Информация. Информационные процессы. Информационные технологии. 

    Последняя четверть ХХ века характеризуется интенсификацией  производственной деятельности (увеличения производительности), научной и управленческой деятельности. А это в свою очередь  требует обработки большого количества информации.

    Вещество, энергия и информация – важнейшие  сущности нашего мира.

    Вещество  – это все, что вокруг нас.

    Энергия приводит наш мир в движение (энергия  химических реакций, энергия солнечных  лучей, электрическая и механическая энергии и т.д.).

    Информация  – третья важнейшая сущность нашего мира.

    В основе этого определения, даваемого  философами, понятие нарушенного  однообразия, т.е. информация не то, что  заключается в книге или докладе, а то новое, что получено нами из них.

    В бытовом смысле под информацией обычно понимают те сведения, которые человек получает из окружающей природы и общества с помощью органов чувств. Наблюдая за природой, общаясь с другими людьми, читая газеты и книги, просматривая  телепередачи, мы получаем информацию. Биолог отнесет к информации те данные, которые человек не получал с помощью органов чувств и не создавал в своем уме, а хранит в себе с момента рождения и до смерти. Это генетический код, благодаря которому дети так похожи на родителей.

    В информатике – науке, изучающей методы представления, накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ – информацию определяют следующим образом.

    Информация  – совокупность сведений, циркулирующих  в природе, обществе, а также в  созданных человеком системах. Т.о. информацию собирают, хранят, передают, обрабатывают и используют. Для этих целей используются разработанные информационные технологии, (т.е. системы методов и способов сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации).

    Корни информатики лежат в другой науке – кибернетике. Понятие "кибернетика" впервые появилось в начале Х!Х века, и было предложено французским физиком Ампером, предположившим, что должна существовать наука, изучающая искусство управления. Эту несуществующую науку Ампер назвал  кибернетикой от греческого слова кибернетикос (искусный в управлении). В 1948 году американский математик Норберт Винер возродил термин "кибернетика" и определил ее как науку об управлении в живой природе и в технических системах.

    Человечество  за тысячелетия своего существования накопило огромное количество информации. Мозг человека не в состоянии хранить такой объем ее и без искажения передавать. Поэтому для хранения использовались природные средства: рисунки на стенах пещер, скалах. Носители информации непрерывно совершенствовались, появились: пергамент, папирус, береста, бумага,  фотопленка, перфорационные носители, магнитные, оптические носители.

    Информационные  потоки растут лавинообразно. Особенно это характерно для промышленности, управления и науки. Появление средств обработки информации привели к понятию информационные ресурсы.

    Информационные  ресурсы – информация, используемая на производстве, в технике, управлении обществом, специально организованная и обрабатываемая на ЭВМ.

    Информационные ресурсы в объеме страны – национальные информационные ресурсы.

    Информационные  ресурсы страны определяют ее научно-технический  прогресс, научный потенциал, экономическую  и стратегическую мощь. В этом смысле говорят об информатизации общества.

    Информатизация общества – повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного  использования достоверной информации и зависит от степени освоения и развития новых информационных технологий.

    Формы и виды  представления  информации.

    Информацию  можно классифицировать разными  способами, и разные науки делают это по-разному. Каждая наука вводит свою систему классификации.

    В информатике рассматривают  две  формы представления информации:

• аналоговую (непрерывную) -температура тела, мелодия, извлекаемая на скрипке, когда смычок не отрывается от струн и не останавливается, движение автомобиля;
• дискретную (прерывистую) – времена года, точка и тире в азбуке Морзе.

    Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным  признакам.

 

    На  данной таблице показано деление  информации, создаваемой и используемой человеком, на виды и подвиды по общественному назначению. 

    По  признаку "область возникновения" информация делится на:

• элементарную – отражает процессы и явления неодушевленной природы;
• биологическую – отражает процессы растительного и животного мира;
• социальную – отражает процессы человеческого общества.

    По  способу передачи и восприятия  различают информацию:

• визуальную – передается видимыми образами и символами;
• аудиальную – передается звуками;
• тактильную – передается ощущениями;
• органо-лептическую – передается запахами и вкусом;
• машинную – выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники.

    Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств и  эта информация  принимается, хранится и обрабатывается как аналоговая. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией, например, телевизор, телефон, проигрыватель пластинок.

    К цифровым устройствам относятся  персональный компьютер, работающий с  информацией, представленной в цифровой (дискретной) форме.

    Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному  назначению делят на:

• массовую (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.):
• специальную (научная, техническая, экономическая, управленческая и т.д.)
• личная.

    Информация  циркулирует в конкретных  информационных системах, т.е. в системах, где между объектами доминируют информационные  связи (например, а)работник, б)учреждение, в)система продажи билетов).

    Роль  компьютеров в этих системах огромна. Они выполняют почти все операции. 

    Свойства  информации.

    Информация  имеет определенные свойства:

• полезность (относительно конкретной информационной системы);
• полнота (мечта историка – иметь полную информацию о минувших эпохах, но историческая информация никогда не бывает полной, и полнота  уменьшается по мере удаленности от нас исторической эпохи);
• достоверность – она уменьшается с уменьшением полноты;
• новизна – с течением времени информация стареет, например, быстро стареет газетная информация, поэтому работа газетных издательств должна быть более оперативной;
• ценность – самая ценная информация – достаточно полезная, полная, достоверная и новая.

 

    Алфавитный  способ представления информации. 

    Информацию  записывают с помощью символов. Конечное множество символов (букв) для записи информации составляет алфавит. Из букв составляются слова, из слов – словосочетания и предложения.

    В информатике понятие алфавита расширяется. Можно рассматривать алфавит  арифметики, телеграфный алфавит, алфавиты, состоящие из специально придуманных  значков.

    Примеры:

    А={0,1,2,…9,<,>,=,+,-,*,(,),} – алфавит арифметики

    Т={.,--} – телеграфный алфавит

    B={I,V,X,L,C,M} – алфавит римской нумерации

    R={А,Б,В,Г,..,Э,Ю,Я} – русский алфавит

    L={A,B,C,D,…x,y,z} – латинский алфавит

    N={^,I,*} – придуманный алфавит

    M={0,1} – машинный алфавит.

    Словом называется упорядоченная последовательность конечного числа букв определенного алфавита.

    (4+3)*19 – слово в алфавите А

    -.--.. – слово в алфавите Т

    01101 – слово в алфавите М

    ^^I*^ - слово в алфавите N.

    Информацию, представленную в одном алфавите, можно перевести в другой алфавит. Процесс преобразования информации из одной формы в другую называется кодированием.

     Машинная  информация, например, представляется в двоичном коде или в алфавите М. Обмен информацией осуществляется с помощью сигналов: звуковых, световых и т.д. В ЭВМ – это электрические сигналы. 
 
 
 

      Представление целых чисел в  компьютере.

     Целые числа являются простейшими числовыми данными, с которыми оперирует ЭВМ. Для целых чисел существуют два представления: беззнаковое (только для неотрицательных целых чисел) и со знаком. Очевидно, что отрицательные числа можно представлять только в знаковом виде. Целые числа в компьютере хранятся в формате с фиксированной запятой.

     Представление целых чисел в  беззнаковых целых  типах.

     Для беззнакового представления все  разряды ячейки отводятся под  представление самого числа. Например, в байте (8 бит) можно представить  беззнаковые числа от 0 до 255. Поэтому, если известно, что числовая величина является неотрицательной, то выгоднее рассматривать её как беззнаковую.

     Представление целых чисел в  знаковых целых типах. 
Для представления со знаком самый старший (левый) бит отводится под знак числа, остальные разряды - под само число. Если число положительное, то в знаковый разряд помещается 0, если отрицательное - 1. Например, в байте можно представить знаковые числа от -128 до 127.

     Прямой  код числа.

     Представление числа в привычной форме "знак"-"величина", при которой старший разряд ячейки отводится под знак, а остальные - под запись числа в двоичной системе, называется прямым кодом двоичного числа. Например, прямой код двоичных чисел 1001 и -1001 для 8-разрядной ячейки равен 00001001 и 10001001 соответственно. 
Положительные числа в ЭВМ всегда представляются с помощью прямого кода. Прямой код числа полностью совпадает с записью самого числа в ячейке машины. Прямой код отрицательного числа отличается от прямого кода соответствующего положительного числа лишь содержимым знакового разряда. Но отрицательные целые числа не представляются в ЭВМ с помощью прямого кода, для их представления используется так называемый дополнительный код.

Дополнительный  код числа.

 
Дополнительный  код положительного числа равен прямому коду этого числа. Дополнительный код отрицательного числа m равен 2^k-|m|, где k - количество разрядов в ячейке. 
Как уже было сказано, при представлении неотрицательных чисел в беззнаковом формате все разряды ячейки отводятся под само число. Например, запись числа 243=11110011 в одном байте при беззнаковом представлении будет выглядеть следующим образом:

 
При представлении целых чисел  со знаком старший (левый) разряд отводится  под знак числа, и под собственно число остаётся на один разряд меньше. Поэтому, если приведённое выше состояние ячейки рассматривать как запись целого числа со знаком, то для компьютера в этой ячейке записано число -13 (243+13=256=28). 
Но если это же отрицательное число записать в ячейку из 16-ти разрядов, то содержимое ячейки будет следующим: