Тема 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.
Информацией называют сведения о тех или иных объектах, явлениях или процессах в окружающей среде. Любая форма человеческой деятельности связана с передачей и обработкой информации. Она необходима для правильного управления окружающей действительностью, достижения поставленных целей и в конечном счете - для существования человека. Любая система: социально-экономическая, техническая, или система в живой природе действует в постоянной взаимосвязи с внешней средой – другими системами более высокого и более низкого уровней. Взаимосвязь осуществляется посредством информации, которая передает как команды управления, так и сведения, необходимые для принятия правильных решений. Понятие информации как важнейшего элемента системы, охватывающего все стороны ее жизнедеятельности можно считать универсальным, применимым к любым системам.
Единого научного мнения о количественном смысле понятия "информация" не существует. Разные научные направления дают различные определения исходя из тех объектов и явлений, которые они изучают. Некоторые из них считают, что информация может быть выражена количественно, давая определения количества и объема информации (меры информации), другие ограничиваются качественными толкованиями.
Синтаксическая мера информации используется для количественного выражения обезличенной информации, не выражающей смыслового отношения к объектам.
Семантическое (смысловое) количество информации измеряется тезаурусной мерой. Она выражает способность наблюдателя (пользователя) принимать поступившее сообщение.
Прагматическая мера информации. Создание порции информации происходит по некоторой причине, а получение информации может привести к некоторому результату. Количественной мерой информации в этом случае может быть степень реакции системы на данную информацию.
Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Она также относительна, обусловлена особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется поставленная цель.
Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда играли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества просматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутреннее содержание по существу осталось неизменным.
Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем — аппаратно. Например, пользователь может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив расписание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, — в частности, задачи обмена информацией (передачи).
Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель — принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошибки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена информацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информационный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.
Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты реального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то вырабатываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.
Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, потребуется в дальнейшем.
Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.
Обработка информации — это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи.
После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.
Информационная технология — это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.
Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами:
• предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;
• целью процесса является получение информации;
• средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы;
• процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;
• выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;
• критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.
Литература: [1], с. 5-19; [2], с. 13-19.
Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов.
Компьютерная техника представляет собой материальную основу информационной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации.
Следует различать понятия архитектуры и структуры ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач.
Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от его структуры. Структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и описывает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а наиболее необходимые, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства.
Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне нисколько не похожи на первые модели, основополагающие идеи, принятые в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели кардинальных изменений (за исключением, конечно же, систем параллельной обработки информации).
Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие базисные устройства:
· арифметико-логическое устройство (АЛУ);
· устройство управления (УУ)
· запоминающее устройство (ЗУ);
· устройства ввода-вывода (УВВ);
· пульт управления (ПУ).
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в одно общее устройство, называемое центральным процессором.
Современный персональный компьютер содержит следующие основные устройства:
- устройства внешней памяти, чаще всего магнитные диски, на которых информация и программы сохраняются и при выключении питания;
- оперативную память, в которой информация и программа находится при выполнении нужных действий;
- процессор, который собственно и выполняет команды в том порядке, который предписан программой;
- устройства ввода и вывода (например, клавиатура и монитор), через которые компьютер получает информацию и программы извне или передает их наружу.
Внешне современные персональные компьютеры состоят обычно из трех частей: системного блока, клавиатуры, монитора. Системный блок является обрабатывающим блоком, в нем расположены, как минимум, следующие узлы компьютера:
- электронные схемы (процессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.);
- блок электропитания, преобразующий электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока низкого напряжения, подаваемую на электронные схемы;
- накопитель (дисковод) на гибких магнитных дисках, используемый для переноса программ и данных между разными компьютерами;
- накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для длительного хранения больших объемов информации в компьютере.
К периферийным устройствам относятся: принтеры, сканеры, акустические колонки, источники бесперебойного питания, модемы, сменные накопители памяти, т. е. те устройства, без которых компьютер может функционировать самостоятельно.
Принтеры. Принтеры (print — печать) — это автоматические печатающие устройства, предназначенные для печатания на бумагу результатов работы на компьютере (текстов, рисунков, графиков).
По принципу действия различают ударно-матричные, струйные, лазерные и другие принтеры.
Сканер — это устройство, которое позволяет вводить в компьютер изображение текстов, рисунков, фотографий непосредственно с бумажного документа. Настольные сканеры подразделяются на планшетные, роликовые и проекционные.
Для долговременного архивного хранения информации или для перезаписи больших массивов данных на другой компьютер используются сменные накопители памяти.
К сменным носителям информации относятся накопители памяти большой емкости, которые можно отключать от компьютера и использовать по назначению. Накопители обычно имеют небольшую массу и объем, их легко можно переносить даже в дипломате.
Использование сменных накопителей дает возможность полностью исключить несанкционированный доступ к конфиденциальным данным. Информация, оставленная на внутреннем жестком диске компьютера, всегда доступна неограниченному кругу лиц и ее могут случайно испортить.
Для накопления данных используются следующие накопители: на основе дискет, типа винчестера, магнитооптические, стриммеры, лазерные, модульные и др.
Литература: [1], с. 20-39; [2], с. 100-156.
