Часть 1 - Основы информатики (Т.В. Лукьянова - Конспект лекций по информатике)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТМОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯЛукьянова Т.В.КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУИНФОРМАТИКАЧасть 1ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИОГЛАВЛЕНИЕ1. ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ ................................................................................... 31.1. Введение в информатику.................................................................................. 31.2.

Понятие информации ........................................................................................ 51.3. Свойства информации ...................................................................................... 71.4. Информация и данные ......................................................................................

81.5. Передача информации. Информационные каналы........................................ 81.6. Измерение информации.................................................................................... 91.7. Системы счисления ......................................................................................... 101.7.1. Преобразование чисел из одной системы счисления в другую ....... 131.7.2. Перевод восьмеричных и шестнадцатеричных чисел в двоичнуюсистему ............................................................................................................. 141.8.

Кодирование информации.............................................................................. 151.8.1. Кодирование числовой информации .................................................. 161.8.2. Кодирование текстовой информации ................................................. 171.8.3. Кодирование графической информации ............................................ 181.8.4.

Кодирование звуковой информации ................................................... 221.8.5. Представление видео и мультимедийной информации .................... 25ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................................... 2721. ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ1.1. Введение в информатикуТермин "информатика" возник в начале 60-х гг. XX в. во Франции для выделения области знаний, связанной с автоматизированной обработкой информации спомощью электронно-вычислительных машин.Термин "информатика" (франц.

informatique) происходит от французскихслов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает"информационная автоматика".Широко распространён также англоязычный вариант этого термина –"Computer science", что означает буквально "компьютерная наука".Информатика – это основанная на использовании компьютерной техникидисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации,включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные,коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации – массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.Таким образом, информатика базируется на компьютерной технике и немыслима без нее.Информатика – комплексная научная дисциплина с широчайшим диапазономприменения.

Её приоритетные направления: разработка вычислительных систем и программного обеспечения; теория информации, изучающая процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации;3 математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний; методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического ианалитического мышления в интеллектуальной деятельности человека (логическийвывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие, игры и др.); системный анализ, изучающий методологические средства, используемыедля подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера; биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологическихсистемах; социальная информатика, изучающая процессы информатизации общества; методы машинной графики, анимации, средства мультимедиа; телекоммуникационные системы и сети, в том числе, глобальные компьютерные сети, объединяющие всё человечество в единое информационное сообщество; разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и все другие виды хозяйственной иобщественной деятельности.В информатике можно выделить три неразрывно и существенно связанные части – технические средства, программные и алгоритмические средства. Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языкеобозначаются словом Hardware, которое буквально переводится как "твердые изделия". Для обозначения программных средств, под которыми понимается совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности поих созданию и применению, используется слово Software (буквально – "мягкие изделия"), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программногообеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться,приспосабливаться и развиваться.4 Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, ведущих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи.

Для обозначения части информатики, связанной с разработкой алгоритмов и изучением методов и приемов их построения, применяют термин Brainware (англ. brain – интеллект).Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связаноначало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Этареволюция, следующая за революциями в овладении веществом и энергией, затрагивает и коренным образом преобразует не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни.Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной техники, развитиеинформационных сетей, создание новых информационных технологий приводят кзначительным изменениям во всех сферах общества: в производстве, науке, образовании, медицине и т.д.1.2. Понятие информацииТермин "информация" происходит от латинского слова "informatio", чтоозначает сведения, разъяснения, изложение.

Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионныхв науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности: в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которыекого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либодеятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто,неизвестное раньше"; в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в формезнаков или сигналов;5 в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е.

в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).Приведем одно из определений информации.Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды,их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о нихстепень неопределенности, неполноты знаний.Люди обмениваются информацией в форме сообщений.

Сообщение – этоформа представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление,письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей – в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским.

Никакой новой информации не содержити сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно илиуже известно.Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального,говорить об информации бессмысленно.Информатика рассматривает информацию как связанные между собой сведения, изменяющие наши представления о явлении или объекте окружающего мира.С этой точки зрения информацию можно рассматривать как совокупность знанийо фактических данных и зависимостях между ними.В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.6Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузкуи представленную в понятном компьютеру виде.

Каждый новый символ в такойпоследовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.1.3. Свойства информацииИнформация обладает большим количеством разнообразных свойств, наиболее важными из них являются достоверность, полнота, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость. Рассмотрим их подробнее.Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может статьнедостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений.Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений илиможет повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близостик реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в какихлибо видах деятельности человека. Ценность одной и той же информации относительна – она зависит от конкретного временного периода, конкретной ситуации иконкретного пользователя.Только своевременно полученная информация может принести ожидаемуюпользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когдаона ещё не может быть усвоена), так и её задержка.Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом,она может стать бесполезной.