulajdonságai, módszerei és eszközei a problémák megoldására.

Az informatika tudományos előállítása

Az informatika tudományos termelése módszertani alapjául szolgál a különböző tevékenységi területekhez kapcsolódó problémák (1. ábra) megoldására szolgáló ember-gép környezet felépítéséhez.

Az entitások (a tudományban általában tárgyaknak nevezett) tanulmányozásának eredményeit szimbolikus és/vagy fizikai modelljeik reprezentálják. A szimbolikus modellek a megszerzett tudás leírásai [lásd. Szimbolikus modellezés(s-modellezés)], a fizikaiak pedig a vizsgált objektumok prototípusai, amelyek tükrözik azok tulajdonságait, viselkedését stb. A tudományos eredmény egy tudásrendszer modellje (vagy egy korábban meghatározott és publikált modell komponense), amely leírja objektumok halmaza, beleértve a vizsgált objektumot és a köztük lévő kapcsolatokat. A modell leírását a tudományos közösség felismerésére és értelmezésére szánt üzenet formájában mutatjuk be. Az eredmény értéke a modell prediktív erejétől, reprodukálhatóságától és alkalmazhatóságától, valamint a leírását tartalmazó üzenet tulajdonságaitól függ.

A problémamegoldó ember-gép környezet felépítésének módszertani támogatásában kiemelkedő szerepet játszó eredmények lehetnek például: a J. von Neumann által feltalált digitális elektronikus gép modellje programutasításokkal és osztott memóriában tárolt adatokkal [ Neumann-modellként ismert] és a Neumann-féle építészet] ; a web alkotója találta ki (vö. A világháló) T. Berners Lee protokoll HTTP (eng. Hypertext transfer protocol - hypertext transfer protocol), amely egy alkalmazási rétegbeli protokoll, amely a hipermédiás (lásd Multimédia) rendszerekben az üzenetek átvitelének szabályait határozza meg, valamint egy egységes erőforrásazonosító URI (eng. Uniform Resource Identifier), amely az interneten közzétett forráscím rögzítésének szabványává vált. Nehéz ma (2017) olyan tevékenységi területet találni, ahol ne alkalmaznák az informatika tudományos termékeit. Ennek alapján jött létre az e-mail, a Web, a keresőmotorok, az IP-telefónia, a tárgyak internete és egyéb internetes szolgáltatások (lásd Internet); digitális hang-, fénykép- és videorögzítés; Számítógéppel segített tervezőrendszerek (CAD); számítógépes szimulátorok és robotok (lásd. Számítógépes modellezés), digitális kommunikációs rendszerek, navigációs rendszerek, 3D nyomtatók stb.

Alapfogalmak

Az informatika folyamatos formálódása együtt jár fogalmi apparátusának fejlesztésével és a kutatás tárgyának finomításával. 2006-ban új kutatási területet hoztak létre az Orosz Tudományos Akadémia Informatikai Probléma Intézetében (IPI RAS) - tetszőleges objektumok szimbolikus modellezése ember-gép környezetben (rövidítve- Val vel szimbolikus szimuláció vagy s-szimuláció). Az egyik első tudományos projekt ezen a területen az informatikai tudásrendszer ember-gép környezetben történő szimbolikus modelljének felépítésének módszertanára irányult. . A 2009-ben megalkotott szimbolikus modellezés (s-modellezés) elméletében javasolták a számítástechnikai fogalomrendszer magja szimbolikus modelljének következő változatát, amely a következő fogalmakat tartalmazza.

Üzenet(angol üzenet) a szimbólumok véges rendezett halmaza (vizuális, hang stb.; lásd: Szimbólum az informatikában) vagy annak kódja (lásd: Kód az informatikában), amely kielégíti a forrás és a címzett közötti interakciós protokollt. Az üzenet létezése feltételezi az üzenetforrás, a címzett, a hordozó, az átviteli közeg, a kézbesítési eszköz, valamint a forrás és a címzett közötti interakció protokolljának meglétét. A problémamegoldó ember-gép környezetben (s-environment) az emberek programozható gépek (s-machines) segítségével üzeneteket formálnak, lekérdező nyelveken mutatják be, programoznak stb.; különféle átalakítások végrehajtása (pl. analógról digitálisra és fordítva; tömörítetlenről tömörítettre és fordítva; a dokumentumábrázolás egyik formájáról a másikra); üzenetek felismerése, új üzenetek (programok, dokumentumok stb.) felépítéséhez használható; értelmezni fogalomrendszerek modelljein (amelyek az értelmező memóriájában üzenetek formájában is tárolódnak); üzenetek cseréje szoftveres és hardveres szabályrendszerekkel (hálózati protokollok, lásd Számítógép hálózat); üzeneteket menteni, felhalmozni (elektronikus könyvtárak, enciklopédiák és egyéb információs források létrehozásával), megoldani az üzenetek keresésének és védelmének problémáit.

Üzenettolmács az adott értelmezési szabályrendszernek megfelelően a bemenet szerinti kimeneti üzenet építőjeként tanulmányozzuk. Az üzenettolmács felépítésének szükséges feltétele a bemeneti és kimeneti nyelvek modelljei, valamint a fogalomrendszerek modelljei, amelyeken a bemeneti és kimeneti nyelven írt üzeneteket értelmezni kell.

Adat(angol adat) - egy bizonyos probléma vagy problémacsoport megoldásához szükséges üzenet, amelyet a megoldó (program vagy személy) felismerésére, átalakítására és értelmezésére terveztek. A személy az adatokat (szövegeket, képeket stb.) szimbolikus formában, míg egy számítógépes program vagy számítógépes eszköz (okostelefon, digitális fényképezőgép stb.) kódban érzékeli.

Információ(angol információ) tanulmányozása az üzenet értelmezésének eredményeként a fogalomrendszer modelljén történik [ld. Szimbolikus modellezés(s-szimuláció)]. Az üzenetből információ kinyeréséhez a fogadott üzenetet olyan formában kell bemutatni, hogy az üzenet címzettje felismerje és értelmezze; az értelmező memóriájában tárolt fogalomrendszer-modellek, amelyek között megtalálható a kapott üzenet értelmezéséhez szükséges; mechanizmusok a szükséges modell felkutatására, az üzenet értelmezésére, az értelmezés eredményének a címzett számára kialakított formában történő bemutatására (2. ábra).

Például az a nyelven bemutatott ma üzenet értelmezésének eredménye, amelyet a fordító (ember vagy robot) kapott mb üzenet formájában a b nyelven, az ma üzenetből kinyert információ.

Programozható feladat(s-problem) halmaznak tekinthető (Formul , Rulsys , Alg , Prog ), ahol a Formul a problémafelvetés; Rulsys - a probléma megoldásához szükséges kötelező és orientáló szabályok rendszere, a képlethez igazítva; Az Alg algoritmusok uniója, amelyek mindegyike egy-egy Rulsys elemnek felel meg; A Prog programhalmazok uniója, amelyek mindegyike az Alg egyik eleméhez van hozzárendelve. A Rulsys , Alg és Prog minden eleméhez alkalmazásleírást kell adni. A Rulsys elemek használatának leírása tartalmazza a problémamegoldó típusának megadását (autonóm s-gép, s-gépek hálózati együttműködése, ember-gép együttműködés stb.), információbiztonsági követelmény stb. Az Alg-ból származó elemek közé tartoznak az elfogadható problémamegoldó működési módok (automatikus helyi, automatikus elosztott, interaktív helyi stb.), a kapott eredmény követelményei stb. A programok alkalmazásának leírása tartalmaz adatokat a megvalósítási nyelvekről, operációs rendszerekről stb.

Algoritmus– a probléma megoldásához szükséges lépések véges halmazának formalizált leírása, amely megfelel a Rulsys egyik elemének, és lehetővé teszi a bemeneti adatok adott halmazával való egy-egy megfeleltetést a kapott kimeneti adathalmazhoz.

Program– magas szintű programozási nyelven, géporientált nyelven és/vagy gépi utasításrendszerben megvalósított algoritmus. Üzenet formájában jelenik meg, amely egy s-gép problémamegoldó viselkedését határozza meg adott tulajdonságokkal. Létezik szimbolikus, kód- és jelinkarnációban, fordítási relációkkal összekötve (lásd: Compiler in Computer Science).

Szimbólum(angol szimbólum) - egy természetes vagy feltalált tárgy helyettesítője, amely ezt a tárgyat jelöli, és egy bizonyos rendszer eleme a szimbolikus üzenetek (szövegek, zenei jelölések stb.) létrehozására, amelyet úgy terveztek, hogy egy személy vagy egy robot észlelje. Például az orosz ábécé szövegszimbólumok rendszere; az A betű ebben a rendszerben egy szimbólum, amely helyettesíti az orosz nyelv beszéd-audio szimbólumrendszerének megfelelő hangját; Az A betű egy tapintható texturális szimbólumnak felel meg (amelyet az ujjak érintésével érzékelnek) a vakok számára készült szöveges üzenetküldő rendszerben, amelyet Braille-írásként ismerünk (lásd az ábrát). Braille). Egy bizonyos típusú üzenetek felépítésére kiválasztott vizuális, audio és egyéb szimbólumok készletét elemi építő objektumok halmazának tekintjük, amelyek mindegyike attribútumokkal és engedélyezett műveletekkel rendelkezik. Ennek a halmaznak az elemeiből a struktúrák létrehozását a szimbolikus modellek felépítésének szabályrendszere határozza meg [további részletekért lásd a Szimbólum a számítástechnikában (s-symbol) című cikket].

A kód(eng. kód) - a számítógépekben, okostelefonokban és más programozható gépekben használt szimbólum vagy szimbolikus üzenet helyettesítője, amely szimbolikus üzenetek létrehozására, mentésére, továbbítására és értelmezésére szolgál [további részletekért lásd a Kód a számítástechnikában című cikket ( s-kód)].

Jel(angolul jel) az emberi érzékszervekkel vagy gépi szenzorokkal érzékelt optikai, hang- vagy egyéb hatás, vagy a kód elektromágneses sugárzási frekvencia, elektromos feszültségértékek összetétele vagy más formában történő megjelenítése, amelyet úgy terveztek, hogy érzékelni lehessen a gép hardverét (például egy számítógép központi feldolgozó egysége, mikroprocesszor autós navigátor). A szimbólumokat, kódokat és jeleket transzformációs relációk kapcsolják össze. Mindegyik szimbólumhoz és szimbolikus konstrukcióhoz, amelyet ember vagy robot észlelésére terveztek, egy az egyhez megfeleltetéshez lehet rendelni olyan kódokkal, amelyek számítógépes szoftverek és számítógépes eszközök segítségével manipulálhatók.

Koncepció rendszermodell. Egy fogalomrendszer S-modell Cons egy párnak tekinthető (ConsSet , ConsRel ), ahol a ConsSet fogalmak halmaza; A ConsRel a ConsSet-en meghatározott kapcsolatok családja. Fogalomrendszer meghatározása - modelljének leírása, a hatály megjelölésével. A leírást üzenet formájában mutatjuk be, amely a befogadó általi értelmezéshez, bemutatáshoz, tároláshoz, terjesztéshez, felhalmozáshoz és a szellemi tevékenység ember-gép környezetében történő kereséshez készült. A határozottnak tekintett fogalomrendszer nem tartalmazhat olyan fogalmakat, amelyek nem rendelkeznek definícióval (és egyben nem kapcsolódnak fogalmakhoz-axiómákhoz). A modell alkalmazhatósági körének meghatározása - a levelező típusainak leírása (kiknek szól a definíció), az elérési folyamatban a cél, amelynek a definíciónak van értelme (feladatosztályok, amelyek tanulmányozásában a definíció hasznos lehet), hogy melyik szakaszban célszerű a definíciót használni (fogalom, megoldásmódszertan stb.) d.).

Tudásrendszer modell. A „tudás” fogalma az s-modellezésben [lásd. Szimbolikus modellezés(s-szimuláció)] az üzenet fogadójának állapota, amikor a bemeneti üzenet értelmezéséből származó kimeneti üzenetet már ismertnek ismerik fel, és nem igényel változtatást az üzenet memóriájában tárolt koncepciórendszerek modelljein. vevő. A "tudás" fogalmát úgy definiálják, mint egy komplex képességet, amely egy bizonyos osztály feladatainak feltételeit tartalmazó üzenetekből információt nyerhet ki (ezek lehetnek mintafelismerési feladatok, egyik nyelvről a másikra fordítás, vagy más feladatosztályok). A tudásrendszer S-modelljét hármasnak tekintjük (Cons , Lang , Interp ), ahol a Cons a fogalomrendszer s-modellje; A Lang a Cons-on értelmezett üzenetnyelv-készlet s-modellje; Az Interp a langi nyelveken írt üzenetek hátrányairól szóló tolmácsgyűjtemény s-modellje.

Az üzenet értelmezése a Cons modellen a következőket tartalmazza:

1) egy kimeneti üzenet felépítése (információ kinyerése) egy adott bemeneti üzenet szerint (az üzenetek a Lang készletből származó nyelveken jelennek meg);

2) a kimeneti üzenet elemzése (szükséges-e változtatások a Cons modellben);

3) ha szükséges, módosítsa a Cons modellt; ha nem, akkor vége.

Például egy modern számítógéppel támogatott tervezési (CAD) rendszer agyközpontja a tudásrendszer. A tervezés termelékenysége attól függ, hogy milyen jól van megépítve.

Programozható gép(s-machine) egy szoftver és hardver struktúra a problémák megoldására. A szuperszámítógépek, a nagyszámítógépek, a személyi számítógépek, a laptopok, az okostelefonok, a navigátorok, a digitális fényképezőgépek és a videokamerák mind s-autók. A billentyűzetek, egerek, görgetőgolyók, érintőpadok és egyéb beviteli eszközök az s-gépek olyan összetevői, amelyek a karaktereket a megfelelő eszközök illesztőprogramjai által elfogadott kódokká alakítják át (lásd: Illesztőprogram a számítástechnikában). A személyi számítógépek monitorai, laptopok kijelzői, navigátorok stb. a videóvezérlők által generált kódokat az emberi vizuális csatornára tervezett szimbolikus kompozíciókká alakítják.

(s-environment) - különféle problémák megoldására használt számítógépes hálózatok és egyedi programozható gépek társulása. A különböző típusú tevékenységek informatizálásának eszközei. Az S-környezetnek biztosítania kell a szimbolikus modellek digitális kódjainak megjelenítését, illetve ezeknek a kódoknak az s-gépek segítségével történő kezelését. A modern digitális kommunikációs technológiák, a számítógéppel segített tervezés stb. középpontjában egy olyan gondolat áll, amely a megvalósítás következményei szempontjából figyelemre méltó – hogy minden szimbolikus sokféleséget a digitális kódokra [és mindegyiket egyetlen kódra] lehessen redukálni. (még mindig van bináris kódjuk)], és kódokkal való munkára utasítjuk a programozható gépeket, amelyeket egy ember-gép környezetbe kombinálunk a problémák megoldására.

Információs kölcsönhatás az s-médiumban(3. ábra) olyan interfészek halmazaként tanulmányozható, mint az "ember - ember", "ember - program", "ember - programozható gép hardvere", "program - program", "program - hardver" (lásd Interfész Port a számítástechnikában). Az ember a bemeneti analóg jeleket (fény, hang stb.) a biointelligencia (az értelem működését biztosító biológiai rendszer) vizuális, hallási és egyéb bemeneti eszközeivel érzékeli. Az őt érdeklő jeleket szimbolikus képi, audio- és egyéb, a gondolkodási folyamatokban használt konstrukciókká alakítja. A biointelligencia kimeneti jelei gesztusokkal (például billentyűzetről és egérről történő belépéskor), beszéddel stb. A programok be- és kimenete a bemeneti adatok és az eredménykódok (lásd az ábrát). A kód számítástechnikában), a hardver be- és kimenete pedig jel. A bemeneti analóg jelek digitális jelekké alakulnak a segítségével analóg-digitális átalakítók(ADC), és a kimenet digitálisról analógra használva digitális-analóg átalakítók(DAC).

A modern (2017) s-környezetben az emberi jelek érzékelésének, feldolgozásának és tárolásának természetes eszközeit kitalált eszközök egészítik ki: digitális fotó- és videokamerák, okostelefonok stb. Az információs interakciós technológiák jól ismert részét a gyorsan fejlődő Internetes szolgáltatások. Emberekkel való érintkezésre használt Email(angol e-mail), különféle típusú internetkapcsolatok [ Internetes telefonálás(IP-telefónia); például a Skype internetes szolgáltatásban implementálva; hírnökök (angol messenger - csatlakoztatva); például a Telegram internetes szolgáltatás, közösségi hálózatok (angol közösségi hálózatok) stb. Az emberek által használt dolgok (világítási rendszerek, hőmérséklet fenntartása stb.) egymás közötti és a külső környezettel való interakciójához az „Információs technológiák” Internet of things” (lásd: Internet ).

Alapfeladat osztályok

Tulajdonságok és minták vizsgálata alapján szimbolikus modellezés(s-szimuláció) a számítástechnikai alapfeladatok alábbi osztályait definiáljuk.

Tetszőleges objektummodellek ábrázolása, amelyet emberi érzékelésre és programozható gépekre terveztek, bizonyos követelményeknek megfelelő üzenetnyelvek feltalálásával kapcsolatos. Ez az osztály az ember-, illetve géporientált nyelvekben használt szimbólum- és kódrendszereket tanulmányozza. Az első a specifikációs nyelveket, a programozást, a lekérdezéseket tartalmazza, a második a gépi utasítások rendszereit. Ez az óra adatbemutatási feladatokat is tartalmaz. Tartalmazza a fogalomrendszerek modelljei megjelenítésének feladatait, amelyek alapján az üzeneteket értelmezik. Ennek az osztálynak a feladathierarchiájának legfelső szintjén a tudásrendszerek modelljeinek ábrázolása áll.

Szimbolikus modellek típusainak és ábrázolási formáinak konvertálása lehetővé teszi a modellek közötti megfelelés létrehozását. A típusok (például beszéd szöveggé és fordítva) és formák (például analógból digitálisba és fordítva; tömörítetlenből tömörítetté és fordítva; *.doc-ból *.pdf-be) konvertálásának feladatai szükséges kiegészítést jelentenek a modellek ábrázolásának feladatai.

Üzenet felismerés azt jelenti, hogy a címzett számára ismert formátumban kell bemutatni. Ha ez a feltétel teljesül, az üzenet felismeréséhez megoldódnak a modellmodellekkel való illesztés, illetve a felismert modell tulajdonságainak a modellmodellek tulajdonságaival való egyeztetési feladatai. Például egy személy biometrikus azonosítása során a biometrikus adatait (bemeneti üzenetét) összehasonlítják a biometrikus rendszer adatbázisából származó biometrikus mintával.

Modellépület fogalomrendszerek, tudásrendszerek, üzenet értelmezők a fogalomrendszerek modelljein; feladatmodellek, programozási technológiák, interakció az s-környezetben; s-gépek architektúra modelljei, számítógépes hálózatok, szolgáltatás-orientált architektúrák; üzenetmodellek és felépítésük eszközei, dokumentumai és munkafolyamata. Ennek az osztálynak a hierarchiájának legfelső szintjén az s-környezetmodellek és a szimbolikus modellezési technológiák felépítésének feladatai állnak.

Üzenetértelmezés(információkinyerés) feltételezi a kapott üzenet meglétét, annak a fogalomrendszernek a modelljét, amely alapján értelmezni kell, és az értelmezési mechanizmust. Az ember-gép környezetben a problémák megoldása a kiindulási adatok (input üzenet) értelmezése az algoritmusban bemutatott fogalomrendszer modelljén. A megoldás eredménye a kimeneti üzenet (az input üzenetből kinyert információ). Ha az interpreter egy végrehajtható program, akkor a kezdeti adatokat, a programot és a probléma megoldásának eredményét a megfelelő kódok reprezentálják (lásd Kód a számítástechnikában). A programozható gép mikroprocesszora számára az értelmezendő üzeneteket és az értelmezés eredményeit gépi utasításnak és adatkódoknak megfelelő jelek reprezentálják. Például digitális fényképezőgéppel fényképezéskor egy üzenet (fényjel formájában) egy fényérzékeny mátrixra hat, az felismeri, majd digitális képkóddá alakítja át, amit egy képjavító program értelmez. minőség. A kapott eredményt konvertálja és rögzíti (a fényképezőgép beépített tárolójára vagy memóriakártyájára) grafikus fájlként.

Üzenetváltás: az "ember - ember", "ember - program", "ember - programozható gép hardvere", "program - program", "program - hardver" típusú interfészek létrehozásának feladatai (lásd Interfész a számítástechnikában), " hardver – hardver” (lásd Port a számítástechnikában); üzenetküldési feladatok ember-gép környezetben a problémák megoldására (feladók és címzettek beírásával; üzenetküldési, továbbítási és fogadási eszközök; üzenetküldő környezetek). Üzenetcsere-szabályrendszereket (hálózati protokollokat) találnak ki; hálózati architektúrák; dokumentumkezelő rendszerek. Például a folyamatok között üzeneteket cserélnek operációs rendszer(OS), s-machine programok számítógépes hálózatban, e-mail felhasználók stb.

Üzenetek mentése, gyűjtése és keresése: memória- és tárolóeszközök, vezérlési mechanizmusaik tanulmányozása és tipizálása; a megőrzés és felhalmozás formái; médiák, megőrzési, felhalmozási és keresési módszerek; adatbázisok és szoftverkönyvtárak. Tanulmányozzuk a keresés tárgyának modelljeit (modell, jellemzők, tulajdonságok leírása szerint) és keresési módszereket.

Információvédelem: a sérülékenységek megelőzésének és felderítésének, a hozzáférés-szabályozásnak, a behatolások, kártevők elleni védelemnek, az üzenetek lehallgatásának és a jogosulatlan használatnak a problémáit tanulmányozzák.

Kutatási területek

A számítástechnika fejlődését befolyásoló legfontosabb tudományos elképzelések a megismerési folyamatokat, az információs interakciót és a különböző problémák automatizált megoldását támogató eszközök kiépítésének módszertani támogatásában testesülnek meg. Az informatika fejlődésének jelenlegi szakaszában (2017) az alábbi, egymással összefüggő kutatási területek komplexumai relevánsak.

Számítások automatizálása(számítástechnika programozható gépek segítségével): programozható gépek modelljeit, architektúráit, parancsrendszereit tanulmányozzuk; programozható feladatok algoritmizálása [algoritmusok és adatstruktúrák, elosztott algoritmusok (Distributed Algorithms), véletlenszerű algoritmusok (Randomized Algorithms) stb.]; elosztott számítástechnika (Distributed Computing), számítási felhő (Cloud Computing); a számítások összetettsége és erőforrás-intenzitása.

Programozás: szövegszimbólumok és kódrendszerek tanulmányozása; programozási nyelvek és feladatspecifikációk; fordítók; programkönyvtárak; Rendszer programozás; Operációs rendszer; műszeres programozási rendszerek; adatbázis-kezelő rendszerek; programozási technológiák; online szolgáltatások problémamegoldásra stb.

Ember-gép környezet a problémamegoldáshoz(s-környezet): s-környezet felépítésének modelljeit, módszereit és eszközeit tanulmányozzák, számítógépes hálózatokat, digitális kommunikációs hálózatokat, Internetet.

Üzenetek észlelése, megjelenítése, interakció az s-környezetben: tanulmányozzák a vizuális, audio, tapintható és egyéb üzenetek észlelésének és bemutatásának modelljeit, módszereit és eszközeit; Számítógépes látás-, hallás- és egyéb mesterséges érzékelők; hangos, vizuális, tapintható és egyéb üzenetek (beleértve a kombinált üzeneteket is) készítése egy személy és egy partner robot számára; hangos, vizuális és egyéb üzenetek (beszéd, gesztusok stb.) felismerése; képfeldolgozás, számítógépes grafika, vizualizáció stb.; üzenetváltás (üzenetmodellek, fogadásuk és továbbításuk módszerei és eszközei); felhasználói felületek, programok, hardver, programok hardverrel; online interakciós szolgáltatások (üzenetküldők, közösségi hálózatok stb.).

Információs források és rendszerek az s-környezet problémáinak megoldásához: tanulmányozzák az információs erőforrások létrehozásának, ábrázolásának, mentésének, felhalmozásának, keresésének, átvitelének és védelmének modelljeit, módszereit és eszközeit; elektronikus dokumentumkezelés; elektronikus könyvtárak és egyéb információs rendszerek; web (lásd A világháló).

Információbiztonság és kriptográfia: tanulmányozzák a megelőzés és a sebezhetőségek felderítésének módszereit; hozzáférés-szabályozás; információs rendszerek védelme a behatolásoktól, rosszindulatú programoktól, üzenetek lehallgatásától; információforrások, szoftverek és hardverek jogosulatlan használata.

Mesterséges intelligencia: humán partnerként (biztonsági problémák megoldására, helyzetszabályozásra stb.) használt intelligens robotok építésének modelljeit, módszereit és eszközeit tanulmányozzák; szakértői döntéshozatali módszerek.

Szimbolikus modellezés: vizuális, hangos, tapintható és egyéb szimbólumrendszereket tanulmányoznak, amelyeket konstruktív objektumoknak tekintenek az egyén számára tervezett tetszőleges entitások modelljeinek felépítéséhez (fogalmak és tudásrendszerek, környezeti objektumok és emberek által kitalált tárgyak); szimbólumrendszerekkel összhangban lévő kódrendszerek, amelyek szimbolikus modellek kódegyenértékeinek létrehozására szolgálnak, és amelyeket programok segítségével történő manipulációra terveztek; nyelvek a szimbolikus modellek leírásához; szimbolikus modellek és kód megfelelőik gépelése; fogalomrendszerek és tudásrendszerek szimbolikus modelljének felépítésének módszerei (beleértve a programozható feladatokról szóló tudásrendszereket is) [további részletek a cikkben Szimbolikus modellezés(s-szimuláció)].

Az informatika kialakulása

A vizsgált tárgyak szimbolikus modellezése régóta a megszerzett tudás bemutatásának fő eszköze. Az intellektuális képességek kialakításának, fejlesztésének kulcsfontosságú eszközeivé vált a szimbólumok (gesztuális, grafikus stb.) feltalálása és a belőlük felépített szimbolikus üzenetmodellek, az ilyen modellek megjelenítése, felhalmozása a külső környezetben. A szimbolikus modellek domináns szerepét az intellektuális tevékenységben nemcsak tömörségük és kifejezőképességük határozza meg, hanem az is, hogy nincsenek megkötések a tárolásukra használt médiumok típusai tekintetében. Az adathordozó lehet emberi memória, papírlap, digitális fényképezőgép mátrix, digitális hangrögzítő memória vagy valami más. A szimbolikus modellek megépítésének, másolásának, átvitelének, mentésének és felhalmozásának költségei összehasonlíthatatlanul alacsonyabbak, mint a nem szimbolikus modellekhez (például hajó-, épületmodellek stb.) kapcsolódó hasonló költségek. Szimbolikus modellező eszközök nélkül nehéz elképzelni a tudomány, a mérnöki és egyéb tevékenységek fejlődését.

A modellezés fejlődésének korai szakaszában a modellezett objektumok sokfélesége az általánosan elterjedt környezeti objektumokra korlátozódott, és ezen objektumok modelljei fizikaiak voltak. A hangok, gesztusok és a jelentés szimbolikus modellezésének egyéb eszközeinek fejlesztése, amelyet a veszély bejelentésének igénye, a vadásztárgyak és egyéb megfigyelési tárgyak elhelyezése okozott, hozzájárult a megismerés, a kölcsönös megértés és a tanulás mechanizmusainak fejlesztéséhez. Üzenetnyelvek kezdtek kialakulni, beleértve a hang- és gesztusszimbólumokat. A viselkedés (beleértve a sajátját is) modellezésének vágya új kihívásokat támasztott. Feltételezhető, hogy kezdetben ez a vágy a vadászat során, a mindennapi életben, a természeti katasztrófák idején racionális viselkedés tanításával függött össze. Egy bizonyos szakaszban olyan modellező eszközök létrehozásán gondolkodtak, amelyek lehetővé teszik a tárolást, másolást és átvitelt lehetővé tevő modellek készítését.

A műsort kísérő magyarázatok hatékonyságának növelésének vágya a fogalmi apparátus és a beszédmegvalósítás eszközeinek fejlesztéséhez vezetett. A szimbolikus modellek grafikus sémák formájában történő fejlesztése és a beszéd tökéletesítése a beszéd grafikus modelljéhez vezetett. Az írás létrejött. Nemcsak a szimbolikus modellezés fejlődésének fontos állomásává vált, hanem az intellektuális tevékenység fejlesztésének hatékony eszközévé is. Most a modellező objektumok és a köztük lévő kapcsolatok leírása szövegek, diagramok és rajzok kompozícióival ábrázolható. Eszköztár készült a megfigyelések, érvelések és tervek megjelenítésére, szimbolikus modellek formájában, amelyek tárolhatók és továbbíthatók. Aktuálissá váltak a médiák feltalálása, az írási és képalkotási eszközök, színező szerek stb., amelyek a szimbolikus modellező környezet építése felé vezető úton voltak az első feladatok.

A grafikus modellezés fontos állomása a sematikus képek modelljei (a rajzok elődjei) - a tervezés alapjai. A tervezés alatt álló háromdimenziós objektum három kétdimenziós vetületben történő ábrázolása, amelyek az alkatrészek méreteit és megnevezését mutatják, meghatározó szerepet játszott a mérnöki tudomány fejlődésében. Útban a kézzel írott szövegektől, rajzoktól és ábráktól a tipográfiáig és a grafikai modellekig a tervezésben, a hangfelvételtől, fényképezéstől és rádiózástól a moziig és a televízióig, a számítógépektől és a helyi hálózatoktól a globális hálózatig, a virtuális laboratóriumokig és a távoktatásig, a szimbolikus oktatás szerepe. modellek, amelyeket az ember gépekkel hoz létre.

A problémamegoldók produktivitása a szellemi tevékenység produktivitásának kulcsproblémája, amely folyamatosan a feltalálók figyelmének középpontjában áll. Az anyagi tárgyak mennyiségi értékelésének szükségessége régóta ösztönözte a hang-, gesztus-, majd grafikus szimbólumrendszerek feltalálását. Egy darabig a szabállyal sikerült betartani: minden értéknek megvan a maga szimbóluma. A kavicsokkal, pálcákkal és egyéb tárgyakkal történő számolás (objektív számolás) megelőzte a szimbolikus számolás (a mennyiségek grafikus ábrázolásán alapuló) feltalálását. A felhasználandó tárgyak számának növekedésével egyre sürgetőbbé vált a mennyiségek szimbolikus ábrázolása. A "számok" fogalmának kialakulása és a szimbólumok mentésének ötlete a számok modellezésekor a számrendszerek feltalálásához vezetett. Külön említést érdemel a helyzetszámrendszerek ötlete, amelyek közül az egyik (bináris) a XX. kulcsszerepet szántak a digitális programozható gépek feltalálásában és a karaktermodellek digitális kódolásában. Egy szimbólum jelentésének megváltoztatása a szimbólumok sorrendjében elfoglalt pozíciójának megváltoztatásával nagyon termékeny ötlet, amely előrelépést jelentett a számítástechnikai eszközök feltalálásában (az abakusztól a számítógépig).

Eszközök a problémamegoldók termelékenységének növelésére. 1622–33-ban William Otred angol tudós egy változatot javasolt logarléc, amely a diaszabályok prototípusa lett, amelyet a mérnökök és kutatók világszerte több mint 300 éve használnak (mielőtt a személyi számítógépek elérhetővé váltak). 1642-ben B. Pascal, aki megpróbált segíteni apjának az adóbeszedési számításokban, létrehoz egy ötjegyű összeadó eszközt ("Pascaline"). ), fogaskerekek alapján épült. A következő években hat- és nyolcjegyű eszközöket hozott létre, amelyeket decimális számok összeadására és kivonására terveztek. 1672-ben a német tudós G.W. Leibniz digitális mechanikus számológépet hoz létre tizenkét jegyű decimális számok aritmetikai műveleteihez. Ez volt az első számológép, amely minden aritmetikai műveletet végrehajtott. A „Leibniz-keréknek” nevezett mechanizmus az 1970-es évekig. különböző kézi számológépekben reprodukálható. 1821-ben megkezdődött az adagológépek ipari gyártása. 1836–48-ban C. Babbage befejezte egy mechanikus decimális számítógép (általán analitikus motor) projektjét, amely a jövő számítógépeinek mechanikus prototípusának tekinthető. A számítási programot, adatokat és eredményt lyukkártyákra rögzítettük. A program automatikus végrehajtását a vezérlőkészülék biztosította. Az autót nem építették. 1934-ben - 38 K. Zuse létrehozott egy mechanikus bináris számítógépet (szóhossz– 22 bináris számjegy; memória– 64 szó; lebegőpontos műveletek). Kezdetben a program és az adatok kézi bevitele történt. Körülbelül egy évvel később (a tervezés megkezdése után) egy perforált fóliáról készült program és adatok bevitelére szolgáló eszköz, a mechanikus aritmetikai egységet (AU) felváltotta a telefonrelékre épített AU. 1941-ben Zuse az osztrák mérnök, H. Schreier közreműködésével megalkotta a világ első működő, teljesen relé bináris számítógépét programvezérléssel (Z3). 1942-ben Zuse megalkotta a világ első irányító digitális számítógépét (S2), amelyet lövedékes repülőgépek irányítására használtak. A Zuse által végzett munka titkossága miatt eredményeik csak a 2. világháború befejezése után váltak ismertté. A világ első magas szintű programozási nyelvét, a Plankalkül (németül Plankalkül - számítási terv) Zuse készítette 1943-45-ben, 1948-ban adták ki. Az első digitális elektronikus számítógépek, kezdve az amerikai ENIAC számítógéppel [(ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computer - elektronikus numerikus integrátor és számológép); fejlesztés kezdete - 1943, 1946-ban mutatták be a nagyközönségnek], a matematikai számítások automatizálásának eszközeként jöttek létre.

A számítástechnika tudományának megteremtése programozható gépekkel. Mind R. 20. század Megkezdődött a digitális számítógépek gyártása, amelyeket az Egyesült Államokban és Nagy-Britanniában számítógépeknek (számítógépeknek), a Szovjetunióban pedig elektronikus számítógépeknek (számítógépeknek) neveztek. Az 1950-es évek óta Nagy-Britanniában, az 1960-as évektől az USA-ban pedig a programozható gépek segítségével történő számítástechnika tudománya kezdett kifejlődni, amit Computer Science-nek (computer science) neveznek. 1953-ban Cambridge-i Egyetem Számítástechnika szakon program alakult; az USA-ban egy hasonló programot 1962-ben vezettek be a Purdue Egyetemen.

Németországban a számítástechnikát Informatiknak (számítástechnikának) hívták. A Szovjetunióban a programozható gépek felépítésének és alkalmazásának szentelt kutatási és mérnöki területet "számítógépes technológiának" nevezték. 1948 decemberében I. S. Bruk és B. I. Rameev megkapta az első szerzői jogi tanúsítványt a Szovjetunióban egy automatikus digitális gép feltalálásáról. Az 1950-es években létrejött a hazai számítógépek első generációja (elembázis - vákuumcsövek): 1950 - MESM (az első szovjet elektronikus számítógép, amelyet S.A. vezetésével fejlesztettek ki. Lebegyev ); 1952 - M-1, BESM (1953-ig Európa leggyorsabb számítógépe); 1953 - "Nyíl" (az első sorozatgyártású számítógép a Szovjetunióban); 1955- Ural-1 az általános célú digitális számítógépek Ural családjából (B. I. Rameev főtervező).

Az automatizálás módszereinek, eszközeinek fejlesztése. Az 1970-es évektől kezdődően a különböző tevékenységi területeken dolgozó felhasználók számára elérhető számítógépek növekvő elérhetőségével csökken a számítógéppel megoldott matematikai problémák aránya (amelyek eredetileg a matematikai számítások automatizálásának eszközeként jöttek létre), és nő a a nem matematikai problémák (kommunikáció, keresés stb.) aránya. Amikor az 1960-as évek második felében. megkezdődött a képernyős számítógépes terminálok gyártása, megkezdődött a szövegbevitelre, -mentésre és -javításra szolgáló képernyőszerkesztő programok fejlesztése a teljes képernyőn való megjelenítéssel [az egyik első képernyőszerkesztő az O26 volt, amelyet 1967-ben hoztak létre a CDC 6000 sorozatú konzolkezelők számára számítógépek; 1970-ben kifejlesztették a vi-t, a szabványos képernyőszerkesztőt Unix és Linux operációs rendszerek számára]. A képernyőszerkesztők használata nemcsak a programozók termelékenységét növelte, hanem megteremtette az előfeltételeket a tetszőleges objektumok szimbolikus modelljeinek automatizált felépítéséhez szükséges eszközök jelentős változásaihoz is. Ilyen például a képernyőszerkesztők alkalmazása különféle célú szövegek (tudományos cikkek és könyvek, kézikönyvek stb.) formálására már a hetvenes években. lehetővé tette a szöveges információs források létrehozásának termelékenységének jelentős növelését. 1975 júniusában Alan Kay amerikai kutató [a Smalltalk (Smalltalk) objektum-orientált programozási nyelv megalkotója és a személyi számítógép ötletének egyik szerzője] a "Personal Computing" című cikkében (« Személyi számítástechnika» ) ezt írta: „Képzelje el magát egy autonóm tudásgép tulajdonosaként egy hordozható tokban, amelynek mérete és alakja olyan, mint egy közönséges notebook. Hogyan használnád, ha érzékelői jobbak lennének, mint a látásod és a hallásod, és memóriája lehetővé tenné, hogy szükség esetén több ezer oldalnyi referenciaanyagot, verset, levelet, receptet, valamint rajzokat, animációkat, zenét tároljon és kérjen le. , grafika, dinamikus modellek és valami más, amit szeretne létrehozni, emlékezni és megváltoztatni?” . Ez az állítás tükrözte azt a fordulatot, amely addigra a programozható gépek felépítésének és használatának szemléletében végbement: az automatizálási eszközöktől, főként a matematikai számításoktól a különböző tevékenységi körökből származó problémák megoldására szolgáló eszközökig. 1984-ben a Kurzweil Music Systems (KMS), amelyet Raymond Kurzweil amerikai feltaláló készített, elkészítette a világ első digitális zenei szintetizátorát, a Kurzweil 250-et. Ez volt a világ első dedikált számítógépe, amely a billentyűzeten bevitt gesztuskaraktereket zenei hangokká alakította át.

Az információs interakció módszereinek, eszközeinek fejlesztése. 1962-ben J. Licklider és W. Clark amerikai kutatók jelentést tettek közzé az online ember-gép interakcióról. A jelentés indoklást tartalmazott egy globális hálózat, mint infrastrukturális platform kiépítésének célszerűségére, amely hozzáférést biztosít a hálózathoz kapcsolódó számítógépeken tárolt információforrásokhoz. A számítógépes hálózatokban történő üzenetátvitel csomagváltásának elméleti alátámasztását L. Kleinrock amerikai tudós 1961-ben publikált tanulmánya adta.1971-ben R. Tomlinson (USA) feltalálta az e-mailt, 1972-ben ezt a szolgáltatást vezették be. Az internet létrejöttének történetében a kulcsfontosságú esemény V. Cerf és R. Kahn amerikai mérnökök 1973-as feltalálása volt, a TCP átvitelvezérlő protokollt. 1976-ban bemutatták egy hálózati csomag TCP protokollon keresztüli továbbítását. 1983-ban szabványosították a TCP/IP protokollcsaládot. 1984-ben létrehozták a Domain Name System (DNS) rendszert (lásd. Tartomány számítástechnikában). 1988-ban kifejlesztették a chat protokollt [Internet service for real-time text messaging (IRC – Internet Relay Chat)]. 1989-ben megvalósult a Web projekt (lásd. A világháló) fejlesztette ki T. Berners Lee. 2012.06.06 - jelentős nap az internet történetében: jelentős internetszolgáltatók, készülékgyártók számítógépes hálózatokés a webcégek elkezdték használni az IPv6 protokollt (az IPv4 protokollal együtt), gyakorlatilag megoldva az IP-címek szűkösségének problémáját (lásd Internet). Az Internet nagyarányú fejlődését elősegíti, hogy az Internet kiépítésének tudományos-technikai feladataival foglalkozó szakemberek a kezdetektől fogva haladéktalanul cserélnek ötleteket és megoldásokat, kihasználva annak lehetőségeit. Az internet az ember-gép környezet infrastrukturális platformjává vált a problémák megoldására. Kommunikációs infrastruktúraként szolgál Email, web, keresőmotorok, Internetes telefonálás(IP-telefónia) és egyéb internetes szolgáltatások az oktatás, a tudomány, a közgazdaságtan, a közigazgatási és egyéb tevékenységek informatizálása során. Az interneten alapuló elektronikus szolgáltatások különféle kereskedelmi és nem kereskedelmi internetes entitások sikeres működését tették lehetővé: online áruházak, közösségi hálózatok [Facebook (Facebook), VKontakte, Twitter (Twitter) stb.], keresés motorok [Google (Google), Yandex (Yandex) stb.], enciklopédikus webes források [Wikipedia (Wikipedia), Webopedia stb.], elektronikus könyvtárak [World Digital Library (World Digital Library), Scientific Electronic Library eLibrary, stb. ], vállalati és kormányzati információs portálok stb.

A 2000-es évek óta az internetes megoldások száma intenzíven növekszik - „okos ház” (Smart House), „okos energiarendszer” (Smart Grid) stb. Sikeresen fejlődnek a gépek közötti interakció információs technológiáira épülő M2M megoldások (M2M - Machine-to-Machine), amelyek hőmérséklet-érzékelők, villanymérők, vízmérők stb. figyelésére szolgálnak; mozgó objektumok helyének nyomon követése GLONASS és GPS rendszerek alapján (lásd. Műholdas helymeghatározó rendszer); védett objektumokhoz való hozzáférés ellenőrzése stb.

Az informatika hivatalos regisztrációja a Szovjetunióban. Az informatikát hivatalosan 1983-ban formálták a Szovjetunióban, amikor a Szovjetunió Tudományos Akadémia részeként megalakult az Informatikai, Számítástechnikai és Automatizálási Tanszék. Magában foglalta a Szovjetunió Tudományos Akadémia Informatikai Problémái Intézetét, amelyet ugyanabban az évben hoztak létre, valamint a Szovjetunió Tudományos Akadémia Alkalmazott Matematikai Intézetét, a Szovjetunió Tudományos Akadémia Számítástechnikai Központját, az Információátviteli Intézetet. A Szovjetunió Tudományos Akadémia és számos más intézet problémái. Az első szakaszban a tömegszámítástechnikai hardver és szoftver, valamint az ezeken alapuló rendszerek kutatását tekintették főnek. A kapott eredmények alapjául szolgáltak a háztartási személyi számítógépek (PC) családjának létrehozásához, valamint alkalmazásuk tudományos, oktatási és egyéb releváns tevékenységek informatizálására.

Problémák és kilátások

Személyes s-környezet kialakításának módszertani támogatása. Az elkövetkező években az s-környezet fejlesztésének módszertani támogatásának egyik aktuális területe a személyre szabott problémamegoldó rendszerek létrehozása lesz, amelyek hardverét a felhasználó berendezésében helyezik el. A fejlett vezeték nélküli technológiák sebessége már sok internetes szolgáltatásokon alapuló probléma megoldására elegendő. Várhatóan 2025-re a vezeték nélküli kommunikációs technológiák sebessége és elterjedtsége eléri azt a szintet, amelyen a mai vezetékes interfészek egy részét vezeték nélküliek váltják fel. Az internetes szolgáltatások árának csökkenése szintén hozzájárul a felhasználói s-környezet személyre szabását szolgáló technológiák népszerűsítéséhez. Az s-környezet személyre szabásával kapcsolatos aktuális problémák a következők: fejlettebb szimbolikus és kódoló rendszerek létrehozása; Személy által küldött hang- és tapintható üzenetek hardveres-szoftveres konvertálása grafikává, amelyet szövegből, hipertextből, speciális karakterekből és képekből álló kompozíció képvisel; vezeték nélküli interfészek technológiai fejlesztése, egységesítése [elsősorban videó interfészek (kimenet a felhasználó választása szerint: speciális szemüvegre, monitor képernyőre, TV-re vagy más videó kimeneti eszközre)].

A személyes s-környezet felépítésének módszertani támogatását a mesterséges intelligencia területén végzett kutatások eredményeire kell alapozni, amelyek célja nem az emberi intelligencia gépi szimulátora, hanem egy személy által irányított intelligens partner felépítése. A személyes s-környezet kialakítására szolgáló technológiák fejlesztése magában foglalja a távoktatási, interakciós stb. módszertanok fejlesztését.

Cikkek listája

1. Információmérés – betűrendes megközelítés

2. Az információ mérése – értelmes megközelítés

3. Információs folyamatok

4. Információ

5. Kibernetika

6. Információk kódolása

7. Információfeldolgozás

8. Információ átadása

9. Számok ábrázolása

10. Számrendszerek

11. Információtárolás

A számítástechnika tudományának fő vizsgálati tárgyai a információés információs folyamatok. Az informatika, mint önálló tudomány a 20. század közepén alakult ki, de már korábban megjelent a tudományos érdeklődés az információ és a kutatás iránt ezen a területen.

A huszadik század elején a kommunikációs technikai eszközök (telefon, távíró, rádió) aktívan fejlődtek.
Ebben a tekintetben megjelenik a "Kommunikáció elmélete" tudományos irány. Fejlődése a kódoláselméletet és az információelméletet eredményezte, amelyek alapítója C. Shannon amerikai tudós volt. Az információelmélet megoldotta a problémát mérések információ kommunikációs csatornákon továbbítják. Az információ mérésének két módja van: jelentőségteljesés betűrendes.

A kommunikációelmélet által támasztott legfontosabb feladat az adatátviteli csatornák információvesztése elleni küzdelem. A probléma megoldása során elmélet alakult ki kódolás , amelynek keretében olyan információ-megjelenítési módszereket találtak ki, amelyek lehetővé tették az üzenet tartalmának torzítás nélküli továbbítását a címzetthez, még a továbbított kód elvesztése esetén is. Ezek a tudományos eredmények nagy jelentőséggel bírnak még ma is, amikor a technikai kommunikációs csatornákban az információáramlás mennyisége sok nagyságrenddel nőtt.

A modern informatika előfutára a "kibernetika" tudománya volt, amelyet N. Wiener munkái alapítottak az 1940-es évek végén - az 50-es évek elején. A kibernetikában az információ fogalmának elmélyülése történt, az információ helye az élő szervezetekben lévő vezérlőrendszerekben, a társadalmi és technikai rendszerekben meghatározódott. A kibernetika feltárta a programvezérlés alapelveit. Az első számítógépek megjelenésével egyidőben a kibernetika lefektette a tudományos alapokat mind konstruktív fejlesztésükhöz, mind számos alkalmazáshoz.

EVM (számítógép) - automatikus eszköz, amely információs problémák megoldására szolgál információs folyamatok megvalósításával: tárolás, feldolgozás és információ továbbítása. Az információs folyamatok alapelveinek és mintázatainak ismertetése a számítástechnika elméleti alapjaira is utal.

A számítógép nem olyan információtartalommal dolgozik, amelyet csak egy személy képes felfogni, hanem információt reprezentáló adatokkal. Ezért a számítástechnika legfontosabb feladata az információk bemutatása azok feldolgozására alkalmas adatok formájában. Az adatok és a programok bináris formában vannak kódolva. Bármilyen típusú adat feldolgozása a számítógépben bináris számokkal végzett számításokra redukálódik. Ezért nevezik a számítástechnikát digitálisnak is. A számrendszerek fogalma, kb számok ábrázolása a számítógépben a számítástechnika alapfogalmai közé tartoznak.

A „nyelv” fogalma a nyelvészetből származik. Nyelv - ez tárolására és továbbítására használt információ szimbolikus megjelenítésének rendszere. A nyelv fogalma a számítástechnika egyik alapfogalma, hiszen a számítógépben az adatok és a programok is szimbolikus struktúraként jelennek meg. A számítógép és az ember közötti kommunikáció nyelve egyre inkább megközelíti a természetes nyelv formáit.

Az algoritmusok elmélete a számítástechnika alapvető alapjaihoz tartozik. koncepció algoritmus be az „Információfeldolgozás” című cikkben. Ezt a témát az enciklopédia ötödik része részletesen tárgyalja.

1. Információmérés. ABC megközelítés

A méréshez alfabetikus megközelítést alkalmazunk információ mennyiségét valamely ábécé karaktersorozataként ábrázolt szövegben. Ez a megközelítés nem kapcsolódik a szöveg tartalmához. Az információ mennyiségét ebben az esetben ún a szöveg információs mennyisége, amely arányos a szöveg méretével – a szöveget alkotó karakterek számával. Néha ezt az információmérési megközelítést volumetrikus megközelítésnek nevezik.

A szöveg minden karaktere bizonyos mennyiségű információt hordoz. Neveztetik szimbólum információ súlya. Ezért a szöveg információmennyisége megegyezik a szöveget alkotó összes karakter információs súlyának összegével.

Itt azt feltételezzük, hogy a szöveg egy egymást követő számozott karaktersorozat. Az (1) képletben én 1 a szöveg első karakterének információs súlyát jelöli, én 2 - a szöveg második karakterének információs súlya stb.; K- szövegméret, pl. a szöveg teljes karakterszáma.

A szövegíráshoz használt különböző karakterek teljes halmazát ún betűrendben. Az ábécé mérete egy egész szám, az úgynevezett az ábécé ereje. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az ábécé nem csak egy bizonyos nyelv betűit tartalmazza, hanem minden más, a szövegben használható karaktert: számokat, írásjeleket, különféle zárójeleket, szóközöket stb.

A szimbólumok információs súlyának meghatározása két közelítéssel történhet:

1) a szöveg bármely karakterének azonos valószínűségének (azonos előfordulási gyakoriságának) feltételezésével;

2) figyelembe véve a különböző karakterek eltérő valószínűségét (eltérő előfordulási gyakoriságát) a szövegben.

A karakterek egyenlő valószínűségének közelítése egy szövegben

Ha feltételezzük, hogy bármely szövegben az ábécé összes karaktere azonos gyakorisággal jelenik meg, akkor az összes karakter információs súlya azonos lesz. Hadd N- az ábécé ereje. Ekkor bármely karakter aránya a szövegben 1/ N szövegrész. A valószínűség definíciója szerint (vö. „Az információ mérése. Tartalmi megközelítés”) ez az érték egyenlő egy karakter előfordulásának valószínűségével a szöveg minden helyén:

K. Shannon képlete szerint (lásd. „Az információ mérése. Tartalmi megközelítés”), a szimbólum által hordozott információ mennyiségét a következőképpen számítjuk ki:

i = log2(1/ p) = log2 N(bit) (2)

Ezért a szimbólum információs súlya ( én) és az ábécé kardinalitása ( N) a Hartley-formulával kapcsolódnak egymáshoz (lásd Információ mérése. Tartalmi megközelítés” )

2 én = N.

Egy karakter információs súlyának ismeretében ( én) és a szöveg mérete, karakterek számában kifejezve ( K), a következő képlet segítségével számíthatja ki a szöveg információmennyiségét:

i= K · én (3)

Ez a képlet az (1) képlet egy speciális változata, abban az esetben, ha minden szimbólumnak azonos az információs súlya.

A (2) képletből következik, hogy at N= 2 (bináris ábécé) egy karakter információs súlya 1 bit.

Az információmérés alfabetikus megközelítése szempontjából 1 bit -a bináris ábécé egy karakterének információs súlya.

Az információ nagyobb egysége az byte.

1 bájt -egy 256 hatványú ábécé karakterének információs súlya.

Mivel 256 \u003d 2 8, akkor a bit és a bájt közötti kapcsolat a Hartley-képletből következik:

2 én = 256 = 2 8

Innen: én= 8 bit = 1 bájt

A számítógépen tárolt és feldolgozott szövegek ábrázolására leggyakrabban 256 karakteres ábécét használnak. Következésképpen,
Az ilyen szöveg 1 karaktere 1 bájtot "súlyoz".

A biten és bájton kívül nagyobb mértékegységeket is használnak az információ mérésére:

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

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

1 GB (gigabájt) = 2 10 MB = 1024 MB.

A karakterek szövegbeli előfordulási valószínűségének közelítése

Ez a közelítés figyelembe veszi, hogy egy valós szövegben különböző karakterek eltérő gyakorisággal fordulnak elő. Ebből következik, hogy a különböző karakterek megjelenésének valószínűsége a szöveg egy bizonyos helyén eltérő, és ezért eltérő az információs súlyuk is.

Az orosz szövegek statisztikai elemzése azt mutatja, hogy az „o” betű gyakorisága 0,09. Ez azt jelenti, hogy 100 karakterenként átlagosan 9 alkalommal fordul elő az „o” betű. Ugyanez a szám jelzi annak valószínűségét, hogy az „o” betű megjelenjen a szöveg bizonyos helyén: p o = 0,09. Ebből következik, hogy az „o” betű információs súlya az orosz szövegben egyenlő:

A szövegekben a legritkább betű az „f” betű. Frekvenciája 0,002. Innen:

Ebből kvalitatív következtetés következik: a ritka betűk információs súlya nagyobb, mint a gyakran előforduló betűké.

Hogyan számoljuk ki a szöveg információmennyiségét, figyelembe véve az ábécé szimbólumainak eltérő információs súlyát? Ez a következő képlet szerint történik:

Itt N- az ábécé mérete (ereje); nj- a karakterszám ismétlődéseinek száma j a szövegben; i j- a szimbólumszám információs súlya j.

ABC-szemléletű megközelítés az iskolaalapítás informatika kurzusában

Az általános iskola informatika szakán az információmérés alfabetikus megközelítésével való megismerkedés a tanulók körében leggyakrabban az információ számítógépes reprezentációja keretében történik. A fő állítás így hangzik:

Az információ mennyiségét annak a bináris kódnak a méretével mérik, amellyel ezt az információt reprezentálják.

Mivel a számítógép memóriájában bármilyen információ bináris kód formájában jelenik meg, ez a meghatározás univerzális. Szimbolikus, numerikus, grafikus és hangos információkra érvényes.

Egy karakter ( kisülés)bináris kód hordozza 1egy kis információ.

Az informatikai alaptanfolyamon a szöveg információmennyiségének mérési módszerének ismertetésekor ez a kérdés a következő fogalomsoron keresztül derül ki: ábécé-karakter bináris kód mérete-a szöveg információs mennyisége.

Az érvelés logikája a konkrét példáktól az általános szabály megszerzéséig bontakozik ki. Legyen csak 4 karakter valamelyik nyelv ábécéjében. Jelöljük őket:, , , . Ezek a karakterek négy kétjegyű bináris kóddal kódolhatók: - 00, - 01, - 10, - 11. Itt minden 2 2 = 4 karakterből álló elhelyezési lehetőség használatos, amelyek száma 2 2 = 4. A 4 karakterből álló ábécé két bitnek felel meg.

A következő speciális eset egy 8 karakterből álló ábécé, amelynek minden karaktere 3 bites bináris kóddal kódolható, hiszen két karakter elhelyezésének száma 3-as csoportokban 2 3 = 8. Ezért az információs súly egy 8 karakteres ábécé karaktere 3 bites. Stb.

Egyes példákat általánosítva egy általános szabályt kapunk: használ b- bites bináris kóddal kódolhat egy ábécét, amelyből áll N = 2 b- szimbólumok.

1. példa A szöveg írásához csak az orosz ábécé kisbetűit használjuk, a szavak elválasztására pedig szóközt. Mekkora egy 2000 karakterből álló szöveg (egy nyomtatott oldal) információtartalma?

Megoldás. Az orosz ábécében 33 betű van. Két betűvel csökkentve (például „ё” és „й”), és beírva egy szóköz karaktert, nagyon kényelmes számú karaktert kapunk - 32. A karakterek egyenlő valószínűségének közelítésével felírjuk a Hartley-képletet:

2én= 32 = 2 5

Innen: én= 5 bit - az orosz ábécé egyes karaktereinek információs súlya. Ekkor a teljes szöveg információmennyisége egyenlő:

I = 2000 5 = 10 000 bit

Példa 2. Számítsa ki egy 2000 karakteres szöveg információmennyiségét, amelynek rekordjában a 256 karakteres szövegek számítógépes megjelenítésének ábécéjét használjuk!

Megoldás. Ebben az ábécében az egyes karakterek információs súlya 1 bájt (8 bit). Ezért a szöveg információs térfogata 2000 bájt.

A témával kapcsolatos gyakorlati feladatok során fontos a tanulók készségeinek fejlesztése az információmennyiség különböző mértékegységekre történő konvertálásában: bitek - bájtok - kilobájtok - megabájtok - gigabájtok. Ha átszámoljuk a 2. példa szövegének információmennyiségét kilobájtokra, a következőt kapjuk:

2000 bájt = 2000/1024 1,9531 KB

3. példa Egy 2048 karaktert tartalmazó üzenet térfogata 1/512 megabájt volt. Mekkora az ábécé, amellyel az üzenetet írják?

Megoldás. Fordítsuk le az üzenet információmennyiségét megabájtokról bitekre. Ehhez ezt az értéket kétszer megszorozzuk 1024-gyel (bájtokat kapunk), egyszer pedig 8-cal:

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

Mivel ezt az információmennyiséget 1024 karakter hordozza Nak nek), akkor egy karakter a következőket jelenti:

i = én/K= 16 384/1024 = 16 bit.

Ebből következik, hogy a használt ábécé mérete (hatékonysága) 2 16 = 65 536 karakter.

Volumetrikus megközelítés középiskolai számítástechnika tantárgy keretében

A 10–11. évfolyamon az informatika alapfokú általános műveltségi szintjén tanuló tanulók az információmérés volumetrikus megközelítésével kapcsolatos ismereteiket a fent leírtakkal azonos szinten hagyhatják, i. a bináris számítógépes kód mennyiségével összefüggésben.

A számítástechnika profilszintű tanulmányozása során a volumetrikus megközelítést általánosabb matematikai pozíciókból kell szemlélni, a szövegben szereplő karakterek gyakoriságáról, a valószínűségekről, valamint a valószínűségek és a szimbólumok információs súlyai ​​közötti kapcsolatokról alkotott elképzeléseket felhasználva.

Ezeknek a kérdéseknek az ismerete fontos az egységes és a nem egységes bináris kódolás használatában mutatkozó különbségek mélyebb megértéséhez (lásd. „Információs kódolás”), hogy megértsen néhány adattömörítési technikát (lásd. "Adattömörítés") és kriptográfiai algoritmusok (lásd "kriptográfia" ).

4. példa: A MUMU törzs ábécéjében csak 4 betű (A, U, M, K), egy írásjel (pont) és egy szóköz van a szavak elválasztására. Kiszámítások szerint a népszerű "Mumuka" regény mindössze 10 000 karaktert tartalmaz, ebből: A betűk - 4000, U betűk - 1000, M betűk - 2000, K betűk - 1500, pontok - 500, szóközök - 1000. Mennyi információt tartalmaz könyv?

Megoldás. Mivel a könyv terjedelme meglehetősen nagy, feltételezhető, hogy az ábécé egyes szimbólumainak az abból számított előfordulási gyakorisága a szövegben jellemző bármely MUMU nyelvű szövegre. Számítsuk ki az egyes karakterek előfordulási gyakoriságát a könyv teljes szövegében (azaz a valószínűséget) és a karakterek információs súlyát

A könyvben lévő információ teljes mennyiségét az egyes szimbólumok információs súlyának és a szimbólumnak a könyvben történő ismétlődéseinek szorzataként számítják ki:

2. Információmérés. Tartalmi megközelítés

1) egy személy üzenetet kap valamilyen eseményről; míg előre ismert a tudás bizonytalansága személy a várható eseményről. Az ismeretek bizonytalansága kifejezhető vagy az esemény lehetséges változatainak számával, vagy az esemény várható változatainak valószínűségével;

2) az üzenet fogadása következtében megszűnik a tudás bizonytalansága: bizonyos számú lehetőség közül egyet választottak;

3) a képlet kiszámítja a fogadott üzenetben lévő információ mennyiségét bitben kifejezve.

Az információ mennyiségének kiszámításához használt képlet helyzettől függ, amely két lehet:

1. Az esemény minden lehetséges változata egyformán valószínű. Számuk véges és egyenlő N.

2. Valószínűségek ( p) az esemény lehetséges változatai eltérőek, és előre ismertek:

(p i ), i = 1.. N. Itt van még N- az esemény lehetséges változatainak száma.

Hihetetlen események. Ha jelöli én az üzenetben található információ mennyisége, hogy az egyik N kiegyenlíthető eseményeket, majd a mennyiségeket énés N A Hartley-képlet kapcsolja össze:

2én=N (1)

Érték én bitben mérve. Ebből következik a következtetés:

1 bit az üzenetben lévő információ mennyisége két egyformán valószínű esemény egyikéről.

A Hartley-képlet egy exponenciális egyenlet. Ha egy én egy ismeretlen mennyiség, akkor az (1) egyenlet megoldása a következő lesz:

i = log 2 N (2)

Az (1) és (2) képlet megegyezik egymással. A szakirodalomban néha a Hartley-képletet (2)-nek nevezik.

Példa 1. Mennyi információt tartalmaz az üzenet, hogy a pikk dámát egy pakliból vették?

32 kártya van egy pakliban. Egy megkevert pakliban bármely kártya elvesztése valószínű esemény. Ha egy én- az üzenetben szereplő információ mennyisége, hogy egy adott kártya leesett (például a pikk-dáma), majd a Hartley-egyenletből:

2 én = 32 = 2 5

Innen: én= 5 bit.

2. példa Mennyi információt tartalmaz az üzenet a 3-as számú arc dobásáról egy hatoldalú kockán?

Bármely arc elvesztését ugyanilyen valószínű eseménynek tekintve felírjuk a Hartley-képletet: 2 én= 6. Ezért: én= log 2 6 = 2,58496 bit.

Valószínűtlen események (valószínűségi megközelítés)

Ha valamilyen esemény valószínűsége az p, a én(bit) az üzenetben lévő információ mennyisége arról, hogy ez az esemény megtörtént, akkor ezek az értékek a következő képlettel kapcsolódnak össze:

2 én = 1/p (3)

A (3) exponenciális egyenlet megoldása arra vonatkozóan én, kapunk:

i = log 2 (1/ p) (4)

A (4) képletet K. Shannon javasolta, ezért Shannon-képletnek nevezik.

Az üzenetben lévő információ mennyisége és tartalma közötti kapcsolat tárgyalása különböző mélységszinteken történhet.

Minőségi megközelítés

Minőségi megközelítés, amely a számítástechnika alapszak propedeutika szintjén (5–7. évfolyam) vagy alapszakon (8–9. osztály) használható.

Ezen a tanulmányi szinten a következő fogalomláncot tárgyalják: információ - üzenet - az üzenet informativitása.

eredeti csomag: információ- ezt az emberek tudását kapják különféle üzenetekből. A következő kérdés: mi az üzenet? Üzenet- ez egy információáramlás (adatfolyam), amely az információ továbbítása során eljut az azt fogadó alanyhoz. Az üzenet egyszerre a beszéd, amit hallgatunk (rádióüzenet, egy tanári magyarázat), és az általunk észlelt vizuális képek (film a tévében, közlekedési lámpa), és az olvasott könyv szövege stb.

kérdés arról tájékoztató üzenet Beszélnem kell a tanár és a diákok által felkínált példákkal. Szabály: tájékoztatóhívjuküzenet, ami feltölti az emberi tudást, i.e. információkat hordoz számára. Különböző emberek számára ugyanaz az üzenet informatív jellegét tekintve eltérő lehet. Ha az információ „régi”, pl. egy személy ezt már tudja, vagy az üzenet tartalma nem világos az ember számára, akkor ez az üzenet számára nem tájékoztató jellegű. Informatív az az üzenet, amely tartalmaz új és érthető intelligencia.

Példák nem tájékoztató jellegű üzenetekre egy 8. osztályos tanuló számára:

1) „Franciaország fővárosa – Párizs” (nem új);

2) „A kolloidkémia nagyfokú fragmentáltságú rendszerek diszperziós állapotait vizsgálja” (nem világos).

Példa egy tájékoztató üzenetre (azoknak, akik ezt nem tudták): „Az Eiffel-torony magassága 300 méter, tömege pedig 9000 tonna.”

Az „üzenet informatív tartalma” fogalmának bevezetése az első megközelítés az információmérés tartalmi koncepción belüli vizsgálatához. Ha az üzenet egy személy számára nem tájékoztató jellegű, akkor a benne lévő információ mennyisége az adott személy szempontjából nullával egyenlő. A tájékoztató üzenetben lévő információ mennyisége nagyobb, mint nulla.

Kvantitatív megközelítés az egyenlő valószínűségi közelítésben

Ezt a szemléletet akár az alapiskola alapszak emelt szintű változatában, akár a 10–11. évfolyamos informatika alapfokon tanulva tanulhatjuk meg.

A következő fogalomláncot vizsgáljuk: kiegyensúlyozott események - tudásbizonytalanság - bit mint információegység - Hartley képlete - az N exponenciális egyenletének megoldása kettő egész hatványával.

A koncepció feltárása kiegyenlítettség, a gyermekek intuitív ábrázolására kell építeni, példákkal alátámasztva. Az események egyformán valószínűekha egyiküknek sincs előnye a többiekkel szemben.

Miután bevezettük a bit fentebb megadott definícióját, általánosítani kell:

A tudás bizonytalanságát 2-szeresére csökkentő üzenet hordoz 1 bitinformáció.

Ezt a definíciót példák támasztják alá a négyből egy eseményről (2 bit), a nyolcból (3 bit) és így tovább vonatkozó üzenetekről.

Ezen a szinten nem lehet megvitatni az értékek opcióit N, nem egyenlő kettő egész hatványával, hogy ne kelljen szembenézni a matematika során még nem vizsgált logaritmusszámítási problémával. Ha a gyerekeknek kérdéseik vannak, például: „Mennyi információt hordoz az üzenet a hatoldalú kockadobás eredményéről”, akkor a magyarázat a következőképpen szerkeszthető. Hartley egyenletéből: 2 én= 6. 2 2 óta< 6 < 2 3 , следовательно, 2 < én < 3. Затем сообщить более точное значение (с точностью до пяти знаков после запятой), что én= 2,58496 bit. Megjegyzendő, hogy ezzel a megközelítéssel az információ mennyisége tört értékként is kifejezhető.

Valószínűségi megközelítés az információ mérésére

10–11. évfolyamon tanulható szakirányú közismereti képzés keretében, vagy az informatika matematikai alapjairól választható tantárgy keretében. Itt kell bevezetni a valószínűség matematikailag helyes definícióját. Emellett ismernie kell a logaritmusfüggvényt és tulajdonságait, tudnia kell exponenciális egyenleteket megoldani.

A valószínűség fogalmának bevezetésekor jelenteni kell, hogy egy esemény valószínűsége olyan érték, amely nullától egyig vehet fel értékeket. Egy lehetetlen esemény valószínűsége nulla(például: „holnap nem kel fel a nap a horizont fölé”), egy bizonyos esemény valószínűsége egyenlő eggyel(például: „Holnap felkel a nap a horizonton”).

A következő rendelkezés: valamilyen esemény valószínűségét többszörös megfigyeléssel (mérés, teszt) határozzák meg. Az ilyen méréseket statisztikainak nevezzük. És minél több mérést végeznek, annál pontosabban határozzák meg egy esemény valószínűségét.

A valószínűség matematikai meghatározása a következő: valószínűségegyenlő az eseményt előnyben részesítő kimenetelek számának az azonosan lehetséges kimenetelek számához viszonyított arányával.

3. példa: Két buszjárat áll meg egy buszmegállóban: az 5-ös és a 7-es. A tanuló azt a feladatot kapja: határozza meg, hogy mennyi információt tartalmaz az üzenet, hogy az 5-ös busz megközelítette a megállót, és mennyi információ benne van az üzenetben, hogy az 5-ös busz megközelítette a 7-et.

A hallgató végezte a kutatást. Az egész munkanap során úgy számolt, hogy a buszok 100-szor közelítették meg a megállót. Ebből az 5-ös autóbusz 25-ször, a 7-es pedig 75-ször közeledett. Feltételezve, hogy más napokon is azonos gyakorisággal közlekednek a buszok, a tanuló kiszámította, hogy a megállóhelyen mekkora a valószínűsége annak, hogy az 5-ös busz: p 5 = 25/100 = 1/4, és a 7-es busz valószínűsége: p 7 = 75/100 = 3/4.

Ezért az 5-ös buszról szóló üzenetben a következő információmennyiség: én 5 = log 2 4 = 2 bit. A 7-es buszról szóló üzenetben a következő információ található:

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

Figyelje meg a következő minőségi kimenetet: minél kisebb a valószínűsége egy eseménynek, annál nagyobb az információ mennyisége az arról szóló üzenetben. Egy bizonyos eseményre vonatkozó információ mennyisége nulla. Például a „Holnap reggel eljön” üzenet megbízható, és annak valószínűsége eggyel egyenlő. A (3) képletből az következik: 2 én= 1/1 = 1. Ezért én= 0 bit.

Hartley (1) képlete a (3) képlet speciális esete. Ha van N egyformán valószínű események (érme, kockadobás eredménye stb.), akkor az egyes lehetséges változatok valószínűsége egyenlő p = 1/N. A (3)-ba behelyettesítve ismét megkapjuk a Hartley-képletet: 2 én = N. Ha a 3. példában az 5-ös és a 7-es busz 50-szer 100-szor áll meg, akkor mindegyik megjelenésének valószínűsége 1/2 lenne. Ezért az üzenetben szereplő információ mennyisége az egyes buszok érkezéséről a én= log 2 2 = 1 bit. Elérkeztünk a két egyformán valószínű esemény egyikéről szóló üzenet információtartalmának jól ismert változatához.

4. példa Tekintsük a buszprobléma egy másik változatát. Megállóhelyen állnak meg az 5-ös és a 7-es autóbuszok Az üzenet, hogy az 5-ös busz megközelítette a megállót, 4 bites információt hordoz. Kétszer kisebb annak a valószínűsége, hogy a 7-es busz megjelenik a megállóhelyen, mint az 5-ös busz Hány bitet tartalmaz a megállóhelyen megjelenő 7-es buszról szóló üzenet?

A probléma feltételét a következő formában írjuk le:

i 5 = 4 bit, p 5 = 2 p 7

Emlékezzünk vissza a valószínűség és az információ mennyisége közötti összefüggésre: 2 én = 1/p

Innen: p = 2 –én

A probléma feltételéből egyenlőségbe behelyettesítve a következőket kapjuk:

A kapott eredményből a következtetés következik: egy esemény valószínűségének 2-szeres csökkenése 1 bittel növeli a róla szóló üzenet információtartalmát. Az ellentétes szabály is nyilvánvaló: egy esemény valószínűségének kétszeres növekedése 1 bittel csökkenti a róla szóló üzenet információtartalmát. E szabályok ismeretében az előző probléma „elmében” megoldható lenne.

3. Információs folyamatok

Az informatika tudományának vizsgálati tárgya az információés információs folyamatok. Mivel az információnak nincs egységes, általánosan elfogadott definíciója (vö. "Információ"), nincs egységes az „információs folyamatok” fogalmának értelmezése sem.

Közelítsük meg e fogalom megértését terminológiai oldalról. Szó folyamat jelentése valami időben bekövetkező esemény: peres eljárás, gyártási folyamat, oktatási folyamat, élő szervezet növekedési folyamata, olajfinomítási folyamat, üzemanyag égetési folyamat, űrhajó repülési folyamata stb. Minden folyamat kapcsolódik néhányhoz akciókat az ember, a természeti erők, a technikai eszközök által végzett, valamint ezek kölcsönhatása miatt.

Minden folyamatnak van befolyás tárgya Kulcsszavak: vádlott, diákok, olaj, üzemanyag, űrhajó. Ha a folyamat egy személy céltudatos tevékenységéhez kapcsolódik, akkor az ilyen személy nevezhető folyamat végrehajtója: bíró, tanár, űrhajós. Ha a folyamatot automata eszköz segítségével hajtják végre, akkor ez a folyamat végrehajtója: vegyi reaktor, automata űrállomás.

Nyilvánvalóan az információs folyamatokban a befolyásolás tárgya az információ. A tankönyvben S.A. Beshenkova, E.A. Rakitina a következő definíciót adja: „A legáltalánosabb formában az információs folyamatot az információn (adatok, információk, tények, ötletek, hipotézisek, elméletek stb. formájában) végrehajtott, egymást követő műveletek (műveletek) összességeként határozzák meg. bármilyen eredmény (eredmény) elérése érdekében. célok)".

Az „információs folyamatok” fogalmának további elemzése az információ fogalmának megközelítésétől, a „Mi az információ?” kérdésre adott választól függ. Ha elfogadja jelző nézőpont az információval kapcsolatban (vö. "Információ"), akkor fel kell ismerni, hogy az információs folyamatok az élő és az élettelen természetben egyaránt előfordulnak. Például a Föld és a Nap, az elektronok és az atommag, az óceán és a légkör közötti fizikai kölcsönhatás eredményeként. A pozícióból funkcionális fogalmi információs folyamatok az élő szervezetekben (növényekben, állatokban) és azok kölcsönhatásában fordulnak elő.

TÓL TŐL antropocentrikus nézőpontból az információs folyamatok végrehajtója egy személy. Az információs folyamatok az emberi tudat (gondolkodás, értelem) függvényei. Az ember ezeket önállóan, valamint az általa létrehozott információs tevékenység eszközeivel is végrehajthatja.

Az ember bármely, tetszőlegesen összetett információs tevékenysége három fő információval végzett művelettípusra redukálódik: mentés, fogadás / továbbítás, feldolgozás. Általában a „vétel-adás” helyett egyszerűen csak „átvitelt” mondanak, és ezt a folyamatot kétirányúnak tekintik: átvitel a forrástól a vevőig (a „szállítás” szinonimája).

Az információs folyamatok fő típusai az információk tárolása, továbbítása és feldolgozása.

Ezeknek a műveleteknek az információkkal történő végrehajtása annak adat formájában történő megjelenítéséhez kapcsolódik. Az emberi információs tevékenység mindenféle eszközét (például: papír és toll, technikai kommunikációs csatornák, számítástechnikai eszközök stb.) felhasználják a tárolásra, feldolgozásra és továbbításra. adat.

Ha bármely olyan szervezet (vállalkozás személyzeti osztálya, számvitel, tudományos laboratórium) tevékenységét elemezzük, amely „régi módon”, számítógép használata nélkül dolgozik információkkal, akkor háromféle eszköz szükséges annak biztosításához. tevékenységek:

Papír és íróeszközök (tollak, írógépek, rajzeszközök) információk rögzítésére tárolás céljából;

Kommunikációs eszközök (futárok, telefonok, posta) információk fogadására és továbbítására;

Számítástechnikai eszközök (számlák, számológépek) információfeldolgozáshoz.

Napjainkban az összes ilyen jellegű információs tevékenység számítástechnikával történik: az adatokat digitális adathordozón tárolják, az átvitel e-mail és egyéb számítógépes hálózati szolgáltatások segítségével történik, a számításokat és az egyéb feldolgozásokat számítógépen végzik.

A számítógép fő eszközeinek összetételét pontosan az határozza meg, hogy a számítógépet arra tervezték, hogy végrehajtsa tárolás, feldolgozásés adatátvitel. Ehhez memóriát, processzort, belső csatornákat és külső bemeneti / kimeneti eszközöket tartalmaz (lásd. "Egy számítógép").

Az emberi elmében előforduló információkkal való munka és a számítógépes rendszerekben előforduló adatokkal való munka folyamatainak terminológiai elkülönítése érdekében A.Ya. Friedland azt javasolja, hogy másként nevezzék őket: az első információs folyamatok, a második - információs folyamatok.

Az információs folyamatok értelmezésének egy másik megközelítését a kibernetika kínálja. Az információs folyamatok különböző irányítási rendszerekben játszódnak le, amelyek a vadon élő állatokban, az emberi szervezetben, a társadalmi rendszerekben, a technikai rendszerekben (beleértve a számítógépet is) játszódnak le. Például a kibernetikai megközelítést a neurofiziológiában alkalmazzák (vö. "Információ"), ahol az állat és az ember szervezetében zajló, eszméletlen szinten lezajló élettani folyamatok kezelése információs folyamatnak minősül. Neuronokban (agysejtekben) tartottaés feldolgozott az információ az idegrostok mentén halad adás információ elektrokémiai jellegű jelek formájában. A genetika megállapította, hogy az örökletes információ tartotta az élő sejtek magját alkotó DNS-molekulákban. Meghatározza a szervezet fejlődésének programját (azaz irányítja ezt a folyamatot), amely tudattalan szinten valósul meg.

Így a kibernetikus értelmezésben az információs folyamatok a különböző jellegű jelek, kódok formájában megjelenő információk tárolására, továbbítására és feldolgozására redukálódnak.

A számítástechnika iskolai tanulmányozásának bármely szakaszában az információs folyamatokkal kapcsolatos elképzelések rendszerező módszertani funkciót töltenek be. A számítógép eszközének tanulmányozása során a tanulóknak világosan meg kell érteniük, hogy milyen eszközöket használnak az adatok tárolására, feldolgozására és átvitelére. A programozás tanulása során a hallgatóknak figyelniük kell arra, hogy a program a számítógép memóriájában tárolt adatokkal működjön (mint maga a program), hogy a programparancsok határozzák meg a processzor adatfeldolgozási műveleteit és a bemeneti-kimeneti eszközök működését. adatok fogadására és továbbítására. Az információs technológiák elsajátítása során figyelni kell arra, hogy ezek a technológiák is az információ tárolására, feldolgozására és továbbítására irányulnak.

Lásd a cikkeket " Adattárolás”, “Adatfeldolgozás”, “Információ átadása” 2.

4. Információ

Az „információ” kifejezés eredete

Az "információ" szó a latinból származik információ, ami lefordítva: tisztázás, bemutatás. A magyarázó szótárban V.I. A Dahl-nél nem szerepel az "információ" szó. Az "információ" kifejezést a huszadik század közepétől kezdték használni az orosz beszédben.

Az információ fogalma a legnagyobb mértékben két tudományos területnek köszönheti elterjedését: kommunikációelméletés kibernetika. A kommunikációelmélet fejlődésének eredménye az volt információelmélet Claude Shannon alapította. K. Shannon azonban nem adott definíciót az információra, egyúttal meghatározó információ mennyiségét. Az információelmélet az információmérés problémájának megoldására irányul.

A tudományban kibernetika Wiener Norbert alapította, az információ fogalma központi szerepet játszik (vö. "Kibernetika" 2). Általánosan elfogadott, hogy N. Wiener volt az, aki bevezette az információ fogalmát a tudományos használatba. Ennek ellenére N. Wiener első kibernetikáról szóló könyvében nem határozza meg az információt. " Az információ információ, nem anyag vagy energia” – írta Wiener. Így az információ fogalma egyrészt szemben áll az anyag és az energia fogalmával, másrészt általánosságuk és fundamentálisságukat tekintve ezekkel a fogalmakkal egy szintre kerül. Ennélfogva legalább világos, hogy az információ olyasmi, ami nem tulajdonítható sem anyagnak, sem energiának.

Információk a filozófiában

A filozófia tudománya az információ megértésével, mint alapvető fogalommal foglalkozik. Az egyik filozófiai felfogás szerint az információ mindennek a tulajdonsága, a világ összes anyagi tárgya. Az információnak ezt a fogalmát ún jelző (az információ minden anyagi tárgy attribútuma). Az információ a világban az Univerzummal együtt keletkezett. Ebben az értelemben az információ bármely anyagi rendszer rendezettségének, strukturáltságának mértéke. A világ fejlődési folyamatai az „Ősrobbanás” utáni kezdeti káosztól a szervetlen rendszerek, majd a szerves (élő) rendszerek kialakulásáig az információtartalom növekedésével járnak. Ez a tartalom objektív, független az emberi tudattól. Egy darab szén információkat tartalmaz az ókorban történt eseményekről. Ezt az információt azonban csak egy érdeklődő elme tudja kinyerni.

Az információ egy másik filozófiai fogalma az ún funkcionális. A funkcionális megközelítés szerint Az információ az élet megjelenésével együtt jelent meg, mivel az összetett önszerveződő rendszerek működéséhez kapcsolódik, amelyek magukban foglalják az élő szervezeteket és az emberi társadalmat. Mondhatod ezt is: az információ csak az élő természetben rejlő tulajdonság. Ez az egyik lényeges tulajdonság, amely a természetben elválasztja az élőket az élettelenektől.

Az információ harmadik filozófiai fogalma az antropocentrikus, amely szerint információ csak az emberi tudatban, az emberi érzékelésben létezik. Az információs tevékenység csak az ember velejárója, a társadalmi rendszerekben fordul elő. Az információs technológia létrehozásával az ember eszközöket hoz létre információs tevékenységéhez.

Elmondhatjuk, hogy az „információ” fogalmának használata a mindennapi életben antropocentrikus kontextusban történik. Bármelyikünk számára természetes, hogy az információkat emberek közötti üzenetként érzékeljük. Például a tömegmédia - a tömegmédiát arra tervezték, hogy üzeneteket, híreket terjesszen a lakosság körében.

Információk a biológiában

A 20. században az információ fogalma mindenhol áthatja a tudományt. Az élő természet információs folyamatait a biológia vizsgálja. A neurofiziológia (biológia részleg) az állatok és az emberek idegi tevékenységének mechanizmusait vizsgálja. Ez a tudomány modellt épít a testben előforduló információs folyamatokra. A kívülről érkező információk elektrokémiai jellegű jelekké alakulnak, melyek az érzékszervekből az idegrostok mentén továbbítják az agy neuronjaiba (idegsejtjeibe). Az agy a vezérlő információkat azonos jellegű jelek formájában továbbítja az izomszöveteknek, így irányítja a mozgásszerveket. A leírt mechanizmus jó összhangban van N. Wiener kibernetikai modelljével (lásd. "Kibernetika" 2).

Egy másik biológiai tudományban - a genetikában - az élő szervezetek (növények, állatok) sejtmagjaiban jelen lévő DNS-molekulák szerkezetébe ágyazott örökletes információ fogalmát használják. A genetika bebizonyította, hogy ez a struktúra egyfajta kód, amely meghatározza az egész szervezet működését: növekedését, fejlődését, patológiáit stb. A DNS-molekulákon keresztül az öröklődő információk nemzedékről nemzedékre továbbadódnak.

Az alapiskolában informatikát tanulva (alapszakon) nem szabad belemélyedni az információ-meghatározás problémájának összetettségébe. Az információ fogalmát értelmes kontextusban adjuk meg:

Információ - ez a jelentése, tartalma azoknak az üzeneteknek, amelyeket az ember érzékszervein keresztül kap a külvilágtól.

Az információ fogalma a láncon keresztül tárul fel:

üzenet - jelentés - információ - tudás

Az ember az üzeneteket érzékszervei segítségével észleli (leginkább látás és hallás útján). Ha az ember megérti jelentéseüzenetbe zárva, akkor azt mondhatjuk, hogy ez az üzenet egy embert hordoz információ. Például egy ismeretlen nyelvű üzenet nem tartalmaz információt az adott személy számára, de egy anyanyelvű üzenet érthető, ezért informatív. Az észlelt és a memóriában tárolt információ feltöltődik tudás személy. A miénk tudás- ez egy rendszerezett (kapcsolódó) információ az emlékezetünkben.

Az információ fogalmának értelmes megközelítésből való feltárásakor a gyerekek információval kapcsolatos intuitív elképzeléseiből kell kiindulni. A beszélgetést célszerű párbeszéd formájában lefolytatni, olyan kérdéseket feltenni a tanulóknak, amelyekre képesek megválaszolni. A kérdéseket például a következő sorrendben lehet feltenni.

Mondja el nekünk, honnan szerzi az információkat?

Valószínűleg vissza fog hallani:

Könyvekből, rádióból és tévéműsorokból .

Reggel hallottam a rádióban az időjárás-előrejelzést .

Ezt a választ megragadva a tanár a végső következtetésre vezeti a tanulókat:

Tehát először nem tudta, milyen lesz az időjárás, de miután hallgatta a rádiót, kezdte tudni. Ezért, miután információt kaptál, új ismereteket kaptál!

Így a tanár a tanulókkal együtt eljut a definícióhoz: információegy személy számára ez olyan információ, amely kiegészíti az ember tudását, amelyet különböző forrásokból kap. Ezen túlmenően számos, a gyermekek számára ismert példán ezt a meghatározást rögzíteni kell.

Az információ és az emberek tudása közötti kapcsolat megteremtése után óhatatlanul arra a következtetésre jutunk, hogy az információ emlékezetünk tartalma, mert az emberi emlékezet a tudás tárolásának eszköze. Az ilyen információkat indokolt belső, működési információnak nevezni, amellyel egy személy rendelkezik. Az emberek azonban nemcsak a saját memóriájukban tárolják az információkat, hanem papíron, mágneses adathordozón stb. is. Az ilyen információkat külsőnek nevezhetjük (egy személyhez képest). Ahhoz, hogy az ember használhassa (például recept szerint főzzön egy ételt), először el kell olvasnia, pl. alakítsa belső formává, majd hajtson végre néhány műveletet.

A tudás (és így az információ) osztályozásának kérdése nagyon összetett. A tudományban különböző megközelítések léteznek. A mesterséges intelligencia területén dolgozó szakemberek különösen foglalkoznak ezzel a kérdéssel. Az alaptanfolyam keretein belül elég az ismeretek felosztására szorítkozni kijelentőés eljárási. A deklaratív tudás leírását a következő szavakkal kezdhetjük: „Tudom, hogy…”. Az eljárási ismeretek leírása - a következő szavakkal: "Tudom, hogyan ...". Könnyű példákat mondani mindkét tudástípusra, és felkérni a gyerekeket, hogy találjanak ki saját példákat.

A tanárnak tisztában kell lennie azzal, hogy e kérdések megvitatása propedeutikai jelentőséggel bír a tanulók későbbi megismertetése szempontjából a számítógép eszközével és működésével. A számítógépnek, akárcsak az embernek, van egy belső - működési - memóriája és egy külső - hosszú távú - memóriája. Az ismeretek deklaratív és procedurális felosztása a jövőben összekapcsolható a számítógépes információk adatokra - deklaratív információkra és programokra - eljárási információkra való felosztásával. Az ember és a számítógép információs funkciója közötti analógia didaktikai módszerének alkalmazása lehetővé teszi a tanulók számára, hogy jobban megértsék a számítógép eszközének és működésének lényegét.

Az „emberi tudás tárolt információ” álláspont alapján a tanár tájékoztatja a tanulókat arról, hogy a szagok, ízek, tapintási (tapintási) érzetek is információt hordoznak az emberhez. Ennek oka nagyon egyszerű: mivel ismerős szagokra és ízekre emlékszünk, tapintással ismerjük fel az ismerős tárgyakat, így ezek az érzetek eltárolódnak a memóriánkban, így információnak minősülnek. Innen a következtetés: az ember minden érzékszervének segítségével információt kap a külvilágtól.

Mind tartalmi, mind módszertani szempontból nagyon fontos különbséget tenni a fogalmak jelentése között. információ"és" adat”. Az információ megjelenítéséhez bármilyen jelrendszerben(beleértve a számítógépekben használtakat is) kifejezést kell használni “adat". DE információ- ez az adatokban foglalt, egy személy által beágyazott és csak személy számára érthető jelentés.

A számítógép adatokkal dolgozik: bemeneti adatokat fogad, feldolgoz, és kimeneti adatokat továbbít az embernek - eredményeket. Az adatok szemantikai értelmezését egy személy végzi. Ennek ellenére a köznyelvben, a szakirodalomban gyakran mondják és írják, hogy a számítógép információkat tárol, dolgoz fel, továbbít és fogad. Ez akkor igaz, ha a számítógép nincs elválasztva az embertől, olyan eszköznek tekintve, amellyel az ember információs folyamatokat hajt végre.

5. Kibernetika

A „kibernetika” szó görög eredetű, szó szerint az irányítás művészetét jelenti.

A Kr.e. IV. században. Platón írásaiban ezt a kifejezést az általános értelemben vett menedzsment megjelölésére használták. A 19. században A. Ampère azt javasolta, hogy a kibernetikát az emberi társadalom kezelésének tudományának nevezzék.

Modern értelmezésben kibernetika- olyan tudomány, amely a szervezett rendszerekben (gépekben, élő szervezetekben, társadalomban) uralkodó irányítás és kapcsolatok általános törvényeit vizsgálja..

A kibernetika önálló tudományként való megjelenése Norbert Wiener amerikai tudós „Cybernetics, or Control and Communication in Animal and Machine” (Kibernetika avagy vezérlés és kommunikáció az állatokban és gépekben) 1948-as, valamint a „Cybernetics and Society” (Kibernetika és társadalom) 1954-ben megjelent könyveihez kapcsolódik.

A kibernetika fő tudományos felfedezése az igazolás volt az irányítási törvények egysége a természetes és mesterséges rendszerekben. N. Wiener a vezetési folyamatok információs modelljének felépítésével jutott erre a következtetésre.

Norbert Wiener (1894–1964), USA

Hasonló sémát ismertek az automatikus vezérlés elméletében. Wiener minden típusú rendszerre általánosította, elvonatkoztatva a konkrét kommunikációs mechanizmusoktól, és ezt a kapcsolatot információsnak tekintette.

Visszacsatolás ellenőrzési séma

A közvetlen kommunikációs csatorna vezérlő információkat - vezérlőparancsokat továbbít. A visszacsatoló csatorna információt továbbít a vezérelt objektum állapotáról, a vezérlési műveletre adott válaszáról, valamint a külső környezet állapotáról, ami gyakran jelentős tényező a menedzsmentben.

A kibernetika az információ fogalmát a kommunikációs csatornákon továbbított jelek tartalmaként fejleszti. A kibernetika az algoritmus fogalmát vezérlő információként fejleszti ki, amellyel a vezérlőobjektumnak rendelkeznie kell a munkájának elvégzéséhez.

A kibernetika megjelenése az elektronikus számítógépek létrejöttével egy időben történik. A számítógép és a kibernetika közötti kapcsolat olyan szoros, hogy ezeket a fogalmakat gyakran azonosították az 1950-es években. A számítógépeket kibernetikus gépeknek nevezték.

A számítógép és a kibernetika közötti kapcsolat két vonatkozásban létezik. Először is, a számítógép egy öntörvényű automata, amelyben a processzor részét képező vezérlőeszköz a menedzser szerepét tölti be, az összes többi eszköz pedig vezérlőobjektum. A közvetlen és visszacsatolásos kommunikáció információs csatornákon keresztül történik, az algoritmus gépi nyelvű (a processzor által „érthető” nyelv) program formájában jelenik meg a számítógép memóriájában.

Másodszor, a számítógép feltalálásával megnyílt a lehetőség, hogy a gépet vezérlőobjektumként használják különféle rendszerekben. Lehetővé válik komplex rendszerek létrehozása programvezérléssel, sokféle emberi tevékenység átvitele automata eszközökre.

A „kibernetika – számítógépek” vonal fejlődése az 1960-as években a tudomány megjelenéséhez vezetett. informatika az információ és információs folyamatok vizsgálatához kapcsolódó fejlettebb fogalomrendszerrel.

Jelenleg az elméleti kibernetika általános rendelkezései egyre nagyobb mértékben nyernek filozófiai értelmet. Ezzel párhuzamosan aktívan fejlődnek a kibernetika alkalmazott területei, amelyek különböző tantárgyak irányítási rendszereinek tanulmányozásához és létrehozásához kapcsolódnak: műszaki kibernetika, orvosbiológiai kibernetika, gazdasági kibernetika. A számítógépes tanulási rendszerek fejlődésével a pedagógiai kibernetika megjelenéséről beszélhetünk.

Különféle módon lehet a kibernetikai kérdéseket beilleszteni egy általános oktatási kurzusba. Az egyik út az algoritmizálás vonala. Algoritmus valaminek tekintett vezérlési információ a vezérlőrendszer kibernetikai modelljében. Ebben az összefüggésben feltárul a kibernetika témája.

Egy másik lehetőség, hogy a kibernetika témáját beépítjük a modellezés értelmes sorába. Átdolgozásával menedzsment folyamat mint összetett információs folyamatötletet ad N. Wiener séma hogyan egy ilyen folyamat modelljeit. Az alapiskolai oktatási standard változatában (2004) ez a témakör a modellezés kontextusában van jelen: „menedzsment folyamatok kibernetikai modellje”.

A.A. munkájában Kuznetsova, S.A. Beshenkova és munkatársai „Folyamatos informatikai tanfolyam” három fő területet neveztek meg az iskolai informatikai kurzusnak: információs modellezés, információs folyamatokés menedzsment információs bázisai. A tartalmi vonalak a fő irányvonalak részletezését jelentik. Így a kibernetikai téma - a menedzsment témája - még nagyobb jelentőséget kap, mint a tartalom. Ez egy sokrétű téma, amely lehetővé teszi a következő kérdések érintését:

Az elméleti kibernetika elemei: a visszacsatolásvezérlés kibernetikai modellje;

Az alkalmazott kibernetika elemei: az automatikus vezérlés számítógépes rendszereinek felépítése (programvezérlésű rendszerek); automatizált vezérlőrendszerek kijelölése;

Az algoritmusok elméletének alapjai.

Az elméleti kibernetika elemei

A kibernetikus irányítási modellről beszélve a tanárnak azt a tanulók számára ismerős és érthető példákkal illusztrálnia kell. Ebben az esetben a kibernetikus vezérlőrendszer fő elemeit kell kiemelni: vezérlő objektum, kezelt objektum, közvetlen és visszacsatolási csatornák.

Kezdjük nyilvánvaló példákkal. Például egy sofőr és egy autó. A vezető a menedzser, az autó az irányított objektum. Közvetlen kommunikációs csatorna - autóvezérlő rendszer: pedálok, kormánykerék, karok, kulcsok, stb. Visszacsatoló csatornák: műszerek a vezérlőpulton, kilátás az ablakokból, a vezető hallása. A kezelőszervekkel végzett bármely művelet átvitt információnak tekinthető: „sebesség növelése”, „lassítás”, „jobbra fordulás” stb. A sikeres gazdálkodáshoz a visszacsatolási csatornákon keresztül továbbított információk is szükségesek. Felajánljon a tanulóknak egy feladatot: mi történik, ha valamelyik közvetlen vagy visszacsatolási csatorna ki van kapcsolva? Az ilyen helyzetek megbeszélése általában nagyon élénk.

A visszacsatolás vezérlését ún adaptív vezérlés. A menedzser cselekvései a vezérlőobjektum, a környezet állapotához igazodnak (azaz igazodnak).

A legközelebbi példa a hallgatókhoz a menedzsmentről egy társadalmi rendszerben: egy tanár, aki az osztályteremben irányítja a tanulási folyamatot. Beszéljétek meg a tanár által a tanulók feletti ellenőrzés különböző formáit: beszédet, gesztusokat, arckifejezéseket, jegyzeteket a táblára. A tanulók sorolják fel a visszajelzés különböző formáit; magyarázza el, hogyan adaptálja a tanár az óra menetét a visszajelzések eredményei alapján, mondjon példákat ilyen alkalmazkodásra. Például a diákok nem birkóztak meg a javasolt feladattal - a tanár kénytelen megismételni a magyarázatot.

Ennek a témának a középiskolában történő tanulmányozása során megfontolható a nagy társadalmi rendszerek irányítási módjai: egy vállalkozás irányítása a közigazgatás által, az ország irányítása az állami szervek által stb. Itt hasznos a társadalomismeret tananyagának felhasználása. Az ilyen rendszerekben az előrecsatolás és visszacsatolás mechanizmusainak elemzésekor hívja fel a hallgatók figyelmét arra, hogy az esetek többségében az előrecsatolás és a visszacsatolás számos csatornája létezik. A vezérlőrendszer megbízhatóságának növelése érdekében megkettőztetik őket.

Algoritmusok és vezérlés

Ez a témakör lehetővé teszi, hogy felfedje az algoritmus fogalmát kibernetikai szempontból. A bővítési logika a következő. A menedzsment egy céltudatos folyamat. Biztosítania kell a vezérlőobjektum bizonyos viselkedését, egy bizonyos cél elérését. Ehhez pedig gazdálkodási tervnek kell lennie. Ez a terv közvetlen kapcsolaton keresztül továbbított vezérlőparancsok sorozatán keresztül valósul meg. Az ilyen parancssort vezérlő algoritmusnak nevezzük.

Vezérlési algoritmus az irányítási rendszer információs összetevője. Például egy tanár előre meghatározott terv szerint tart egy órát. A sofőr egy előre meghatározott útvonalon vezeti az autót.

Azokban az irányítási rendszerekben, ahol a vezető szerepét egy személy látja el, az irányítási algoritmus a munkafolyamat során változhat, finomodhat. A sofőr nem tervezheti előre minden egyes cselekvését vezetés közben; A tanár menet közben módosítja az óratervet. Ha a folyamatot automata berendezés vezérli, akkor ebbe előzetesen részletes vezérlési algoritmust kell valamilyen formalizált formában beágyazni. Ebben az esetben úgy hívják menedzsment program. A program tárolásához az automatikus vezérlőkészüléknek rendelkeznie kell programmemória.

Ennek a témának meg kell vizsgálnia a koncepciót önállóan kezelt rendszer. Ez egyetlen objektum, egy organizmus, amelyben a vezérlőrendszerek fent említett összes komponense jelen van: vezérlő és vezérelt részek (szervek), közvetlen és visszacsatoló információk, vezérlő információk - algoritmusok, programok és memória tárolására. Az ilyen rendszerek élő szervezetek. A legtökéletesebb közülük az ember. Az ember uralkodik önmagán. A fő vezérlőszerv az emberi agy, amelyet a test minden része irányít. Van tudatos gazdálkodás(azt csinálok, amit akarok) és egyek tudatalatti(fiziológiai folyamatok kezelése). Hasonló folyamatok fordulnak elő állatokban is. A tudatos kontroll aránya azonban az állatoknál kisebb, mint az embernél, az emberi intellektuális fejlettség magasabb szintje miatt.

A mesterséges önkormányzó rendszerek létrehozása a tudomány és a technika egyik legnehezebb feladata. A robotika egy ilyen tudományos-technikai irányzat példája. A tudomány számos területét ötvözi: kibernetika, mesterséges intelligencia, orvostudomány, matematikai modellezés stb.

Az alkalmazott kibernetika elemei

Ezt a témát akár a számítástechnika alapszak tanulmányi elmélyült változatában, akár a középiskolai profilszinten lehet nyilvánosságra hozni.

A feladatokhoz műszaki kibernetika magában foglalja a műszaki vezérlőrendszerek fejlesztését és létrehozását gyártó vállalatoknál, kutatólaboratóriumokban, közlekedésben stb. Az ilyen rendszereket ún. rendszerekkel automatikus vezérlés - ACS . Az ACS-ben vezérlőeszközként számítógépeket vagy speciális vezérlőket használnak.

A kibernetikus vezérlési modell az ACS-hez viszonyítva az ábrán látható.

Az automatikus vezérlőrendszer vázlata

Ez egy zárt technikai rendszer, amely emberi beavatkozás nélkül működik. Egy személy (programozó) készített egy vezérlőprogramot és bevitte a számítógép memóriájába. Ezután a rendszer automatikusan működik.

Ennek a kérdésnek a figyelembevételével a hallgatóknak figyelniük kell arra, hogy más témakörökben már találkoztak az információ analógról digitálisra és fordítva történő átalakításával (DAC - ADC konverzió), vagy találkozni fognak még. Ugyanezen elv szerint a modem számítógépes hálózatokban működik, a hangkártya pedig a hang be- és kimenetekor (lásd " Hangos bemutató” 2).Ebben a rendszerben egy analóg elektromos jel halad át a visszacsatoló csatornán a vezérelt eszköz érzékelőitől használva analóg-digitális átalakító(ADC), diszkrét digitális adatokká alakul, belép a számítógépbe. Közvetlen vonalon működik DAC - digitális-analóg konverter, amely a végez fordított átalakítás - a számítógépről érkező digitális adatok analóg elektromos jellé, amelyet a vezérelt eszköz bemeneti csomópontjaihoz továbbítanak.

Az alkalmazott kibernetika másik iránya: automatizált vezérlőrendszerek (ACS). Az ACS egy ember-gép rendszer. Az automatizált vezérlőrendszerek általában a termelési csoportok és a vállalkozások tevékenységének irányítására összpontosítanak. Ezek a vállalkozás működéséhez szükséges különféle információk számítógépes gyűjtésére, tárolására, feldolgozására szolgáló rendszerek. Például a pénzügyi folyamatokról, a nyersanyagok elérhetőségéről, a késztermékek mennyiségéről, a személyzeti információkról stb. stb. Az ilyen rendszerek fő célja, hogy a vállalat vezetőit gyorsan és pontosan ellássák a vezetői döntések meghozatalához szükséges információkkal.

A területhez tartoznak az automatizált vezérlőrendszerekkel megoldott feladatok gazdasági kibernetika. Az ilyen rendszerek műszaki alapja általában a helyi számítógépes hálózatok. Az ACS sokféle információs technológiát használ: adatbázisokat, számítógépes grafikát, számítógépes modellezést, szakértői rendszereket stb.

6. Információk kódolása

A kód -konvencionális jelek (szimbólumok) rendszere információk (üzenetek) továbbítására, feldolgozására és tárolására.

Kódolás - az információk (üzenetek) kód formájában történő bemutatásának folyamata.

A kódoláshoz használt karakterek teljes halmazát ún kódoló ábécé. Például a számítógép memóriájában minden információ egy bináris ábécével van kódolva, amely csak két karaktert tartalmaz: 0 és 1.

A kódolás tudományos alapjait K. Shannon írta le, aki a technikai kommunikációs csatornákon keresztüli információátvitel folyamatait vizsgálta ( kommunikációelmélet, kódolási elmélet). Ezzel a megközelítéssel kódolás szűkebb értelemben értendő: átmenet az információ egyik szimbólumrendszerben való megjelenítéséről egy másik szimbólumrendszerben való megjelenítésre. Például egy írott orosz szöveg átalakítása Morse-kódra távírón vagy rádión történő továbbítás céljából. Az ilyen kódolás összefügg azzal, hogy a kódot hozzá kell igazítani a felhasznált információkkal való munka technikai eszközeihez (lásd Információ átadása” 2).

Dekódolás - a kód visszaállításának folyamata az eredeti karakterrendszer formájára, azaz megkapja az eredeti üzenetet. Például: fordítás Morse-kódból orosz nyelvű írott szöveggé.

Tágabb értelemben a dekódolás egy kódolt üzenet tartalmának visszaállításának folyamata. Ezzel a megközelítéssel az orosz ábécé segítségével történő szövegírás folyamata kódolásnak tekinthető, olvasása pedig dekódolás.

A kódolás céljai és a kódolás módszerei

Ugyanannak az üzenetnek a kódolása eltérő lehet. Például megszoktuk az orosz szöveget az orosz ábécé segítségével. De ugyanez megtehető az angol ábécé használatával. Néha ezt úgy kell megtenni, hogy olyan mobiltelefonon küldjön SMS-t, amelyen nincs orosz betű, vagy küldjön orosz nyelvű e-mailt külföldről, ha nincs oroszosított szoftver a számítógépen. Például a következő mondat: „Szia, kedves Sasha!” Így kell írnom: „Zdravstvui, kedves Sasha!”.

Vannak más módok is a beszéd kódolására. Például, gyorsírás - gyors módja a beszéd rögzítésének. Csak néhány speciálisan képzett ember – gyorsíró – birtokában van. A gyorsírónak sikerül a szöveget a beszélő beszédével szinkronban leírnia. Az átiratban egy ikon egy egész szót vagy kifejezést jelöl. Csak gyorsíró képes megfejteni (dekódolni) az átiratot.

A megadott példák a következő fontos szabályt illusztrálják: különböző módokon lehet kódolni ugyanazt az információt; választásuk számos tényezőtől függ: kódolás célja, feltételei, rendelkezésre álló források. Ha beszédtempóban kell leírni a szöveget, akkor gyorsírást használunk; ha a szöveget külföldre kell átvinni - az angol ábécét használjuk; ha a szöveget írástudó orosz ember számára érthető formában kell előadni, azt az orosz nyelv nyelvtana szabályai szerint írjuk le.

Egy másik fontos körülmény: az információ kódolási módjának megválasztása összefügghet a feldolgozás tervezett módjával. Mutassuk meg egy példán a számok ábrázolására - a mennyiségi információra. Az orosz ábécé segítségével beírhatja a „harmincöt” számot. Az arab decimális számrendszer ábécéjét használva ezt írjuk: „35”. A második módszer nemcsak rövidebb, mint az első, hanem kényelmesebb is a számítások elvégzéséhez. Melyik bejegyzés kényelmesebb a számítások elvégzéséhez: „harmincötször százhuszonhét” vagy „35 x 127”? Nyilván a második.

Ha azonban fontos a szám megőrzése torzítás nélkül, akkor jobb, ha szöveges formában írja meg. Például a monetáris dokumentumokban az összeget gyakran szöveges formában írják fel: „háromszázhetvenöt rubel”. "375 rubel" helyett. A második esetben egy számjegy torzítása megváltoztatja a teljes értéket. A szöveges forma használatakor előfordulhat, hogy még a nyelvtani hibák sem változtatják meg a jelentést. Például egy írástudatlan ember ezt írta: „Háromszázhetvenöt rubel”. A jelentés azonban megmaradt.

Egyes esetekben szükség van egy üzenet vagy dokumentum szövegének osztályozására, hogy azt ne tudják elolvasni azok, akiknek nem kellene. Ez az úgynevezett védelem az illetéktelen hozzáférés ellen. Ebben az esetben a titkos szöveg titkosítva van. Az ókorban a titkosítást titkosírásnak nevezték. Titkosítás a nyílt szöveg titkosított szöveggé alakításának folyamata, és dekódolás- az inverz transzformáció folyamata, melynek során az eredeti szöveget visszaállítják. A titkosítás is kódolás, de titkos módszerrel, amelyet csak a forrás és a címzett ismer. A titkosítási módszerekkel egy tudomány foglalkozik, az ún kriptográfia(cm . "kriptográfia" 2).

Az információ kódolásának technikai módjainak története

Az információ tárolására és továbbítására szolgáló technikai eszközök megjelenésével új ötletek és kódolási technikák születtek. Az információ távolsági továbbításának első technikai eszköze a távíró volt, amelyet 1837-ben az amerikai Samuel Morse talált fel. A távíróüzenet elektromos jelek sorozata, amelyet az egyik távírókészülék vezetékeken keresztül egy másik távírókészülékhez továbbít. Ezek a technikai körülmények késztették S. Morse-t arra az ötletre, hogy csak kétféle jelet – rövid és hosszú – használjon a távíróvonalakon továbbított üzenet kódolására.

Samuel Finley Breeze Morse (1791–1872), USA

Ezt a kódolási módszert Morse-kódnak nevezik. Ebben az ábécé minden betűjét rövid jelek (pontok) és hosszú jelek (kötőjelek) sorozata kódolja. A betűket szünetek választják el egymástól - a jelek hiánya.

A leghíresebb távíró üzenet az SOS vészjelzés ( S ave O ur S ouls- Mentsd meg lelkeinket). Így néz ki az angol ábécére alkalmazott Morse-kód:

–––

Három pont (S betű), három kötőjel (O betű), három pont (S betű). Két szünet választja el egymástól a betűket.

Az ábra a Morse-kódot mutatja az orosz ábécéhez viszonyítva. Nem voltak különleges írásjelek. Ezeket a következő szavakkal írták le: „pont” - pont, „spt” - vessző stb.

A Morse-kód jellegzetes vonása az különböző betűk változó hosszúságú kódja, tehát Morse-kódot hívnak egyenetlen kód. A szövegben gyakrabban előforduló betűk kódja rövidebb, mint a ritka betűké. Például az „E” betű kódja egy pont, a tömör karakter kódja pedig hat karakterből áll. Ez az egész üzenet hosszának lerövidítése érdekében történik. De a betűk kódjának változó hosszúsága miatt problémát jelent a betűk egymástól való elválasztása a szövegben. Ezért az elválasztáshoz szünetet (kihagyást) kell használni. Ezért a Morse-távíró ábécé háromtagú, hiszen három karaktert használ: pont, kötőjel, szóköz.

Az egységes távírókódot a francia Jean Maurice Baudot találta ki a 19. század végén. Csak két különböző típusú jelet használt. Nem számít, hogyan nevezzük őket: pont és kötőjel, plusz és mínusz, nulla és egy. Ez két különböző elektromos jel. Az összes karakter kódjának hossza azonosés egyenlő öttel. Ebben az esetben nem merül fel a betűk egymástól való elválasztásának problémája: minden öt jel egy szövegjel. Ezért bérlet nem szükséges.

Jean Maurice Emile Baudot (1845–1903), Franciaország

A Baudot-kód az első módszer a technológia történetében az információ bináris kódolására.. Ennek az ötletnek köszönhetően sikerült létrehozni egy írógéphez hasonló, közvetlen nyomtatású távírókészüléket. Egy bizonyos betűs billentyű megnyomása a megfelelő ötimpulzusos jelet generálja, amely a kommunikációs vonalon keresztül továbbítódik. A fogadó gép ennek a jelnek a hatására kinyomtatja ugyanazt a betűt egy papírszalagra.

A modern számítógépek egységes bináris kódot is használnak a szövegek kódolására (lásd Szövegkódoló rendszerek” 2).

Az információs kódolás témaköre az iskolai számítástechnika tanulmányozásának minden szakaszában bemutatható a tananyagban.

A propedeutikai kurzuson gyakran olyan feladatokat kínálnak a hallgatóknak, amelyek nem kapcsolódnak a számítógépes adatkódoláshoz, és bizonyos értelemben játékformák. Például a Morse-kód táblázat alapján lehetséges mind a kódolási feladatok (orosz szöveg kódolása Morse-kóddal), mind a dekódolási feladatok (morse-kóddal kódolt szöveg visszafejtése) javaslatára.

Az ilyen feladatok végrehajtása egy kriptográfus munkájaként is értelmezhető, különféle egyszerű titkosítási kulcsokat kínálva. Például alfanumerikus, minden betűt a sorszámmal helyettesítve az ábécében. Ezenkívül írásjeleket és egyéb szimbólumokat kell hozzáadni az ábécéhez a szöveg teljes kódolása érdekében. A tanulók találjanak ki egy módot a kis- és nagybetűk megkülönböztetésére.

Az ilyen feladatok elvégzésekor a tanulóknak figyelniük kell arra, hogy szükség van elválasztó karakterre - szóközre, mivel a kódról kiderül, hogy egyenetlen: egyes betűk egy számjeggyel, mások kettővel vannak titkosítva.

Kérd meg a tanulókat, hogy gondolkodjanak el azon, hogyan boldogulnának a betűk elválasztása nélkül a kódban. Ezeknek a gondolatoknak egy egységes kód ötletéhez kell vezetniük, amelyben minden karaktert két tizedesjegy kódol: A - 01, B - 02 stb.

Az információk kódolására és titkosítására szolgáló feladatok gyűjteményei számos iskolai tankönyvben elérhetők.

A főiskola számítástechnikai alaptanfolyamán a kódolás témája inkább a különféle típusú adatok számítógépen való megjelenítésének témájához kapcsolódik: számok, szövegek, képek, hangok (lásd „ Információs technológia” 2).

A felső tagozaton az általános műveltségi vagy szabadon választható tantárgy tartalma részletesebben foglalkozhat a K. Shannon által az információelmélet keretében kidolgozott kódoláselmélet kérdéseivel. Számos érdekes feladat található itt, amelyek megértéséhez a hallgatók magasabb szintű matematikai és programozási képzése szükséges. Ezek a gazdaságos kódolás, az univerzális kódolási algoritmus, a hibajavító kódolás problémái. E kérdések közül sokat részletesen tárgyal az „Informatika matematikai alapjai” című tankönyv.

7. Információfeldolgozás

Adatfeldolgozás - az információ-megjelenítés tartalmának vagy formájának szisztematikus megváltoztatásának folyamata.

Az információfeldolgozást bizonyos szabályoknak megfelelően valamilyen alany vagy tárgy (például személy vagy automata eszköz) végzi. Felhívjuk információfeldolgozás végrehajtója.

A külső környezettel interakcióba lépő feldolgozó végrehajtó kap tőle bemeneti információk ami feldolgozás alatt áll. A feldolgozás eredménye az impresszum továbbítják a külső környezetbe. Így a külső környezet a bemeneti információ forrásaként és a kimeneti információ fogyasztójaként működik.

Az információfeldolgozás az előadó által ismert bizonyos szabályok szerint történik. A feldolgozási szabályokat, amelyek az egyes feldolgozási lépések sorrendjét írják le, információfeldolgozási algoritmusnak nevezzük.

A feldolgozás végrehajtójának tartalmaznia kell egy feldolgozó egységet, amelyet processzornak nevezünk, és egy memóriablokkot, amelyben a feldolgozott információ és a feldolgozási szabályok (algoritmus) egyaránt tárolódnak. A fentiek mindegyike vázlatosan látható az ábrán.

Információfeldolgozási séma

Példa. A tanuló az órán a feladatot megoldva elvégzi az információfeldolgozást. A külső környezet számára az óra hangulata. A bemeneti információ a feladat feltétele, melyről az órát vezető tanár számol be. A tanuló emlékszik a probléma állapotára. A memorizálás megkönnyítése érdekében jegyzeteket használhat egy notebookban - egy külső memóriában. A tanár magyarázatából megtanulta (emlékezett) a probléma megoldásának módjára. A processzor a tanuló mentális apparátusa, amelynek segítségével a probléma megoldásához választ kap - kimeneti információt.

Az ábrán látható séma egy általános információfeldolgozási séma, amely nem függ attól, hogy ki (vagy mi) a feldolgozás végrehajtója: élő szervezet vagy technikai rendszer. Ezt a sémát technikai eszközökkel hajtják végre egy számítógépben. Ezért azt mondhatjuk, hogy a számítógép egy „élő” információfeldolgozó rendszer technikai modellje. Tartalmazza a feldolgozórendszer összes fő összetevőjét: processzor, memória, beviteli eszközök, kimeneti eszközök (lásd Számítógépes eszköz” 2).

A szimbolikus formában bemutatott bemeneti információkat (karakterek, betűk, számok, jelek) hívják beviteli adat. Az előadó által végzett feldolgozás eredményeként Kimenet. A bemeneti és kimeneti adatok értékkészletek lehetnek - egyedi adatelemek. Ha a feldolgozás matematikai számításokból áll, akkor a bemeneti és kimeneti adatok számkészletek. A következő ábra x: {x 1, x 2, …, xn) a bemeneti adatok halmazát jelöli, és Y: {y 1, y 2, …, ym) - kimeneti adatok halmaza:

Adatfeldolgozási rendszer

A feldolgozás célja a halmaz átalakítása x a sokaságba Y:

P( x) Y

Itt R az előadó által használt feldolgozási szabályokat jelöli. Ha az információfeldolgozás végrehajtója személy, akkor a feldolgozási szabályok, amelyek szerint eljár, nem mindig formálisak és egyértelműek. Az ember gyakran kreatívan cselekszik, nem formálisan. Még ugyanazok a matematikai problémák is különböző módon megoldhatók. Az újságírók, tudósok, fordítók és más szakemberek munkája kreatív munka olyan információkkal, amelyek nem követik a formális szabályokat.

Az információfeldolgozási lépések sorrendjét meghatározó formalizált szabályok kijelölésére a számítástechnika az algoritmus fogalmát használja (lásd Algoritmus" 2). Az algoritmus fogalma a matematikában a két természetes szám legnagyobb közös osztójának (GCD) kiszámításának jól ismert módszeréhez kapcsolódik, amelyet euklideszi algoritmusnak neveznek. Verbális formában a következőképpen írható le:

1. Ha két szám egyenlő, akkor vegye közös értéküket GCD-ként, ellenkező esetben folytassa a 2. lépéssel.

2. Ha a számok különböznek, akkor a nagyobbat cserélje ki a nagyobb és a kisebb szám különbségével. Térjen vissza az 1. lépéshez.

Itt a bemenet két természetes szám - x 1 és x 2. Eredmény Y a legnagyobb közös osztójuk. szabály ( R) az Euklidész algoritmus:

Euklidész algoritmusa ( x 1, x 2) Y

Egy ilyen formalizált algoritmus könnyen programozható egy modern számítógépen. A számítógép az adatfeldolgozás univerzális végrehajtója. A formalizált feldolgozási algoritmust a számítógép memóriájában elhelyezett program formájában mutatjuk be. Számítógép esetén a feldolgozási szabályok ( R) - Ez a program.

Irányelvek

Az „Információfeldolgozás” témakör kifejtésekor példákat kell hozni a feldolgozásra, mind az új információk megszerzéséhez, mind az információ-megjelenítési formák megváltoztatásához kapcsolódóan.

A feldolgozás első típusa: új információ, új tudástartalom megszerzésével kapcsolatos feldolgozás. Ez a fajta feldolgozás magában foglalja a matematikai feladatok megoldását. Ugyanez a fajta információfeldolgozás magában foglalja a különböző problémák logikai érvelés alkalmazásával történő megoldását. Például a nyomozó bizonyos bizonyítékok alapján bűnözőt talál; egy személy a körülményeket elemezve döntést hoz további cselekedeteiről; tudós megoldja az ősi kéziratok rejtélyét stb.

A feldolgozás második típusa: az űrlap megváltoztatásához kapcsolódó feldolgozás, de nem a tartalom megváltoztatásával. Ez a fajta információfeldolgozás magában foglalja például a szövegek egyik nyelvről a másikra fordítását: a forma változik, de a tartalmat meg kell őrizni. A számítástechnika egyik fontos feldolgozási formája a kódolás. Kódolás- ez információ átalakítása szimbolikus formába, amely alkalmas tárolására, továbbítására, feldolgozására(cm." Kódolás” 2).

Az adatok strukturálása szintén a feldolgozás második típusa közé sorolható. A strukturálás egy bizonyos rend, szervezet bevezetésével jár az információtárolásban. Az adatok ábécé sorrendbe helyezése, egyes osztályozási szempontok szerinti csoportosítás, táblázatos vagy grafikonos ábrázolás használata mind a strukturálás példája.

Az információfeldolgozás speciális típusa az Keresés. A keresési feladat általában a következőképpen fogalmazódik meg: van egy bizonyos információtár - információs tömb(telefonkönyv, szótár, vonatmenetrend stb.), meg kell találni benne a szükséges információkat, amelyek megfelelnek bizonyos keresési kifejezések(ennek a szervezetnek a telefonszáma, a szó fordítása angolra, a vonat indulási ideje). A keresési algoritmus az információk rendszerezési módjától függ. Ha az információ strukturált, akkor a keresés gyorsabb, optimalizálható (lásd " Adatkeresés” 2).

Egy propedeutikai informatika tanfolyamon népszerűek a „fekete doboz” problémák. A feldolgozást végző „fekete doboznak” számít, azaz. rendszer, amelynek belső szervezetét és mechanizmusát nem ismerjük. A feladat az adatfeldolgozási szabály (P) kitalálása, amelyet az előadó megvalósít.

A feldolgozás végrehajtója kiszámítja a bemeneti értékek átlagos értékét: Y = (x 1 + x 2)/2

A bemeneten - egy szó oroszul, a kimeneten - a magánhangzók száma.

Az információfeldolgozási kérdések legmélyebb elsajátítása a mennyiségekkel való munkavégzés és a programozás algoritmusainak tanulmányozása során érhető el (alap- és középiskolában). Az információfeldolgozás végrehajtója ebben az esetben egy számítógép, és minden feldolgozási képesség be van ágyazva a programozási nyelvbe. Programozás van a bemeneti adatok feldolgozásának szabályainak leírása a kimeneti adatok megszerzése érdekében.

A tanulóknak kétféle feladatot kell adni:

Közvetlen feladat: algoritmus (program) készítése a probléma megoldására;

Inverz probléma: adott egy algoritmus, meg kell határozni a végrehajtásának eredményét az algoritmus nyomon követésével.

Egy inverz probléma megoldása során a hallgató a feldolgozást végrehajtó pozícióba helyezi magát, lépésről lépésre végrehajtva az algoritmust. Az egyes lépéseknél a végrehajtás eredményeinek tükröződniük kell a nyomkövetési táblázatban.

8. Információ átadása

Az információátviteli folyamat összetevői

Az információ átadása a forrástól az információ címzettjéhez (fogadójához) történik. forrás az információ bármi lehet: az élő vagy élettelen természet bármely tárgya vagy jelensége. Az információátadás folyamata valamilyen, az információ forrását és befogadóját elválasztó tárgyi környezetben zajlik, amelyet ún csatorna információátadás. Az információt egy csatornán keresztül továbbítják bizonyos jelsorozatok, szimbólumok, jelek formájában, amelyeket hívnak üzenet. Befogadó Az információ egy olyan objektum, amely üzenetet kap, aminek következtében az állapotában bizonyos változások következnek be. A fentiek mindegyike vázlatosan látható az ábrán.

Információ átadása

Az ember mindenről kap információt, ami körülveszi, érzékszervein keresztül: hallás, látás, szaglás, tapintás, ízlelés. Az ember halláson és látáson keresztül kapja a legtöbb információt. A hangüzeneteket a fül érzékeli - akusztikus jelek folyamatos közegben (leggyakrabban a levegőben). A látás olyan fényjeleket észlel, amelyek tárgyak képét hordozzák.

Nem minden üzenet informatív az ember számára. Például egy érthetetlen nyelvű üzenet, bár eljut egy személyhez, nem tartalmaz információt a számára, és nem képes megfelelő változásokat okozni az állapotában (lásd " Információ").

Az információs csatorna lehet természetes természetű (légköri levegő, amelyen keresztül a hanghullámok áthaladnak, a megfigyelt tárgyakról visszaverődő napfény), vagy mesterségesen létrehozott. Ez utóbbi esetben technikai kommunikációs eszközökről beszélünk.

Műszaki információátviteli rendszerek

Az információ távolsági továbbításának első technikai eszköze a távíró volt, amelyet 1837-ben az amerikai Samuel Morse talált fel. 1876-ban az amerikai A. Bell feltalálja a telefont. Heinrich Hertz német fizikus (1886) elektromágneses hullámok felfedezése alapján A.S. Popov Oroszországban 1895-ben és vele szinte egyidőben 1896-ban G. Marconi Olaszországban találták fel a rádiót. A televízió és az internet a huszadik században jelent meg.

Az információközlés felsorolt ​​technikai módszerei mindegyike fizikai (elektromos vagy elektromágneses) jelek távolságon keresztüli továbbításán alapul, és bizonyos általános törvények hatálya alá tartoznak. E törvények tanulmányozása az kommunikációelmélet amely az 1920-as években jelent meg. A kommunikációelmélet matematikai apparátusa - matematikai kommunikációelmélet, amelyet Claude Shannon amerikai tudós fejlesztett ki.

Claude Elwood Shannon (1916–2001), USA

Claude Shannon egy diagrammal ábrázolt modellt javasolt a technikai kommunikációs csatornákon keresztüli információtovábbítás folyamatára.

Műszaki információ átviteli rendszer

A kódolás itt a forrásból érkező információ bármilyen átalakítását jelenti olyan formába, amely alkalmas kommunikációs csatornán történő továbbítására. Dekódolás - a jelsorozat inverz transzformációja.

Egy ilyen séma működése a telefonos beszélgetés ismerős folyamatával magyarázható. Az információforrás a beszélő személy. A kódoló egy kézibeszélő-mikrofon, amely a hanghullámokat (beszédet) elektromos jelekké alakítja. A kommunikációs csatorna a telefonhálózat (vezetékek, telefoncsomópontok kapcsolói, amelyeken a jel áthalad). A dekódoló eszköz a hallgató személy kézibeszélője (fejhallgatója) - az információ vevője. Itt a bejövő elektromos jel hanggá alakul.

Ugyanezen az elven működnek a modern információtovábbítási számítógépes rendszerek - számítógépes hálózatok. Létezik egy kódolási folyamat, amely a bináris számítógépes kódot olyan típusú fizikai jellé alakítja, amelyet kommunikációs csatornán továbbítanak. A dekódolás az átvitt jel fordított átalakítása számítógépes kóddá. Például a számítógépes hálózatokban telefonvonalak használatakor a kódolás és a dekódolás funkcióit egy modemnek nevezett eszköz látja el.

Csatorna kapacitása és információátviteli sebessége

A műszaki információátviteli rendszerek fejlesztőinek két egymással összefüggő feladatot kell megoldaniuk: hogyan biztosítsák a legnagyobb sebességű információátvitelt, és hogyan csökkentsék az átvitel során az információveszteséget. Claude Shannon volt az első tudós, aki felvállalta ezeknek a problémáknak a megoldását, és új tudományt teremtett akkoriban - információelmélet.

K.Shannon meghatározta a kommunikációs csatornákon továbbított információ mennyiségének mérési módszerét. Bevezették a koncepciót Csatorna sávszélesség,mint a lehető legnagyobb információátviteli sebesség. Ezt a sebességet bit per másodpercben mérik (valamint kilobit per másodperc, megabit per másodperc).

Egy kommunikációs csatorna áteresztőképessége a technikai megvalósításától függ. Például a számítógépes hálózatok a következő kommunikációs eszközöket használják:

telefonvonalak,

Elektromos kábel csatlakozás,

optikai kábelezés,

Rádióösszeköttetés.

Telefonvonalak átviteli sebessége - több tíz, száz Kbps; az optikai vonalak és rádiókommunikációs vonalak áteresztőképességét tíz és száz Mbps-ban mérik.

Zaj, zajvédelem

A "zaj" kifejezés különféle interferenciákat jelent, amelyek torzítják az átvitt jelet és információvesztéshez vezetnek. Az ilyen interferencia elsősorban technikai okokra vezethető vissza: a kommunikációs vonalak rossz minősége, az ugyanazon a csatornán továbbított különböző információáramlások egymás közötti bizonytalansága. Néha telefonbeszélgetés közben zajt, recsegést hallunk, ami megnehezíti a beszélgetőpartner megértését, vagy teljesen más emberek beszélgetése rárakódik a beszélgetésünkre.

A zaj jelenléte a továbbított információ elvesztéséhez vezet. Ilyen esetekben zajvédelem szükséges.

Mindenekelőtt technikai módszereket alkalmaznak a kommunikációs csatornák védelmére a zaj hatásaitól. Például árnyékolt kábel használata csupasz vezeték helyett; különféle szűrők használata, amelyek elválasztják a hasznos jelet a zajtól stb.

Claude Shannon fejlesztette ki kódolási elmélet, amely módszereket ad a zaj kezelésére. Ennek az elméletnek az egyik fontos gondolata, hogy a kommunikációs vonalon továbbított kódnak olyannak kell lennie redundáns. Ennek köszönhetően az információ egy részének elvesztése az átvitel során kompenzálható. Például, ha nehezen hall, amikor telefonon beszél, akkor minden szó kétszeri megismétlésével nagyobb esélye van arra, hogy a beszélgetőpartner helyesen megértse Önt.

A redundanciát azonban nem lehet túl nagyra növelni. Ez késésekhez és magasabb kommunikációs költségekhez vezet. A kódolási elmélet lehetővé teszi, hogy olyan kódot kapjunk, amely optimális lesz. Ebben az esetben a továbbított információ redundanciája a lehető legkisebb, a kapott információ megbízhatósága pedig maximális.

A modern digitális kommunikációs rendszerekben a következő technikát gyakran használják az átvitel során bekövetkező információvesztés leküzdésére. Az egész üzenet részekre oszlik - csomagokat. Minden csomagra ki van számítva csekk összeg(bináris számjegyek összege), amelyet ezzel a csomaggal továbbítanak. A fogadás helyén a fogadott csomag ellenőrző összege újraszámításra kerül, és ha az nem egyezik az eredeti összeggel, akkor ennek a csomagnak a továbbítása megismétlődik. Ez addig folytatódik, amíg a kezdeti és a végső ellenőrzőösszeg össze nem egyeztet.

Irányelvek

A propedeutikai és számítástechnikai alapszakok információátadását tekintve mindenekelőtt ezt a témát az ember, mint információfogadó pozíciójából kell tárgyalni. Az emberi lét legfontosabb feltétele a környező világból való információ fogadásának képessége. Az emberi érzékszervek az emberi test információs csatornái, biztosítják az ember kapcsolatát a külső környezettel. Ennek alapján az információt vizuális, hallási, szaglási, tapintási és ízlelési információra osztják. Annak, hogy az ízlelés, a szaglás és a tapintás információt hordoz az ember számára, a következőképpen indokolják: emlékszünk az ismerős tárgyak illatára, az ismerős ételek ízére, az ismerős tárgyakat érintéssel ismerjük fel. Emlékezetünk tartalma pedig tárolt információ.

El kell mondani a tanulóknak, hogy az állatvilágban az érzékszervek információs szerepe eltér az emberétől. Az állatok számára fontos információs funkciót a szaglás lát el. A szolgálati kutyák fokozott szaglását a bűnüldöző szervek használják bűnözők felkutatására, drogok felderítésére stb. Az állatok vizuális és hangfelfogása eltér az emberétől. Például köztudott, hogy a denevérek hallják az ultrahangot, a macskák pedig a sötétben látnak (emberi szemszögből).

A téma keretében a hallgatóknak képesnek kell lenniük konkrét példákat hozni az információtovábbítás folyamatára, meghatározni ezekhez az információk forrását, vevőjét, az információtovábbításhoz használt csatornákat.

A középiskolai számítástechnika tanulmányozása során a tanulókat meg kell ismertetni a kommunikáció műszaki elméletének alapvető rendelkezéseivel: a kódolás, dekódolás, információátviteli sebesség, csatornakapacitás, zaj, zajvédelem fogalmaival. Ezeket a kérdéseket a „Számítógépes hálózatok technikai eszközei” témakör keretében lehet megvitatni.

9. Számok ábrázolása

Számok a matematikában

A szám a matematika legfontosabb fogalma, amely az emberi történelem hosszú időszaka során fejlődött és fejlődött. Az emberek ősidők óta foglalkoznak számokkal. Kezdetben az ember csak pozitív egész számokkal operált, amelyeket természetes számoknak neveznek: 1, 2, 3, 4, ... Sokáig az volt a vélemény, hogy ott van a legnagyobb szám, „ennél többet tud az emberi elme megérteni” (ahogyan az ószláv matematikai értekezésekben írták) .

A matematikai tudomány fejlődése arra a következtetésre vezetett, hogy nincs legnagyobb szám. Matematikai szempontból a természetes számok sorozata végtelen, i.e. nincs korlátozva. A negatív szám fogalmának megjelenésével a matematikában (R. Descartes, XVII. század Európában; Indiában jóval korábban) kiderült, hogy az egész számok halmaza korlátlan mind a „balra”, mind a „jobbra”. Az egész számok matematikai halmaza diszkrét és korlátlan (végtelen).

A valós (vagy valós) szám fogalmát Isaac Newton vezette be a matematikába a 18. században. Matematikai szempontból a valós számok halmaza végtelen és folytonos. Sok egész számot és végtelen számú nem egész számot tartalmaz. A számtengely bármely két pontja között a valós számok végtelen halmaza található. A valós szám fogalma egy folytonos numerikus tengely gondolatához kapcsolódik, amelynek bármely pontja egy valós számnak felel meg.

Egész számok ábrázolása

A számítógép memóriájában a számokat kettes számrendszerben tárolják(cm." Számrendszerek” 2). Az egész számok számítógépen való megjelenítésének két formája van: előjel nélküli és előjeles egész szám.

Egész számok előjel nélkül - ez a pozitív számok halmaza a tartományban, ahol k- ez a számhoz lefoglalt memóriacella bitmélysége. Például, ha egy 16 bites (2 bájt) memóriacella van lefoglalva egy egész számhoz, akkor a legnagyobb szám a következő lesz:

Tizedesben ez a következőnek felel meg: 2 16 - 1 \u003d 65 535

Ha a cellában minden számjegy nulla, akkor az nulla lesz. Így 2 16 = 65 536 egész szám kerül egy 16 bites cellába.

Előjeles egész számok a pozitív és negatív számok halmaza a tartományban[–2 k–1 , 2 k-tizenegy]. Például mikor k= 16 egész szám ábrázolási tartomány: [–32768, 32767]. A memóriacella magas sorrendje tárolja a szám előjelét: 0 - pozitív szám, 1 - negatív szám. A legnagyobb pozitív szám, 32 767 a következő ábrázolással rendelkezik:

Például a 255-ös decimális szám, miután binárissá alakítottuk és beszúrtuk egy 16 bites memóriacellába, a következő belső reprezentációval fog rendelkezni:

A negatív egész számokat a kettős komplemens képviseli. Kiegészítő kód pozitív szám N- ez a bináris reprezentációja, amely a számkódhoz hozzáadva N értéket ad 2 k. Itt k- a memóriacellában lévő bitek száma. Például a 255-ös szám kiegészítő kódja a következő lenne:

Ez a -255 negatív szám ábrázolása. Adjuk hozzá a 255-ös és -255-ös számkódokat:

A legmagasabb sorrendű „kiesett” a cellából, így az összeg nulla lett. De ennek így kell lennie: N + (–N) = 0. A számítógép processzora a kivonási műveletet összeadásként a kivont szám kiegészítő kódjával hajtja végre. Ebben az esetben a cella túlcsordulása (határértékek túllépése) nem okozza a programvégrehajtás megszakítását. Ezt a körülményt a programozónak ismernie és figyelembe kell vennie!

A valós számok számítógépben való megjelenítésének formátumát ún lebegőpontos formátum. valós szám R a mantissza termékeként ábrázolják m számrendszer alapján n bizonyos mértékig p, amelyet sorrendnek neveznek: R= m ? np.

Egy szám lebegőpontos ábrázolása nem egyértelmű. Például a 25,324 decimális számra a következő egyenlőségek igazak:

25,324 = 2,5324? 10 1 = 0,0025324? 10 4 \u003d 2532,4? 10-2 stb.

A félreértések elkerülése végett megállapodtunk a számítógép használatában egy szám normalizált ábrázolása lebegőpontos formában. Mantissa a normalizált reprezentációban teljesítenie kell a következő feltételt: 0.1 nm < 1 n. Más szavakkal, a mantissza kisebb egynél, és az első jelentős számjegy nem nulla. Egyes esetekben a normalizálási feltétel a következő: 1 n m < 10 n .

NÁL NÉL számítógép memória mantissza csak jelentős számjegyeket tartalmazó egész számként ábrázolva(0 egész számot és vesszőt nem tárolunk). Ezért egy valós szám belső reprezentációja egy egész számpár reprezentációjára redukálódik: mantissza és kitevő.

A különböző típusú számítógépek különböző módon ábrázolják a számokat lebegőpontos formában. Tekintsük a valós szám belső ábrázolásának egyik változatát egy négybájtos memóriacellában.

A cellának a következő adatokat kell tartalmaznia a számról: a szám előjele, kitevője és a mantissza jelentős számjegyei.

A szám előjele az 1. bájt legjelentősebb bitjében van tárolva: 0 pluszt, 1 mínuszt jelent. Az első bájt maradék 7 bitje tartalmazza gépi rendelés. A következő három bájt a mantissza jelentős számjegyeit tárolja (24 bit).

A 0000000 és 1111111 közötti bináris számok hét bináris számjegyben vannak elhelyezve, ami azt jelenti, hogy a gépi sorrend 0 és 127 között változik (tizedes számrendszerben). Összesen 128 érték van. A sorrend természetesen lehet pozitív vagy negatív. Ezt a 128 értéket célszerű egyenlően felosztani a pozitív és negatív sorrendű értékek között: -64-től 63-ig.

Géprendelés elfogult a matematikához képest, és csak pozitív értékei vannak. Az eltolást úgy választjuk meg, hogy a megbízás minimális matematikai értéke nullának feleljen meg.

A gépi sorrend (Mp) és a matematikai sorrend (p) közötti kapcsolatot a vizsgált esetben a következő képlettel fejezzük ki: Mp = p + 64.

A kapott képletet decimális rendszerben írjuk le. Binárisan a képlet így néz ki: Mp 2 = p 2 + 100 0000 2 .

Egy valós szám belső reprezentációjának írásához a következőket kell tennie:

1) fordítsa le egy adott szám modulusát 24 jelentős számjegyű kettes számrendszerré,

2) normalizáljunk egy bináris számot,

3) keresse meg a gépsorrendet a bináris rendszerben,

4) a szám előjelét figyelembe véve írja ki annak ábrázolását négybájtos gépi szóban!

Példa. Írja le a 250,1875 szám belső reprezentációját lebegőpontos formában!

1. Fordítsuk le 24 jelentős számjegyű kettes számrendszerré:

250,1875 10 = 11111010,0011000000000000 2 .

2. Írjuk fel normalizált bináris lebegőpontos szám formájában:

0,111110100011000000000000 H 10 2 1000 .

Itt van a mantissza, a számrendszer alapja
(2 10 \u003d 10 2) és a sorrend (8 10 \u003d 1000 2) binárisan vannak írva.

3. Számítsa ki a gépsorrendet a bináris rendszerben:

MP2 = 1000 + 100 0000 = 100 1000.

4. Írjuk be a számábrázolást egy négybájtos memóriacellába a szám előjelének figyelembevételével

Hexadecimális forma: 48FA3000.

A valós számok tartománya sokkal szélesebb, mint az egész számok tartománya. A pozitív és negatív számok szimmetrikusan helyezkednek el nulla körül. Ezért a maximális és a minimális szám abszolút értékben egyenlő.

A legkisebb abszolút szám nulla. A legnagyobb lebegőpontos szám abszolút értékben a legnagyobb mantisszával és a legnagyobb kitevővel rendelkező szám.

Egy négybájtos gépi szó esetében ez a szám a következő lenne:

0,11111111111111111111111 10 2 1111111 .

A decimális számrendszerre való átalakítás után a következőket kapjuk:

MAX = (1 - 2 -24) 2 63 10 19 .

Ha valós számokkal számolva az eredmény a megengedett tartományon kívül esik, akkor a program végrehajtása megszakad. Ez történik például akkor, ha nullával osztunk, vagy egy nagyon kis, nullához közeli számmal.

Azokat a valós számokat, amelyek mantissza bithossza meghaladja a mantissza számára egy memóriacellában lefoglalt bitek számát, a számítógép megközelítőleg ábrázolja ("csonka" mantisszával). Például a racionális decimális szám 0,1 egy számítógépben megközelítőleg (kerekítve) lesz ábrázolva, mivel a bináris rendszerben a mantisszája végtelen számú számjegyből áll. Ennek a közelítésnek a következménye a valós számokkal végzett gépi számítások hibája.

A számítógép megközelítőleg valós számokkal végez számításokat. Az ilyen számítások hibáját ún gépi kerekítési hiba.

A számítógép memóriájában lebegőpontos formában pontosan ábrázolható valós számok halmaza korlátozott és diszkrét. A diszkrétség a mantissza korlátozott számjegyeinek következménye, amint azt fentebb tárgyaltuk.

A számítógép memóriájában pontosan ábrázolható valós számok száma a következő képlettel számítható ki: N = 2 t · ( U – L+ 1) + 1. Itt t- a mantissza bináris számjegyeinek száma; U- a matematikai sorrend maximális értéke; L- minimális rendelési érték. A fent vizsgált ábrázolási lehetőséghez ( t = 24, U = 63,
L= -64) kiderül: N = 2 146 683 548.

Irányelvek

A numerikus információ számítógépes megjelenítésének témája mind az általános iskolai, mind a középiskolai szabványban megtalálható.

Az alapiskolában (alapszakon) elég az egész számok számítógépes ábrázolását figyelembe venni. Ennek a kérdésnek a tanulmányozása csak a „Számrendszerek” témakör megismerése után lehetséges. Emellett a számítógép-architektúra alapelveiből a tanulóknak tisztában kell lenniük azzal, hogy a számítógép kettes számrendszerrel működik.

Az egész számok ábrázolását tekintve a fő figyelmet az egész számok korlátozott tartományára kell fordítani, ennek a tartománynak a kapcsolatára a lefoglalt memóriacella kapacitásával - k. Pozitív számok (előjel nélküli): , pozitív és negatív számok (előjeles): [–2 k–1 , 2 k–1 – 1].

A számok belső reprezentációjának megszerzését példákkal kell elemezni. Ezt követően analógia útján a hallgatóknak önállóan kell megoldaniuk az ilyen problémákat.

1. példa Szerezzük meg az 1607 egész szám előjeles belső reprezentációját egy kétbájtos memóriahelyen.

1) Alakítsa át a számot bináris rendszerré: 1607 10 = 11001000111 2 .

2) Ha a bal oldali 16 számjegyhez nullákat adunk, megkapjuk ennek a számnak a belső reprezentációját a cellában:

Kívánatos bemutatni, hogyan használják a hexadecimális formát ennek a kódnak a tömörített formájához, amelyet úgy kapunk meg, hogy minden négy bináris számjegyet egy hexadecimális számjegyre cserélünk: 0647 (lásd „ Számrendszerek” 2).

Nehezebb a probléma egy negatív egész szám belső reprezentációjának megszerzése (– N) - kiegészítő kód. Meg kell mutatnia a hallgatóknak ennek az eljárásnak az algoritmusát:

1) kapjuk meg egy pozitív szám belső reprezentációját N;

2) kapja meg ennek a számnak a visszatérési kódját úgy, hogy a 0-t 1-re, az 1-et pedig 0-ra cseréli;

3) adjunk hozzá 1-et a kapott számhoz.

2. példa. Szerezd meg a -1607 negatív egész szám belső reprezentációját egy kétbájtos memóriahelyen.

Célszerű megmutatni a tanulóknak, hogyan néz ki a legkisebb negatív szám belső reprezentációja. Egy kétbájtos cellában ez -32 768.

1) könnyű a 32768 számot kettes számrendszerré konvertálni, mivel 32768 = 215. Ezért binárisan ez:

1000000000000000

2) írja be a fordított kódot:

0111111111111111

3) Adjunk hozzá egyet ehhez a bináris számhoz, megkapjuk

Az első bitben lévő a mínusz jelet jelenti. Nem kell arra gondolni, hogy a kapott kód mínusz nulla. Ez -32 768 kettős komplemens formában. Ezek az egész számok gépi ábrázolásának szabályai.

A példa bemutatása után bizonyítsák be a tanulók, hogy a 32767 + (-32768) számkódok összeadása -1 számkódot eredményez.

A szabvány szerint a valós számok ábrázolását középiskolában kell tanulni. A 10-11. osztályos informatika alapfokon tanulásakor elég, ha valós számokkal mondjuk el a tanulóknak a számítógép főbb tulajdonságait: a korlátozott hatótávolságról és a program megszakításáról, ha az túllép rajta; a valós számokkal végzett gépi számítások hibájáról, hogy a számítógép lassabban végez számításokat valós számokkal, mint egész számokkal.

A profilszintű tanuláshoz részletes elemzésre van szükség a valós számok lebegőpontos formátumban történő megjelenítésére, a valós számokkal való számítógépes számítások végrehajtásának jellemzőinek elemzésére. Nagyon fontos probléma itt a számítási hiba becslése, az értékvesztésre, a program megszakítására való figyelmeztetés. Ezekről a kérdésekről részletes anyag a képzési kézikönyvben található.

10. Számrendszer

Számrendszer - ez a számok ábrázolásának módja és a számokkal való művelet megfelelő szabályai. A különböző számrendszerek, amelyek korábban léteztek és ma is használatosak, feloszthatók nem pozíciósés helyzeti. Számok írásakor használt jelek, hívják számok.

NÁL NÉL nem pozíciós számrendszerek egy számjegy értéke nem függ a számban elfoglalt helyétől.

A nem pozíciós számrendszerre példa a római rendszer (római számok). A római rendszerben a latin betűket számként használják:

1. példa: A CCXXXII szám kétszáz, három tíz és két egységből áll, és egyenlő kétszázharminckettővel.

A római számokat balról jobbra írjuk, csökkenő sorrendben. Ebben az esetben értékeik hozzáadódnak. Ha egy kisebb szám van írva a bal oldalon, és egy nagy szám a jobb oldalon, akkor ezek értékét kivonjuk.

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

MCMXCVIII = 1000 + (-100 + 1000) +

+ (–10 + 100) + 5 + 1 + 1 + 1 = 1998.

NÁL NÉL helyzeti számrendszerek a számjegyekkel jelölt érték a számbevitelben a helyétől függ. A felhasznált számjegyek számát a helyzetszámrendszer alapjának nevezzük.

A modern matematikában használt számrendszer az pozíciós decimális rendszer. Az alapja tíz, mert Bármely szám tíz számjegyből van írva:

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

Ennek a rendszernek a helyzeti természete könnyen megérthető bármely többjegyű szám példáján. Például a 333-as számban az első három háromszázat, a második három tízet, a harmadik három egységet jelent.

Számok írása bázissal rendelkező helyzetrendszerben n kell ábécé tól től n számok. Általában erre n < 10 используют n első arab számok, és n> 10 betűt adnak hozzá tíz arab számhoz. Íme néhány példa ábécére több rendszerből:

Ha meg kell adni annak a rendszernek a bázisát, amelyhez a szám tartozik, akkor ehhez a számhoz egy alsó indexet rendelnek. Például:

1011012, 36718, 3B8F16.

Alapszámrendszerben q (q-áros számrendszer) a számjegyek egységei egy szám egymást követő hatványai q. q bármely kategória egységei alkotják a következő kategória egységét. Számot írni q-árszámrendszer szükséges q különböző karakterek (számok), amelyek a 0, 1, ... számokat jelentik, q– 1. Szám írása q ban ben q A számrendszer 10-es alakú.

A számírás kiterjesztett formája

Hadd Aq- szám az alaprendszerben q, ai - egy adott számrendszer számjegyei, amelyek egy szám jelölésében jelen vannak A, n+ 1 - a szám egész számjegyeinek száma, m- a szám tört részének számjegyeinek száma:

A szám kiterjesztett alakja DE rekordnak nevezzük a következő formában:

Például egy decimális számhoz:

A következő példák a hexadecimális és bináris számok kiterjesztett formáját mutatják be:

Bármely számrendszerben az alapja 10.

Ha egy nem tizedes szám kiterjesztett alakjában lévő összes tagot decimális rendszerben jelenítjük meg, és a kapott kifejezést a decimális aritmetika szabályai szerint számítjuk ki, akkor a decimális rendszerben az adott számmal megegyező számot kapunk. Ezen elv szerint a nem tizedes rendszerből decimálissá való átalakítás történik. Például a fent írt számok decimális rendszerre konvertálása a következőképpen történik:

Tizedes számok átalakítása más számrendszerekké

Egész számok fordítása

egész decimális szám x bázissal rendelkező rendszerbe kell átvinni q: x = (a n a n-1 …a 1 a 0) q . Keresse meg egy szám jelentős számjegyeit: . Jelenítsük meg a számot kiterjesztett formában, és hajtsuk végre az azonos transzformációt:

Innentől egyértelmű, hogy a 0 a szám elosztása utáni maradék x számonként q. A zárójelben lévő kifejezés ennek az osztásnak az egész hányadosa. Jelöljük így x 1. Hasonló átalakításokat végrehajtva kapjuk:

Következésképpen, a 1 az osztás maradéka x 1 on q. Folytatva az osztást egy maradékkal, megkapjuk a kívánt szám számjegyeinek sorozatát. Szám an ebben a hadosztályláncban lesz az utolsó magánszemély, kisebb q.

Fogalmazzuk meg a kapott szabályt: számára egy egész tizedes számot más bázisú számrendszerré alakítani, szüksége van:

1) fejezze ki az új számrendszer alapját a decimális számrendszerben, és hajtson végre minden további műveletet a decimális aritmetika szabályai szerint;

2) a megadott számot és az így kapott részhányadosokat sorban el kell osztani az új számrendszer alapján, amíg az osztónál kisebb hiányos hányadost nem kapunk;

3) a kapott maradékok, amelyek egy szám számjegyei az új számrendszerben, összhangba hozzák az új számrendszer ábécéjével;

4) állítson össze egy számot az új számrendszerben, írja le az utolsó hányadossal kezdve.

Példa 1. Alakítsa át a 37 10 számot bináris rendszerré.

A számok jelölésére a számok jelölésében szimbolikát használunk: a 5 a 4 a 3 a 2 a 1 a 0

Tehát: 37 10 = l00l0l 2

2. példa: Alakítsa át a 315-ös decimális számot oktális és hexadecimális rendszerré:

Innen következik: 315 10 = 473 8 = 13B 16. Emlékezzünk vissza, hogy 11 10 = B 16 .

Decimális x < 1 требуется перевести в систему с основанием q: x = (0, a –1 a –2 … a–m+1 a–m) q . Keresse meg egy szám jelentős számjegyeit: a –1 ,a –2 , …, a-m. A számot kiterjesztett formában ábrázoljuk, és megszorozzuk vele q:

Innentől egyértelmű, hogy a–1 x számonként q. Jelölje x 1 töredéke a szorzatnak, és megszorozzuk vele q:

Következésképpen, a –2 a műnek egy egész része van x számonként 1 q. A szorzást folytatva számjegysorozatot kapunk. Most fogalmazzuk meg a szabályt: ahhoz, hogy egy tizedes törtet más bázisú számrendszerré alakítson át, szüksége van:

1) az adott számot és a szorzatok eredő törtrészeit egymás után megszorozza az új rendszer alapján, amíg a szorzat tört része nulla nem lesz, vagy el nem éri az új számrendszerben a számábrázolás szükséges pontosságát;

2) a szorzatok eredő egész részei, amelyek az új számrendszerben egy szám számjegyei, összhangba hozzák az új számrendszer ábécéjével;

3) alkossuk meg a szám tört részét az új számrendszerben, az első szorzat egész részével kezdve.

3. példa A 0,1875 decimális értéket bináris, oktális és hexadecimális értékké alakítja át.

Itt a számok egész része a bal oszlopban, a tört része pedig a jobb oszlopban található.

Tehát: 0,1875 10 = 0,0011 2 = 0,14 8 = 0,3 16

Az egész és tört részeket tartalmazó vegyes számok fordítása két lépésben történik. Az eredeti szám egész és tört részeit a megfelelő algoritmusok szerint külön fordítjuk le. Az új számrendszerben egy szám végső rekordjában az egész részt elválasztjuk a tört vesszőtől (pont).

Irányelvek

A „Számrendszerek” témakör közvetlenül kapcsolódik a számok matematikai elméletéhez. A matematika iskolai kurzusában azonban általában nem tanulják. A téma számítástechnikai kurzusban való tanulmányozásának szükségessége összefügg azzal, hogy a számítógép memóriájában lévő számokat kettes számrendszerben ábrázolják, hexadecimális vagy oktális rendszereket pedig a memória tartalmának, memóriacímeinek külső ábrázolására. Ez a számítástechnikai vagy programozási tanfolyamok egyik hagyományos témája. A matematikához kapcsolódó témakör az iskolások alapvető matematikai neveléséhez is hozzájárul.

Egy számítástechnikai kurzus esetében a fő érdeklődés a kettes számrendszer ismerete. A bináris számrendszer számítógépben való felhasználása két szempontból tekinthető: 1) bináris számozás, 2) bináris aritmetika, i. számtani számítások elvégzése kettes számokon.

Bináris számozás

A bináris számozással a „Szöveg ábrázolása a számítógép memóriájában” témakörben találkoznak a tanulók. Amikor a kódolási táblázatról beszélünk, a tanárnak tájékoztatnia kell a tanulókat, hogy egy karakter belső bináris kódja annak sorszáma a bináris számrendszerben. Például az S betű száma az ASCII-táblázatban 83. Az S betű nyolcjegyű bináris kódja megegyezik ennek a számnak az értékével a bináris rendszerben: 01010011.

Bináris számítástechnika

Neumann János elve szerint a számítógép a bináris rendszerben végez számításokat. Az alaptanfolyam keretein belül elég, ha a bináris egész számokkal végzett számításokra szorítkozunk. A többjegyű számokkal végzett számítások elvégzéséhez ismernie kell az összeadás szabályait és az egyjegyű számok szorzásának szabályait. Íme a szabályok:

Az összeadás és szorzás permutációjának elve minden számrendszerben működik. A bináris rendszerben a többjegyű számokkal végzett számítások technikái hasonlóak a decimálishoz. Más szóval, a bináris rendszerben az összeadás, kivonás és az „oszloppal” való szorzás, valamint a „sarokkal” való osztás műveletei ugyanúgy történnek, mint a decimális rendszerben.

Tekintsük a bináris számok kivonásának és osztásának szabályait. A kivonási művelet az összeadás inverze. A fenti összeadási táblázatból a kivonás szabályai a következők:

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

Íme egy példa a többjegyű kivonásra:

A kapott eredményt úgy ellenőrizhetjük, hogy a különbséget összeadjuk a részfejjellel. Csökkenő számnak kell lennie.

Az osztás a szorzás fordított művelete.
Semmilyen számrendszerben nem lehet osztani 0-val. Az 1-gyel való osztás eredménye megegyezik az osztalékkal. Ha egy bináris számot osztunk 102-vel, a tizedesvessző egy hellyel balra kerül, akárcsak a tizedes osztás tízzel. Például:

100-zal osztva a tizedesvessző 2 hellyel balra tolódik, és így tovább. Az alaptanfolyamban nem vehetünk figyelembe összetett példákat többértékű bináris számok osztására. Bár a tehetséges tanulók képesek megbirkózni velük, ha megértik az általános elveket.

A számítógép memóriájában tárolt információk valódi bináris formában való megjelenítése a nagy számjegyek miatt igen körülményes. Ez az ilyen információk papírra történő rögzítésére vagy a képernyőn való megjelenítésére vonatkozik. E célból vegyes bináris-oktális vagy bináris-hexadecimális rendszert szokás használni.

Egy szám bináris és hexadecimális ábrázolása között egyszerű kapcsolat van. Amikor egy számot egyik rendszerből a másikba fordítunk, egy hexadecimális számjegy egy négybites bináris kódnak felel meg. Ezt a megfelelést tükrözi a bináris-hexadecimális táblázat:

Bináris hexadecimális táblázat

Egy ilyen összefüggés azon alapul, hogy 16 = 2 4, és a 0 és 1 számjegyek különböző négyjegyű kombinációinak száma 16: 0000-től 1111-ig. a számok hexadecimálisról binárisra és fordítva való átalakítása formális konvertálással történik bináris-hexadecimális táblával.

Íme egy példa egy 32 bites bináris kód hexadecimális rendszerbe fordítására:

1011 1100 0001 0110 1011 1111 0010 1010 BC16BF2A

Ha a belső információ hexadecimális reprezentációját adjuk meg, akkor könnyen lefordítható bináris kódra. A hexadecimális ábrázolás előnye, hogy 4-szer rövidebb, mint a bináris. Kívánatos, hogy a tanulók megjegyezzék a bináris-hexadecimális táblázatot. Akkor valóban számukra a hexadecimális ábrázolás egyenértékű lesz a binárissal.

A bináris oktálisban minden oktális számjegy bináris számjegyek hármasának felel meg. Ez a rendszer lehetővé teszi a bináris kód 3-szoros csökkentését.

11. Információtárolás

Az ember az információkat saját memóriájában, valamint feljegyzések formájában tárolja különféle külső (egy személyhez képest) adathordozón: kőn, papiruszon, papíron, mágneses és optikai adathordozón stb. Az ilyen feljegyzéseknek köszönhetően az információ nemcsak térben (személyről emberre), hanem időben is - nemzedékről nemzedékre továbbítva.

Változatos adathordozók

Az információk különféle formában tárolhatók: szövegek, ábrák, diagramok, rajzok formájában; fényképek, hangfelvételek, film- vagy videofelvételek formájában. Minden esetben a hordozójukat használják. Hordozó - ez az információ rögzítésére és tárolására használt anyagi adathordozó.

Az információhordozók főbb jellemzői: az információ tárolásának információmennyisége vagy sűrűsége, a tárolás megbízhatósága (tartóssága).

Papírhordozó

A legtöbbet használt hordozó továbbra is az papír. 2. században találták fel. Kínában a papír 19 évszázada szolgálja az embereket.

A különböző médiákon található információk mennyiségének összehasonlításához egy univerzális egységet fogunk használni - byte, feltételezve, hogy a szöveg egyik karaktere 1 bájtot "súlyoz". Egy 300 oldalas, oldalanként körülbelül 2000 karakteres szöveges könyv információmennyisége 600 000 bájt, vagyis 586 KB. Az 5000 kötetes középiskolai könyvtár információs kötete megközelítőleg 2861 MB = 2,8 GB.

Ami a dokumentumok, könyvek és egyéb papírtermékek tárolásának tartósságát illeti, az nagyban függ a papír minőségétől, a szövegíráshoz használt festékektől és a tárolás körülményeitől. Érdekes módon a 19. század közepéig (azóta a fát kezdték használni papíralapanyagként) pamutból és textilhulladékból - rongyokból - készítettek papírt. A tinták természetes színezékek voltak. Az akkori kézírásos dokumentumok minősége meglehetősen magas volt, és több ezer évig is tárolhatóak voltak. A fa alapra való átállással, az író- és másolóeszközök elterjedésével, a szintetikus festékek használatával a nyomtatott dokumentumok eltarthatósága 200-300 évre csökkent.

Mágneses adathordozó

A mágneses rögzítést a 19. században találták fel. Kezdetben a mágneses felvételt csak a hang megőrzésére használták. A legelső mágneses adathordozó az 1 mm átmérőjű acélhuzal volt. A 20. század elején erre a célra hengerelt acélszalagot is alkalmaztak. Mindezen hordozók minőségi jellemzői nagyon alacsonyak voltak. Az 1908-as koppenhágai nemzetközi kongresszuson szóbeli előadások 14 órás mágneses felvételének elkészítéséhez 2500 km-re, azaz körülbelül 100 kg drótra volt szükség.

Az 1920-as években megjelent mágneses szalag először papíron, később szintetikus (lavsan) alapon, melynek felületére vékony ferromágneses port visznek fel. A 20. század második felében megtanulták, hogyan kell képet rögzíteni mágnesszalagra, megjelentek a videokamerák és a videomagnók.

Az első és második generációs számítógépeken a mágnesszalagot használták a külső memóriaeszközök egyetlen típusú cserélhető adathordozójaként. Körülbelül 500 Kb információ került egy tekercs mágnesszalagra, amelyet az első számítógépek szalagos meghajtóiban használtak.

Az 1960-as évek eleje óta számítógép mágneses lemezek: vékony, néhány mikron vastag mágneses porral bevont alumínium vagy műanyag korong. A lemezen lévő információk körkörös koncentrikus sávok mentén vannak elrendezve. A mágneslemezek kemények és rugalmasak, eltávolíthatók és számítógép-meghajtóba építhetők. Ez utóbbiakat hagyományosan merevlemezeknek, a cserélhető hajlékonylemezeket pedig hajlékonylemezeknek nevezik.

A számítógép merevlemeze az egy közös tengelyre helyezett mágneslemez-csomag. A modern merevlemezek információs kapacitását gigabájtban mérik - több tíz és több száz GB-ban. A 3,5 hüvelykes átmérőjű hajlékonylemezek leggyakoribb típusa 2 MB adat tárolására alkalmas. A hajlékonylemezek a közelmúltban kiestek a használatból.

A plasztikkártyák széles körben elterjedtek a bankrendszerben. Az információs banki rendszerhez kapcsolódóan használják az ATM-ek és pénztárgépek működésével kapcsolatos információk rögzítésének mágneses elvét is.

Optikai adathordozók

Az információrögzítés optikai vagy lézeres módszere az 1980-as években kezdődött. Megjelenése egy kvantumgenerátor feltalálásához kapcsolódik - egy lézer, amely egy nagyon vékony (mikron nagyságrendű) nagy energiájú sugár forrása. A nyaláb igen nagy sűrűségű bináris adatkódot képes égetni egy olvadó anyag felületén. A leolvasás a kisebb energiájú lézersugár ilyen „perforált” felületéről való visszaverődés eredményeként következik be („hideg” sugár). A nagy felvételi sűrűség miatt az optikai lemezek sokkal nagyobb információmennyiséggel rendelkeznek, mint az egylemezes mágneses adathordozók. Az optikai lemez információs kapacitása 190-700 MB. Az optikai lemezeket CD-nek nevezik.

Az 1990-es évek második felében megjelentek a digitális sokoldalú videolemezek (DVD). D digitális V változatos D isk) nagy kapacitással, gigabájtban mérve (17 GB-ig). Kapacitásuk növekedése a CD-khez képest a kisebb átmérőjű lézersugár alkalmazásának, valamint a kétrétegű és kétoldalas rögzítésnek köszönhető. Gondoljunk vissza az iskolai könyvtár példájára. A teljes könyvállománya egy DVD-n elhelyezhető.

Jelenleg az optikai lemezek (CD - DVD) a digitálisan rögzített információk legmegbízhatóbb anyaghordozói. Az ilyen típusú adathordozók vagy egyszer írhatók - csak olvashatók, vagy újraírhatók - írhatók-olvashatók.

Flashmemória

Az utóbbi időben rengeteg mobil digitális eszköz jelent meg: digitális fényképezőgépek és videokamerák, MP3 lejátszók, PDA-k, mobiltelefonok, e-könyv olvasók, GPS-navigátorok és még sok más. Mindezen eszközök hordozható adathordozót igényelnek. De mivel minden mobileszköz meglehetősen miniatűr, különleges követelményeket támasztanak az adathordozókkal szemben. Kompaktnak kell lenniük, alacsony fogyasztásúnak kell lenniük működés közben és nem illékonynak kell lenniük a tárolás során, nagy kapacitással, nagy írási és olvasási sebességgel, valamint hosszú élettartammal kell rendelkezniük. Mindezek a követelmények teljesülnek flash kártyák memória. A flash kártya információs mennyisége több gigabájt is lehet.

A számítógép külső adathordozójaként széles körben használták a flash-kulcstartókat ("flash meghajtókat" - köznyelvben hívják), amelyek kiadása 2001-ben kezdődött. A nagy mennyiségű információ, a kompaktság, a nagy olvasási-írási sebesség, a könnyű kezelhetőség ezeknek az eszközöknek a fő előnyei. A flash távvezérlő a számítógép USB-portjához csatlakozik, és lehetővé teszi az adatok letöltését körülbelül 10 Mb/s sebességgel.

„Nano-hordozók”

Az elmúlt években aktívan dolgoztak az atomok és anyagmolekulák szintjén működő, úgynevezett „nanotechnológiák” segítségével még kompaktabb információhordozók létrehozásán. Ennek eredményeként egyetlen nanotechnológiával készült CD több ezer lézerlemezt helyettesíthet. Szakértők szerint körülbelül 20 év múlva az információtárolás sűrűsége olyan mértékben megnő, hogy az emberi élet minden másodperce rögzíthető egy körülbelül köbcentiméter térfogatú adathordozóra.

Információtárolók szervezése

Az információkat a médián tároljuk, hogy azok megtekinthetők, a szükséges információk, szükséges dokumentumok megkereshetők, az aktualitásukat vesztett adatok feltölthetők és módosíthatók, törölhetők legyenek. Más szóval, a tárolt információra szüksége van egy személynek ahhoz, hogy dolgozzon vele. Az ilyen információs tárolókkal való munka kényelme nagymértékben függ az információ rendszerezésétől.

Két helyzet lehetséges: vagy az adatok nincsenek semmilyen módon rendezve (ezt a helyzetet néha kupacnak nevezik), vagy az adatok strukturált. Az információ mennyiségének növekedésével a „kupac” lehetőség a gyakorlati felhasználás (keresés, frissítés stb.) bonyolultsága miatt egyre elfogadhatatlanabbá válik.

Az „adatok strukturáltak” szavak bizonyos sorrendű adatok jelenlétét jelentik a tárolásukban: szótárban, ütemtervben, archívumban, számítógépes adatbázisban. A segédkönyvek, szótárak, enciklopédiák általában az adatok lineáris ábécé szerinti rendszerezési (strukturálási) elvét alkalmazzák.

A könyvtárak az információk legnagyobb tárháza. Az első könyvtárak említése a Kr. e. 7. századból származik. A 15. századi nyomtatás feltalálásával a könyvtárak elterjedtek az egész világon. A könyvtáros szakma több évszázados tapasztalattal rendelkezik az információk rendszerezésében.

A könyvtári könyvek rendszerezéséhez és kereséséhez katalógusokat készítenek: a könyvalap listáit. Az első könyvtári katalógus a híres Alexandriai Könyvtárban készült el a Kr.e. 3. században. A katalógus segítségével az olvasó megállapítja a számára szükséges könyv elérhetőségét a könyvtárban, a könyvtáros pedig a könyvtárban találja meg. Papírtechnológia használatakor a katalógus a könyvekre vonatkozó információkat tartalmazó kartonkártyák rendszerezett készlete.

Vannak betűrendes és rendszeres katalógusok. NÁL NÉL ábécé katalógusok, a kártyák a szerzők nevének és formai ábécé sorrendjében vannak elrendezve lineáris(egyszintű)adatszerkezet. NÁL NÉL szisztematikus a katalóguskártyákat a könyvek tartalma és forma szerint rendszerezzük hierarchikus adatstruktúra. Például minden könyv fel van osztva művészeti, oktatási, tudományos. Az oktatási irodalom iskolai és egyetemi részre oszlik. Az iskolai könyvek osztályokra vannak osztva stb.

A modern könyvtárakban a papír katalógusokat felváltják az elektronikusak. Ebben az esetben a könyvek keresését a könyvtár információs rendszere automatikusan végzi.

A számítógépes adathordozókon (lemezeken) tárolt adatok fájlrendszerrel rendelkeznek. A fájl olyan, mint egy könyv a könyvtárban. A könyvtári könyvtárhoz hasonlóan az operációs rendszer egy könyvtárat hoz létre a lemezen, amelyet dedikált sávokon tárol. A felhasználó a könyvtár böngészésével megkeresi a kívánt fájlt, majd az operációs rendszer megtalálja ezt a fájlt a lemezen, és átadja a felhasználónak. Az első kis kapacitású lemezes adathordozó egyszintű fájltároló szerkezetet használt. A nagy kapacitású merevlemezek megjelenésével elkezdődött a hierarchikus fájlszervezési struktúra alkalmazása. A „fájl” fogalmával együtt megjelent a mappa fogalma is (lásd „ Fájlok és fájlrendszer” 2).

Az adattárolás és -visszakeresés rugalmasabb rendszere a számítógépes adatbázisok (ld . “Adatbázis” 2).

Az információtárolás megbízhatósága

Az információtárolás megbízhatóságának problémája a tárolt információkat fenyegető kétféle fenyegetéshez kapcsolódik: az információk megsemmisüléséhez (elveséséhez), valamint a bizalmas információk ellopásához vagy kiszivárogtatásához. A papíralapú archívumok és könyvtárak mindig is a fizikai kihalás veszélyében voltak. Az Alexandriai Könyvtár fentebb említett megsemmisülése a Kr.e. I. században nagy károkat okozott a civilizációnak, mivel a benne található könyvek többsége egy példányban létezett.

A papíralapú dokumentumokban lévő információk elvesztésének fő módja a megkettőzés. Az elektronikus média használata megkönnyíti és olcsóbbá teszi a sokszorosítást. Az új (digitális) információs technológiákra való áttérés azonban új információbiztonsági problémákat vet fel. Lásd a cikket " Adat védelem” 2.

Az informatika tantárgy tanulása során a hallgatók bizonyos, az információtároláshoz kapcsolódó ismereteket, készségeket sajátítanak el.

A tanulók megtanulnak dolgozni hagyományos (papír) információforrásokkal. Az általános iskolai szabvány megjegyzi, hogy a tanulóknak meg kell tanulniuk dolgozni nem számítógépes információforrásokkal: kézikönyvekkel, szótárakkal, könyvtári katalógusokkal. Ehhez meg kell ismerkedniük e források rendszerezési elveivel és a bennük való optimális keresés módszereivel. Mivel ezek az ismeretek és készségek nagy általános nevelési jelentőséggel bírnak, kívánatos ezeket minél korábban átadni a tanulóknak. A propedeutikai informatika szak egyes programjaiban nagy figyelmet fordítanak erre a témára.

A hallgatóknak el kell sajátítaniuk a cserélhető számítógépes adathordozókkal való munkavégzés technikáit. Az utóbbi években egyre ritkábban alkalmaznak hajlékony mágneslemezeket, amelyeket nagy kapacitású és gyors flash adathordozók váltottak fel. A tanulók képesek legyenek meghatározni az adathordozó információs kapacitását, a szabad terület nagyságát, és ezzel összehasonlítani a mentett fájlok mennyiségét. A tanulóknak meg kell érteniük, hogy nagy mennyiségű adat hosszú távú tárolására az optikai lemezek a legalkalmasabbak. Ha van CD-írója, tanítsa meg őket fájlírásra.

A képzés fontos pontja, hogy elmagyarázzuk, milyen veszélyeknek vannak kitéve a számítógépes információk a rosszindulatú programok – számítógépes vírusok – miatt. A gyerekeket meg kell tanítani a „számítógép-higiénia” alapvető szabályaira: minden újonnan érkező fájl vírusellenőrzésére; rendszeresen frissíti a víruskereső adatbázisokat.

12. Nyelvek

A nyelvek meghatározása és osztályozása

Nyelv - ez az információ szimbolikus megjelenítésének bizonyos rendszere. Az iskolai számítástechnikai szótárban, amelyet A.P. Ershov, a következő meghatározást adjuk: „ Nyelv- szimbólumok és szabályok összessége, amelyek meghatározzák, hogy ezekből a szimbólumokból hogyan lehet értelmes üzeneteket alkotni". Mivel az értelmes üzenetet információként értjük, ez a meghatározás lényegében egybeesik az elsővel.

A nyelvek két csoportra oszthatók: természetes és formális. természetes nyelvek- ez a nemzeti beszéd történelmileg kialakult nyelvei. A legtöbb modern nyelvet a szóbeli és írásbeli beszédformák jelenléte jellemzi. A természetes nyelvek elemzése leginkább a filológiai tudományok, ezen belül is a nyelvészet tárgya. A számítástechnikában a természetes nyelvek elemzését a mesterséges intelligencia területén dolgozó szakemberek végzik. Az ötödik generációs számítógépes projekt fejlesztésének egyik célja, hogy megtanítsa a számítógépet a természetes nyelvek megértésére.

A formális nyelvek azok mesterségesen létrehozott nyelvek professzionális használatra. Általában nemzetközi jellegűek és írott formájúak. Ilyen nyelvek például a matematika nyelve, a kémiai képletek nyelve, a zenei lejegyzés - a zene nyelve stb.

A következő fogalmak bármely nyelvhez kapcsolódnak: ábécé - sok szimbólumot használtak; szintaxis- a nyelvi konstrukciók írásának szabályai(nyelvi szöveg); szemantika - nyelvi konstrukciók szemantikai oldala; pragmatika - az adott nyelvű szöveghasználat gyakorlati következményei.

Mert formális nyelvek korlátozotthoz való tartozás jellemzi tárgykörben(matematika, kémia, zene stb.). A formális nyelv célja - az adott tárgykörben rejlő fogalom- és összefüggésrendszer megfelelő leírása. Ezért a nyelv összes fent említett összetevője (ábécé, szintaxis stb.) a tárgykör sajátosságaira összpontosul. Egy nyelv fejlődhet, változhat, kiegészíthető tantárgyi területének fejlődésével.

A természetes nyelvek alkalmazása nem korlátozott, ebben az értelemben univerzálisnak nevezhetők. Azonban nem mindig kényelmes csak természetes nyelvet használni a rendkívül speciális területeken. Ilyenkor az emberek hivatalos nyelvek segítségét veszik igénybe.

Vannak ismert példák olyan nyelvekre, amelyek köztes állapotban vannak a természetes és a formális között. Nyelv eszperantó mesterségesen jött létre a különböző nemzetiségű emberek közötti kommunikációra. DE latin, amelyet az ókorban a Római Birodalom lakói beszéltek, korunkban az orvostudomány és a gyógyszerészet hivatalos nyelvévé vált, elvesztette a beszélt nyelv funkcióját.

Számítástechnikai nyelvek

A számítógépben keringő információ két típusra oszlik: feldolgozott információra (adatra) és a számítógép működését vezérlő információra (parancsok, programok, operátorok).

A számítógép általi tárolásra, továbbításra és feldolgozásra alkalmas formában bemutatott információt ún adat. Példák az adatokra: számok matematikai feladat megoldása során; karaktersorozatok a szövegfeldolgozásban; szkenneléssel számítógépbe bevitt, feldolgozandó kép. Az adatok számítógépben való megjelenítésének módját hívják adatmegjelenítési nyelv.

Minden adattípusnak más külső és belső adatábrázolása van. Külső nézet emberközpontú, meghatározza a kimeneti eszközökön lévő adatok típusát: a képernyőn, a kinyomtatáson. Belső reprezentáció- ez ábrázolás számítógépen tároló adathordozón, azaz a memóriában, az információátvitel vonalaiban. A számítógép közvetlenül a belső reprezentációban található információkkal működik, a külső reprezentáció pedig a személlyel való kommunikációra szolgál.

A legáltalánosabb értelemben azt mondhatjuk, hogy a számítógépes adatok ábrázolásának nyelve a bináris kódnyelv. A fenti tulajdonságok szempontjából azonban, amelyekkel bármely nyelvnek rendelkeznie kell: ábécé, szintaxis, szemantika, pragmatika, nem beszélhetünk a bináris kódok egyetlen közös nyelvéről. Az egyetlen közös benne a bináris ábécé: 0 és 1. A különböző adattípusok esetében azonban a belső reprezentációs nyelv szintaxisának és szemantikai szabályai eltérőek. A különböző adattípusokhoz tartozó bináris számjegyek azonos sorozatának teljesen más jelentése van. Például a „0100000100101011” bináris kód az egész számok megjelenítési nyelvében az 16683 decimális számot jelöli, a karakteradat-ábrázolási nyelvben pedig két karaktert – „A+”. Ily módon a különböző adattípusok különböző belső reprezentációs nyelveket használnak. Mindegyiknek bináris ábécéje van, de különböznek a karaktersorozatok értelmezésében.

A külső adatábrázolási nyelvek általában közel állnak az ember számára ismert formához: a számokat decimális rendszerben ábrázolják, szövegíráskor természetes nyelvek ábécéit, hagyományos matematikai szimbólumokat stb. használnak. Az adatszerkezetek bemutatásánál a kényelmes táblázatos formát használunk (relációs adatbázisok). De még ebben az esetben is mindig vannak bizonyos szintaxis és a nyelv szemantikai szabályai, korlátozott számú érvényes szimbólumot használnak.

Az adatokkal kapcsolatos műveletek megjelenítésének belső nyelve (a számítógép működésének kezelésének nyelve). számítógépes processzor parancsnyelve. Az adatokkal kapcsolatos műveletek megjelenítésére szolgáló külső nyelvek közé tartozik magas szintű programozási nyelvek, alkalmazáscsomagok beviteli nyelvei, operációs rendszer parancsnyelvei, adatkezelési nyelvek a DBMS-ben stb.

Bármely magas szintű programozási nyelv magában foglalja mind az adatok megjelenítésére szolgáló eszközöket - az adatszakaszt, mind az adatokkal kapcsolatos műveletek megjelenítésére szolgáló eszközöket - az operátori részt (lásd " Programozási nyelvek” 2). Ugyanez vonatkozik a fent felsorolt ​​más típusú számítógépes nyelvekre is.

A tudomány formális nyelvei közül a számítástechnikához a matematika nyelve áll a legközelebb.
A számos matematikai tudományág közül viszont a számelméletnek és a matematikai logikának van a legnagyobb alkalmazása a számítástechnikában.
Ezzel kapcsolatban elmondhatjuk, hogy a számrendszerek (a számok ábrázolásának nyelve) és a matematikai logika alapjai (a logika nyelve) témakörei a számítástechnika alapvető alapjaihoz kapcsolódnak (lásd „ Számrendszerek"és" Logikai kifejezések” 2).

Irányelvek

A propedeutikai és alapinformatikai kurzusokon nagy oktatási jelentőségű a nyelvekről való beszélgetés egy személyhez kapcsolódóan. A tanulók számára ismerős „nyelv” kifejezés új értelmet nyer az elméjükben. Tudományos fogalmak egész rendszere épül e kifejezés köré. A nyelv fogalma az informatika szak egyik legfontosabb gerincfogalma.

Az egyes új IKT-eszközök tanulmányozása során fel kell hívni a hallgatókat arra, hogy a használathoz egy bizonyos formalizált nyelvet kell elsajátítania a használónak, használata megköveteli a nyelvi szabályok szigorú betartását: az ábécé, a szintaxis ismerete. , szemantika és pragmatika. Ez a szigor annak a ténynek köszönhető, hogy a formalizált nyelvek általában nem rendelkeznek redundanciával. Ezért a szabályok bármilyen megsértése (az ábécében nem szereplő karakter használata, elválasztó karakterek helytelen használata, például pont helyett vessző stb.) hibához vezet.

A tanulóknak figyelniük kell a különböző technológiákban használt nyelvi konstrukciók közös jellemzőire. Például a képletek táblázatokban és a programozási nyelvekben az aritmetikai kifejezések írására vonatkozó szabályok szinte azonosak. Vannak különbségek is, amelyekre szintén érdemes odafigyelni. Például a programozási nyelvekben a logikai konnektívumok (NOT, AND, OR) a műveletek jelei, a táblázatokban pedig függvénynevek.

A felhasználó munkájának egyszerűsítése érdekében a modern szoftverekben gyakran különféle típusú héjakat használnak a kényelmes felhasználói felület biztosítására. El kell magyarázni a hallgatóknak, hogy e héjak mögött általában egy bizonyos formalizált nyelv rejtőzik. Például a Windows operációs rendszer grafikus héja mögött az operációs rendszer parancsnyelve rejtőzik. Egy másik példa: Az MS Access DBMS lehetőséget ad a felhasználónak arra, hogy a táblatervezővel adatbázist, a lekérdezéstervezővel pedig lekérdezéseket készítsen. E magas szintű eszközök mögött azonban az SQL „rejtett” – egy univerzális nyelv az adatok leírására és az adatok manipulálására. A megfelelő módra váltva megmutathatja, hogyan néznek ki a konstruktorral végzett munka eredményeként generált SQL parancsok.

Bibliográfia az „Elméleti információk” részhez

1. Andreeva E.NÁL NÉL.,Bosova L.L.,Falina I.H. Az informatika matematikai alapjai. Választható tárgy. M.: BINOM. Tudáslabor, 2005.

2. Beshenkov S.DE.,Rakitina E.DE. Informatika. Szisztematikus tanfolyam. Tankönyv 10. évfolyamnak. Moszkva: Alapismeretek Laboratóriuma, 2001, 57 p.

3.Wiener N. Kibernetika, avagy vezérlés és kommunikáció az állatban és a gépben. Moszkva: Szovjet rádió, 1968, 201 p.

4. Számítástechnika. Feladatfüzet-műhely 2 kötetben / Szerk. I.G. Semakina, E.K. Henner. T. 1. M.: BINOM. Tudáslabor, 2005.

5. Kuznyecov A.A., Beshenkov S.A., Rakitina E.A., Matveeva N.V., Milokhina L.V. Folyamatos informatika szak (koncepció, modulrendszer, modellprogram). Informatika és Oktatás, 2005. 1. sz.

6. Matematikai enciklopédikus szótár. Rovat: „Iskolai informatikai szótár”. M.: Szovjet Enciklopédia, 1988.

7.Friedland A.én. Informatika: folyamatok, rendszerek, erőforrások. M.: BINOM. Tudáslabor, 2003.

A "dokumentáció" általános elnevezése, amely néha az "I." kifejezés szinonimájaként szolgál. 1931-ben P. Otlet belga jogász és közéleti személyiség megalapította a Nemzetközi Bibliográfiai Intézetet. 1895-ben Lafontaine-t Nemzetközi Dokumentációs Intézetnek, 1938-ban pedig Nemzetközi Dokumentációs Szövetségnek nevezték el, amely továbbra is a fő nemzetközi szervezet, amely a szakembereket tömöríti. valamint tudományos és információs tevékenységek (lásd Documentation International Federation). 1945-ben W. Bush amerikai tudós és mérnök kiadta a Gondolkodásunk lehetséges mechanizmusát, amelyben először vetődött fel széles körben az információkeresés gépesítésének szükségessége. A tudományos információkkal foglalkozó nemzetközi konferenciák (London, 1948; Washington, 1958) jelentették az I. fejlődésének első állomásait. A tudományos publikációk szóródási mintáinak elvégzett vizsgálata nagy jelentőséggel bírt. Bradford (Egyesült Királyság, 1948). A 60-as évek közepéig. 20. század elsősorban az információ-visszakeresés elveit és módszereit, valamint ezek megvalósításának technikai eszközeit dolgozták ki. W. Batten (Nagy-Britannia), . Muers és. Taube (USA) lefektette a koordináta-indexelés alapjait; . Vickery, . Fosket (Nagy-Britannia), J. Perry, A. Kent, J. Costello, . P. Lun, . Bernier (USA), . C. Garden (Franciaország) kidolgozta az információkeresés elméletének és módszertanának alapjait; S. Cleverdon (Nagy-Britannia) különféle típusú információkereső rendszerek műszaki hatékonyságának összehasonlítására szolgáló módszereket vizsgált; R. Shaw (USA) és J. Samin (Franciaország) megalkotta az első információkereső eszközöket mikrofilmeken és diamikrokártyákon, amelyek számos speciális információs gép prototípusaként szolgáltak; K. Muller és C. Carlson (USA) új dokumentumok sokszorosítási módszereit javasolta, amelyek a modern reprográfiai technikák alapját képezték. Az információfejlődés jelenlegi szakaszát (az 1970-es éveket) a tudományos információs tevékenység általános tudományos jelentőségének mélyebb megértése és az elektronikus számítógépek egyre szélesebb körben való alkalmazása jellemzi. D. Price (USA), J. Bernal (Nagy-Britannia) elképzeléseit kidolgozva rámutatott arra a lehetőségre, hogy a tudomány fejlődését I. mutatóival és eszközeivel mérjék; . Garfield (USA) kifejlesztette és bevezette a tudományos információszolgáltatás új módszereit; G. Menzel és W. Garvey (USA) a tudósok és szakemberek információigényét, a tudományos kommunikáció különböző folyamatainak fontosságát vizsgálta. Az I. általános elmélete külföldön A. Avramescu (Románia), A. Vysotsky és M. munkáiban formálódik. Dembovskaya (Lengyelország), I. Koblitz (NDK), A. Merta (Csehszlovákia), I. Polzovich (Magyarország), . Peach (Németország), A. Rees, R. Taylor, J. Shira (USA), R. Fairthorn (Nagy-Britannia) és mások A Szovjetunióban a tudományos és információs tevékenység fejlődése együtt járt a szovjet fejlődéssel. a tudomány és a nemzetgazdaság. A 30-as években. 20. század működött a Tudományos Irodalmi Indexek (Indexek) Kiadó Bizottsága, kezdtek megjelenni a Szovjetunió Tudományos Akadémia absztrakt folyóiratai a fizikai és matematikai tudományok, a kémia stb. témakörében (lásd Bibliográfia). Ez a tevékenység az 50-es évektől kezdett különösen intenzíven fejlődni. Az I. mint önálló tudományág kialakulása a 40-es évek végére, az 50-es évek elejére nyúlik vissza. A Szovjetunióban az információ intézményesülése 1952-ben történt, amikor megalakult a Szovjetunió Tudományos Akadémia Tudományos Információs Intézete, jelenleg az Össz-Unioni Tudományos és Műszaki Információs Intézet (VINITI). 1959 óta a Szovjetunió Minisztertanácsa számos határozatot fogadott el, amelyek célja a tudományos és műszaki információ egységes országos rendszerének javítása és fejlesztése. A tudományos információk automatizált feldolgozásával foglalkozó három szövetségi konferencia (1961-ben, 1963-ban és 1966-ban) fontos állomása volt a Szovjetunióban az információs technológia fejlődésének. Az I. elméletének fejlődése szempontjából nagy jelentőségű volt a Kölcsönös Gazdasági Segítségnyújtás Tanácsának tagországai és Jugoszlávia nemzetközi szimpóziuma a számítástechnika elméleti problémáiról (Moszkva, 1970), valamint az I. műszaki eszközeinek fejlesztése. - az "Inforga-65" és az "Interorgtekhnika-66" nemzetközi kiállítások, amelyek bemutatták a tudományos információk feldolgozásának, tárolásának, keresésének és terjesztésének folyamatai komplex gépesítésének és automatizálásának technikai eszközeit. Az orosz I. számos tanulmánya képezte további fejlődésének alapját: az I. általános elméletének területén - V. A. Uspensky, Yu. A. Shreider munkája; információkereső rendszerek felépítése - G. E. Vladutsa, D. G. Lakhuti, E. . Skorokhodko, V. P. Cserenina; I. - G. M. Dobrova, V. V. Nalimova tudományos problémái; dokumentumfilmek - G. G. Vorobjova, K. R. Simona,. I. Shamurina; információkereső eszközök és egyéb technikai eszközök létrehozása -. I. Gutenmakher, V. A. Kalmanson, B. M. Rakov és mások. Az I. a következő részekre oszlik: I. elmélet (tudományos információ tárgya és módszerei, tartalma, szerkezete és tulajdonságai), tudományos kommunikáció (informális és formális folyamatok, tudományos információs tevékenység), információkeresés, tudományos információk terjesztése és felhasználása, a tudományos információs tevékenység megszervezése és története. A főbb elméleti feladatok a tudományos információ keletkezésének, átalakításának, továbbításának és felhasználásának általános mintáinak feltárásából áll az emberi tevékenység különböző területein. I. nem tanulmányozza és nem dolgozza ki a tudományos információk igazságának, újdonságának és hasznosságának értékelésére szolgáló kritériumokat, valamint logikai feldolgozásának módszereit új információk megszerzése érdekében. Az I. alkalmazott feladatai az információs folyamatok megvalósításának hatékonyabb módszereinek és eszközeinek kidolgozása, az optimális tudományos kommunikáció meghatározása mind a tudományon belül, mind a tudomány és az ipar között. Az egyes problémák tanulmányozására és az informatika alkalmazott problémáinak megoldására külön módszereket alkalmaznak: kibernetika (a tudományos információs tevékenység folyamatainak formalizálásában azok automatizálásában, információs logikai gépek felépítésében stb.); az információ matematikai elmélete (az információ általános tulajdonságainak tanulmányozása során annak optimális kódolása, hosszú távú tárolása, távolsági továbbítása érdekében); matematikai logika (logikai következtetési folyamatok formalizálásához, információs algoritmusok programozási módszereinek kidolgozásához stb.); szemiotika (információs visszakereső rendszerek felépítése, fordítási szabályok kidolgozása természetes nyelvről mesterségesre és fordítva, indexelési elvek kidolgozása, a jelentését nem módosító szövegszerkezeti átalakítások tanulmányozása stb.); nyelvészet (az automatikus fordítási és információkereső nyelvek alapelveinek kidolgozásában, az indexelésben és az összegzésben, az átírási és átírási módszerekben, a tezauruszok összeállításában, a terminológia racionalizálásában); pszichológia (a tudományos információ létrehozásának és felhasználásának gondolkodási folyamatainak, az információigények természetének és lekérdezésekbe való megfogalmazásának tanulmányozásakor, hatékony olvasási módszerek, gépi információs szolgáltató rendszerek kidolgozásánál, információs eszközök tervezésénél); könyvtudomány, könyvtártudomány, bibliográfia, levéltártudomány (a tudományos dokumentum optimális formáinak kidolgozásakor, a tudományos kommunikáció formai folyamatainak, a másodlagos publikációk rendszerének fejlesztésekor); tudománytudomány (a tudományos kommunikáció informális folyamatainak tanulmányozása, az információs szolgáltatási rendszer szervezeti elveinek kialakítása, a tudomány fejlődésének előrejelzése, szintjének és ütemének felmérése, a tudományos információ fogyasztóinak különböző kategóriáinak tanulmányozása során); műszaki tudományok (a tudományos és információs tevékenység folyamataihoz, azok gépesítéséhez, automatizálásához technikai eszközök biztosítása). Egyes I. módszerek pedig a könyvtártudományban és a bibliográfiában (katalógusok, indexek, stb. összeállításában) találnak alkalmazást. A tudományos információk a tudomány jelenlegi állásának megfelelően tükrözik a természet, a társadalom és a gondolkodás objektív törvényeit, és a társadalomtörténeti gyakorlatban használatosak. Mivel a megismerési folyamat alapja a társadalmi gyakorlat, a tudományos információ forrása nem csak a tudományos kutatás, hanem az emberek mindenféle erőteljes tevékenysége a természet és a társadalom átalakítására. A tudományos információkat beérkezésük és felhasználásuk területe (biológiai, politikai, műszaki, vegyi, gazdasági stb.), cél szerint (tömeg és speciális stb.) szerint típusokra osztják. A később tévesnek bizonyuló hipotézisek és elméletek tudományos információk mindaddig, amíg rendelkezéseik szisztematikus tanulmányozása és ellenőrzése a gyakorlatban történik. A társadalomtörténeti gyakorlatban való felhasználás kritériuma lehetővé teszi a tudományos információk megkülönböztetését a jól ismert vagy elavult igazságoktól, tudományos-fantasztikus ötletektől stb. A tudományos információ bemutatásának, továbbításának és fogadásának folyamatainak összessége alkotja a tudományos kommunikációt. A tudósok vagy szakemberek kivétel nélkül mindig részt vesznek a tudományos kommunikáció minden folyamatában. Részvételük mértéke eltérő lehet, és a folyamat sajátosságaitól függ. Különbséget kell tenni az "informális" és a "formális" folyamatok között. Az „informális” azokra a folyamatokra utal, amelyeket főként maguk a tudósok vagy szakemberek hajtanak végre: közvetlen párbeszéd köztük a folyamatban lévő kutatásról vagy fejlesztésről, kollégáik laboratóriumának és tudományos-műszaki kiállítások látogatása, közönség előtti beszéd, levelek cseréje és utánnyomások. publikációk, kutatási eredmények vagy fejlesztések publikálásra való előkészítése. A „formális” a következőket foglalja magában: szerkesztési, kiadási és nyomtatási folyamatok; tudományos publikációk terjesztése, beleértve a könyvkereskedést, a könyvtári és bibliográfiai tevékenységeket; tudományos irodalomcsere folyamatok; archiválás; valójában tudományos és információs tevékenység. Az utolsó kivételével minden „formális” folyamat nem a tudományos kommunikációra jellemző, és a tömegkommunikáció körébe tartozik, amelynek fő eszközei a nyomtatott sajtó, a rádió, a televízió stb. A tudományos munka megnövekedett összetettsége és a hatékonyságának növelésének szükségessége további felosztásához vezet, amely különböző síkon zajlik: az elméleti és kísérleti kutatás, a tudományos kutatás, a tudományos információ, valamint a tudományos és szervezeti tevékenység területén. Az információs szolgáltatások egyre összetettebb tudományos információk kiválasztásának és feldolgozásának feladatát látják el, amelyek csak az információs vívmányok és az egyes tudományágak elméleteinek és módszereinek egyidejű felhasználásával oldhatók meg. A tudományos információs tevékenység a dokumentumokban rögzített tudományos információk gyűjtéséből, feldolgozásából, tárolásából, kereséséből, valamint a kutatás-fejlesztés hatékonyságának növelése érdekében a tudósok és szakemberek részére történő átadásából áll. Ezt a tevékenységet egyre inkább integrált információs rendszerek végzik, amelyek azon az elven alapulnak, hogy minden tudományos dokumentumot egyszeri, kimerítően, magasan képzett szakemberek dolgoznak fel, és az ilyen feldolgozás eredményeit számítógépből és fényszedési gépből álló gépi komplexumba viszik be, és ezeket újra felhasználják. eredmények különféle információs problémák megoldására: absztrakt folyóiratok, jelzésinformációs közlemények kiadása, elemző áttekintések, fordításgyűjtemények, információk szelektív terjesztésének lebonyolítása (lásd Tájékoztatás nyelve), referencia- és információs munka, dokumentumok másolása és egyéb információs szolgáltatások. A 40-es évek közepe óta. 20. század az első jelentős folyóiratok az I.-ről különböző országokban jelennek meg: a Journal of Documentation (L., 1945 óta); "Tidskrift for Documentation" (Stockh., 1945 óta); "American Documentation" (Wash., 1950 óta, 1970 óta - "Journal of the American Society for Information Science"); "Nachrichten fur Documentation" (Fr./M., 1950 óta); „Dokumentáció” (Lpz., 1953-tól, 1969-től – „Informatik”). A Szovjetunióban 1961 októbere óta havi rendszerességgel jelenik meg a Tudományos és Műszaki Információk című havi gyűjtemény, amely 1967 óta két sorozatban jelenik meg: Az információs munka szervezése és módszerei, valamint az információs folyamatok és rendszerek. 1963 óta a VINITI először kéthavonta jelenik meg, 1966-tól pedig havi "Tudományos és Műszaki Információ" absztrakt folyóirat, amely 1970 óta "Informatika" néven jelenik meg. 1967 óta ez a magazin angol nyelven is megjelenik. Az I.-ről a következő absztrakt folyóiratok jelennek meg külföldön: Nagy-Britanniában - "Library and Information Science Abstracts" (L., 1969 óta; 1950-68-ban "Library Science Abstracts" néven volt), az USA-ban - "Information Science" Abstracts" (Phil. , 1969 óta; 1966-68-ban "Documentation Abstracts" volt), Franciaországban - "Bulletin signaletique. Információtudomány és technika” (P., 1970 óta). 1964 óta adják ki a "Tudományos információ elmélete és gyakorlata" című expressz tájékoztatót, 1965 óta pedig az I. témájú külföldi kiadványok fordításainak gyűjteményeit. 1969 óta Kijevben adják ki a "Tudomány és Informatika" című időszaki gyűjteményt. I.-ben a tudományos dolgozók képzése 1959 óta folyik a VINITI Doktori Iskolán keresztül, a tudományos és információs tevékenységet végzők képzése - 1963-tól a vezető mérnöki és műszaki, tudományos dolgozók továbbképző tanfolyamain (1972-től - az Institute for Advanced Studies of Information Workers), fiatal tudósok - jövőbeli információfogyasztók - képzése 1964 óta a Moszkvai Állami Egyetem Tudományos Információs Tanszékén. M. V. Lomonoszov, az információs folyamatok gépesítésével és automatizálásával foglalkozó mérnökök - számos politechnikai és gépgyártó intézetben. Külföldön az információs tudományokat egyetemeken és felsőfokú műszaki iskolákban oktatják. Az a tendencia, hogy egy oktatási szakirányban egyesítsék az I. és a számítástechnika problémakomplexumát. Lit .: Mikhailov A. I., Cherny A. I., Gilyarevsky R. S., Fundamentals of Informatics, 2. kiadás, M., 1968; őket, Információs problémák a modern tudományban, M., 1972; Az informatika elméleti problémái. Ült. Art., M., 1968; Nemzetközi Informatikai Fórum. Ült. Art., 1-2. kötet, M., 1969; Bush V., Ahogy gondoljuk, Atlantic Monthly, 1945, július, p. 101-108; Az informatika és technológia éves áttekintése, v. 1-7, N. Y. - a. o., 1966-72; Dembowska M., Dokumentáció és tudományos információk, Varsó, 1968. A. I. Mikhailov, A. I. Cherny, R. S. Gilyarevsky.

M.: FIZMATLIT, 2006. - 768 p.

Az enciklopédikus referenciaszótár több mint 18 ezer orosz és angol kifejezést tartalmaz, tematikusan a következő nagyobb részekre rendszerezve: I. Az információs technológia alapjai; II. Információs folyamatok és automatizált rendszerek automatizálása (AC); III. az AU technikai támogatása; IV. AS szoftver; V. Multimédia, hipermédia, virtuális valóság, gépi látás; VI. Hálózati technológiák adatfeldolgozáshoz és adatátvitelhez; VII. Számítógépes és hálózati szleng; VIII. E-mailben használt piktogramok; IX. Az interneten használt szavak és kifejezések rövidítései.

A szótári bejegyzések kiterjesztett jellegűek, és hivatkozási adatokat tartalmaznak a leírás tárgyairól, valamint hivatkozásokat az elsődleges dokumentumforrásokhoz, amelyekkel az érdeklődő felhasználók teljesebb körűen megismerkedhetnek velük.

A szótár felépítése és tartalma lehetővé teszi az olvasót érdeklő tematikus rovatokban és alfejezetekben található anyagok szisztematikus tanulmányozását, a heterogén automatizált információs és távközlési rendszerek tervezésével kapcsolatos döntések előzetes tanulmányozását. , valamint ennek alapján elkészíteni az oktatási és módszertani, áttekintést, referenciát stb.

A szótár azon felhasználók széles körét célozza meg, akiknek szakmai tevékenysége vagy érdeklődése a modern információs technológiához kapcsolódik.

Formátum: djvu

A méret: 7,1 Mb

Letöltés: yandex.disk

TARTALOM
Előszó a szótár enciklopédikus kiadásához ................................... 7
Előszó a szótár harmadik kiadásához, a referenciaszótárról és szerzőjéről... 9
A szerzőtől .................................................. ... .... tizenegy
A szótár használatáról................................................ 13
I. Az információs technológia alapjai.............................. 15
1.1. Adatok, információk, tudás, logika................................................ 15
1.2. Információs források, információelmélet, informatika 19
1.3. Adathordozók, dokumentumok, dokumentációk, kiadványok................................ 22
1.4. A dokumentumok és adatok strukturált ábrázolásának elvei....... 27
1.4.1. Információs elemek és típusaik .................................. 27
1.4.2. Rekord, Fájl, Tömb, Kulcs................................................ 30
1.4.3. Struktúrák, adatmodellek és kapcsolódó kifejezések 34
1.4.4. Formátum, adatmező és kapcsolódó kifejezések .................................. 45
1.5. Információs technológia................................................ 49
1.5.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 49
1.5.2. Dokumentumok és adatok kezelése és feldolgozása................................................ 52
1.5.3. Dokumentumok és adatok bevitele a számítógépbe .................................. 58
1.5.4. Információkeresés ^ általános fogalmak és kifejezések ............... 63
1.5.5. Indexelés, dokumentumok keresése és lekérdezések 66
1.6. Információtechnológiai biztonság................................................ 74
1.6.1. Általános fogalmak és kifejezések................................................ 74
1.6.2. Dokumentumok és adatok kódolása és dekódolása................................ 83
1.6.3. Kriptológia és kapcsolódó fogalmak ................................... 87
II. Információs folyamatok és automatizált információs rendszerek automatizálása 93
2.1. Általános fogalmak és kifejezések .................................................. 93
2.2. Az információs és könyvtári folyamatok automatizálása................................ 95
2.2.1. Az automatizáláshoz kapcsolódó kifejezések................................ 95
2.3. Automatizált rendszerek................................ 98
2.3.1. Általános fogalmak és kifejezések................................................ 98
2.3.2. Funkcionálisan ^orientált automatizált rendszerek..... 106
2.4. Automatizált rendszerek nyelvi és információs támogatása 117
2.4.1. Nyelvi támogatás ^ általános fogalmak és kifejezések ......... 117
2.4.2. Információkereső nyelvek és AIS szótárak....... 119
2.4.3. AIS metaadatok és formátumok 128
2.4.4. Az AIS információs támogatása ................................... 147
2.5. Az automatizált rendszerek személyzete és felhasználói .............................. 153
2.5.1. AIS fejlesztők és személyzet ................................... 153
2.5.2. AIS-felhasználók ................................................... 157
2.5.3. AIS-szakértők minősítése .............................. 159
2.6. Automatizált rendszerek létrehozásának és működtetésének folyamatai ........ 162
2.6.1. Automatizált rendszerek tervezése................................ 162
2.6.2. AIS életciklusa és rendszerintegrációja................................................ 165
III. Automatizált rendszerek műszaki támogatása ........ 169
3.1. Számítógépek, típusaik és általános besorolása 169
3.2. Architektúra, konfiguráció, számítógépes platform................................ 175
3.3. Személyi számítógépek (PC-k) ................................... 178
3.4. Hordozható számítógépek és önálló digitális eszközök különféle célokra ... 185
3.4.1. Laptop típusok................................................ 185
3.4.2. Digitális lejátszó és felvevő eszközök 188
3.5. A rendszeregység és kialakításának elemei ................................... 191
3.5.1. Processzorok, típusaik és a kapcsolódó kifejezések................................ 192
3.5.2. Számítógép-memória ^ fogalmak és kifejezések ........................... 202
3.5.3. A számítógépmemória funkcionális eszközei ........................ 208
3.5.4. Adapterek, interfészek és kapcsolódó kifejezések................................ 216
3.5.5. Deszkák, kikötők, buszok, nyílások................................................. 224
3.6. Perifériás (külső) számítógépes eszközök ................................... 233
3.6.1. Külső számítógép memória, meghajtók és kapcsolódó kifejezések ..... 233
3.6.2. CD-k és a kapcsolódó kifejezések................................ 251
3.6.3. Adatbeviteli eszközök, manipulátorok ........................... 260
3.6.4. Kimeneti eszközök................................................ 271
3.6.5. Modemek, kódolók, tápegységek................................ 286
3.7. PC-kártyák ................................................ .............. .. 289
3.8. Mikroelektronikus számítógépes bázis ................................... 294
3.9. Optoelektronikai eszközök.................................. 299
IV. Szoftver automatizált rendszerekhez ........ 303
4.1. Algoritmusok, programok, programozás................................... 303
4.1.1. Általános fogalmak és kifejezések 303
4.1.2. Programozási nyelvek................................ 307
4.1.3. Programozással kapcsolatos kifejezések.................................. 319
4.2. Általános szoftver.................................. 327
4.2.1. Operációs rendszerek................................ 328
4.2.2. Általános szoftver szervizeszközök 338
4.3. Alkalmazási szoftver automatizált rendszerekhez....... 339
4.3.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 339
4.3.2. Alkalmazási programok................................ 342
4.3.3. Számítógépes vírusok és vírusirtók ........................... 346
4.4. A szoftvereszközök működésével kapcsolatos feltételek 350
4.4.1. Néhány általános fogalom és kifejezés ........................ 350
4.4.2. Adatrekordok archiválása, tömörítése-visszaállítása................... 352
4.4.3. Hozzáférés, cím és kapcsolódó feltételek................................ 364
V. Multimédia, hipermédia, virtuális valóság, gépi látás. 372
5.1. Multimédiás rendszerek és kapcsolódó kifejezések. ................. 372
5.2. A zenei és beszédkíséret biztosításának eszközei ........ 375
5.2.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 375
5.2.2. Hangfájlok, szabványaik és formátumaik ................................... 380
5.3. Gépi (számítógépes) grafika ........................... 389
5.3.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 389
5.3.2. Grafikus fájlok és formátumaik.................................. 392
5.3.3. Számítógépes grafikai technológia................................ 400
5.4. Számítógépes videó, digitális televízió és animáció ................................ 408
5.4.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 408
5.4.2. Videótechnika................................ 412
5.4.3. Animációs technológia................................ 416
5.4.4. Digitális TV 420
5.5. Virtuális valóság, párhuzamos világok. ...................... 424
5.6. Számítógépes látás................................................ 427
VI. Hálózati technológiák. Az információfeldolgozás és -továbbítás eszközei 430
6.1. Általános fogalmak és kifejezések ................................ 430
6.2. Helyi hálózatok................................................ 433
6.3. Elosztott számítástechnikai hálózatok................................ 441
6.3.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 441
6.3.2. Intranet.............................. 450
6.3.3. ETHERNET ................................ 455
6.4. Globális számítástechnikai hálózatok, Internet ........................ 471
6.4.1. Általános fogalmak és kifejezések................................ 471
6.4.2. Webtechnológia................................................ 482
6.4.3. Az internetes csatornákon keresztüli adatátvitel technológiái................................ 489
6.4.4. Szolgáltatások és szervizeszközök az interneten.......................................................................... 499
6.4.5. Integrált digitális hálózati szolgáltatások – ISDN ................................. 518
6.4.6. Mobilkommunikáció és számítógépes telefonálás ................................... 520
6.4.7. Épületek távközlési berendezései .................................. 526
6.4.8. Távközlési technológiák felhasználásán alapuló műszaki eszközök, komplexumok fejlesztése 532
6.4.9. Az internetes jogviszonyok alanyai .................................. 533
6.5. A számítógépes hálózatok védelmének eszközei és technológiái.................................. 536
6.6. Adathálózatok alapvető szabványai. ...................... 541
6.6.1. ISO szabványok ................................................... 541
6.6.2. IEEE szabványok .............................. 543
6.6.3. ITU-T szabványok ................................................... 554
6.6.4. Egyéb szabványok és protokollok................................ 560
VII. Számítógép és hálózati szleng .............................. 565
VIII. E-mail ikonok és hangulatjelek szimbólumai................. 592
IX. Az interneten használt szavak és kifejezések rövidítései ...... 594
Felhasznált irodalom ................................................ 597
Angol ábécé index................................................. 644
Orosz ábécé mutató................................................ ... 708