Системы счисления как вид кодирования информации. Перевод информации из одной системы счисления в другую.

Основные понятия информации и информатики как науки. Свойства информации

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Термин " информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин " Computer Science" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.

Предмет информатики как науки составляют:

аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

программное обеспечение средств вычислительной техники;

средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);

преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

Информация

Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы.

Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п..

Важнейшие свойства информации:

объективность и субъективность;

полнота;

достоверность;

адекватность;

доступность;

актуальность.

Данные являются составной частью информации, представляющие собой зарегистрированные сигналы.

Во время информационного процесса данные преобразовываются из одного вида в другого с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. Основными операциями есть:

сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;

формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;

фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;

сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;

архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;

защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;

транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принят называть сервером, а потребителя - клиентом;

преобразование данных - преобразование данных с одной формы в другую, или с одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Системы счисления как вид кодирования информации. Перевод информации из одной системы счисления в другую.

Система счисления – это способ наименования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. Систему счисления образует совокупность правил и приемов представления чисел с помощью набора знаков (цифр).

Различают следующие системы счисления:

натуральные; аддитивные; позиционные.

Натуральная система счисления: множество из одного символа (абак, счеты).

Аддитивная система счисления: любое число получается путем сложения и вычитания базисных чисел.

Позиционная система счисления: значение каждой цифры (ее вес) изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр (полиноме), изображающих число:

Перевод чисел из любой позиционной системы в десятичную определяется ее разложением в полином.

Обратный перевод для целых чисел осуществляется по алгоритму деления исходного десятичного числа на основание требуемой системы счисления. Для дробных чисел применяется алгоритм умножения.

Единицы измерения информации. Информационная емкость числовой, текстовой и графической информации.

Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию через нули и единички. Бит – это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).

Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 28). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:

1 символ = 8 битам = 1 байту.

Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.

Устройство компьютера

Микропроцессор - небольшая электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации.

В компьютерах типа IBM PC используется микропроцессоры фирмы Intel. Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой.

Оперативная память. Из оперативной памяти процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Оперативная память работает очень быстро, содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа (последовательность команд, записанная на языке понятном процессору) и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера: - клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними.

Контроллер или адаптер - электронная схема, которая управляет работой какого-либо внешнего устройства.

Шина - системная магистраль передачи данных

Дисководы- устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на гибких магнитных дисках (дискетах). Объем информации, который может быть размещен на дискете, различен для различных типов дискет. Самые распространенные на сегодня дискеты - 1.44 Мбайта.

Винчестеры - устройства для записи, считывания и длительного хранения информации на жестких магнитных дисках. Необходимый объем винчестера зависит от потребностей и материальных возможностей пользователя, на сегодняшний день –1 Гбайт и выше.

Мониторы - устройства, предназначенные для вывода на экран текстовой и графической информации.

Дополнительные устройства

Мышь - манипулятор для ввода информации в компьютер. Модем - устройство для обмена информацией между компьютерами через телефонные, оптоволоконные и др. Сети.

Объекты WINDOWS

Рабочий стол, это главная часть экрана, которая появляется при загрузке операционной системы. Так же можно назвать рабочим столом поверхность обычного стола, за которым вы работаете с какими либо документами, которые вы можете разложить на столе для удобства. Так вот разработчики придумали рабочий стол и для нашего компьютера. При открытии какой либо программы, папки или файла однозначно они открываются на рабочем столе. На рабочий стол вы можете размещать папки, файлы, ярлыки программ, так же у вас есть возможность передвигать их в удобное для вас место, но после чего нужно обновить действие на рабочем столе. Если не обновить, то после перезагрузки все ярлыки вернутся в левую часть экрана по умолчанию, так что для обновления нажмите в пустой области рабочего стола правой кнопкой мыши и выбираем пункт “Обновить”.

Сведения о панели задач.

В нижней рабочей части экрана есть специальная строка, которая называется панель задач. В панели задач отображаются ярлыки программ или файлов, которые вы запустили. С помощью панели задач, вы можете переключаться между программами, не закрывая их и не сворачивая в панель задач. При переключении между программами, окно выбранной программы будет открываться поверх других открытых программ. Так же есть в панели задач меню “Пуск”, со значком Windows. Через меню пуск вы можете открыть любую установленную на ваш компьютер программу даже если у вас не ярлыка программы на рабочем столе, через это же меню у вас есть доступ к основным параметрам компьютера.

Значки рабочего стола.

Значки, находящиеся на рабочем столе, это ярлыки программ, файлов, папок и других объектов, которые вы можете добавлять на рабочий стол и перемещать эти ярлыки в разные части на рабочем столе. Ярлыки можно как добавлять, так и удалять с рабочего стола так как ярлык программы это не сама программа, а простой значок с ссылкой на программу. Обратите внимание, на вашем рабочем столе находятся ярлыки, на которых есть стрелочка, так вот эта стрелочка и обозначает что это не сама программа, а просто ссылка на программу. Если вам мешают лишние такие ярлыки, вы смело можете их удалить и в нужный вам момент восстановить ярлык на рабочий стол, если программа востребована. Чтобы создать ярлык установленной программы, вам нужно пройти в меню “Пуск”, “все программы”, находим нужную программу, наведя курсор на объект, нажимаем правой кнопкой мыши, в выпадающем меню наводим на строку “Отправить”, и в открывшемся списке выбираем “Рабочий стол (создать ярлык)”. Все на вашем рабочем столе появился ярлык программы. Если же вам нужно чтобы у вас на рабочем столе находилась какая либо пака или файл, то вам нужно открыть то место где находится нужный вам объект, находим его, зажимаем левой кнопкой мыши и перетаскиваем на рабочий стол. Вот наш объект на рабочем столе.

Если вам временно понадобилось убрать все ярлыки с рабочего стола, то вам нужно нажать в пустой области рабочего стола правой кнопкой мыши и выбрать меню “Вид”, в выпадающем списке снимаем галочку с пункта “Отображать значки рабочего стола”. После этого действия все ярлыки будут скрыты. Чтобы вернуть значки на рабочий стол, вам потребуется таким же способом поставить флажок в пункте “Отображать значки рабочего стола”.

Буфер обмана

Информация, хранящаяся в заметках, является лишь первичным материалом, требующим дальнейшей обработки. Приведенные ниже примеры не являются догмой — используйте всю вашу фантазию, возможности Outlook и других приложений для рационального применения заметок.

В данном случае мы создали заметку с определением в Outlook, но автор пишет книгу посредством текстового редактора Word. Таким образом, необходимо перенести информацию из заметки в документ Word. Для переноса информации из одного приложения в другое можно использовать буфер обмена Microsoft Office.

Буфер обмена (buffer) — это память компьютера, предназначенная для промежуточного хранения информации. Буфер обмена применяется для обмена информацией как между документами одного приложения, так и между документами разных приложений.

Работа с буфером обмена

Работа с буфером обмена состоит из последовательности трех действий над каким-либо объектом (текст, картинка, файл и т. д.). Для простоты рассмотрим работу с буфером обмена на примере текстового фрагмента.

Копировать (Сору). Копируется выделенный текст в буфер обмена, при этом его экземпляр остается в основном документе. В итоге образуется два экземпляра одного и того же текстового фрагмента: один — в документе, другой — в памяти.

Вырезать (Cut). Аналогично предыдущему действию, только на этот раз происходит перемещение информации в буфер обмена и удаление ее из основного документа. Остается единственный экземпляр текста.

Вставить (Paste). Из буфера обмена в документ вставляется скопированная или вырезанная информация. При этом содержимое буфера обмена не уничтожается. Оно уничтожается только после очередной процедуры копирования или вырезания и при этом " вытесняет" объект, ранее помещенный в буфер обмена.

Операционная система

...Мы часто говорим — «я работаю с Windows», но слабо представляем себе, что это значит. Ведь сама операционная система (или, более фамильярно, просто ОС) — это своего рода буфер-передатчик между компьютерным «железом» и остальными программами. ОС принимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и «переводит» их на понятный машине язык. ОС управляет всеми подключенными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам. Наконец, ОС — обеспечивает человеку-пользователю удобство работы с компьютером.

Каждая ОС состоит как минимум из пяти обязательных частей.

Первая — «переводчик» с программного языка на «железный», язык машинных кодов.

Вторая — специализированные программки для управления различными устройствами, входящими в состав компьютера. Такие программки называются управляющими. Благодаря им операционная система узнает самую короткую дорогу к «сердцу» каждого устройства и получает в свои руки «пульт управления» всеми их функциями и способностями.

Третья часть — интерфейсы, специальные модули для выполнения стандартных процедур и функций, с которыми взаимодействуют прикладные программы. Таких библиотек в Windows очень много, а некоторые из них входят в своего рода «творческие союзы», помогая друг другу в выполнении тех или иных задач. Самый яркий пример — DirectX, комплект инструментов для работы со звуком, видео и другими мультимедийными ресурсами. Игры, музыкальные и видеопроигрыватели — все они используют DirectX, который берет на себя часть их работы. И это очень удобно — иначе производителям каждой программы пришлось бы писать «с нуля» все модули для решения самых простых задач.

Четвертая часть — «база данных», в которую система вносит сведения обо всех своих настройках, об установленных программах и многом другом. Ведь невозможно хранить такие данные в теле самих программ — для этого пришлось бы бесконечно вмешиваться в их код, что, согласитесь, просто недопустимо. В эпоху DOS каждая программа вела свое собственное «досье», сохраняя всю необходимую информацию в своих конфигурационных файлах. Windows решила проблему иначе, великодушно выделив всем программам единый «склад» для хранения настроек — системный реестр. В реестре хранится и вся информация, необходимая для работы самой Windows.

Пятая часть — удобная оболочка, с которой общается пользователь —. Своего рода красивая обертка, в которую упаковано скучное и неинтересное для пользователя ядро. Сравнение с упаковкой удачно еще и потому, что именно на нее обращают внимание при выборе операционной системы, — о ядре же, главной части ОС, вспоминают уже потом.

Сегодня графический интерфейс — неизменный атрибут любой операционной системы. Однако «операционки» первых поколений имели не графический, а текстовый интерфейс, то есть команды компьютеру отдавались не щелчком мышки по рисунку-пиктограмме, а с помощью введения команд с клавиатуры. А сама Windows первоначально была не полноценной операционной системой, а всего лишь «графической надстройкой» над ядром DOS, и в возраст «совершеннолетия» вступила лишь десять лет назад!

Конечно, операционных систем в мире много — и Windows далеко не самая лучшая из них. Mac OS, операционная система для компьютеров Apple, устроена куда проще и понятнее для пользователей. А многочисленные ОС семейства Linux обладают куда большей стабильностью, надежностью и гибкостью в настройке, да и стоят в десятки раз меньше... Так что, теоретически, выбор у вас есть.

Но, вероятнее всего, вы решите остановиться на одной из версий Windows — ибо при всех ее недостатках она уже давно превратилась в признанный стандарт. И что бы ни говорили о Windows скептики, а сегодня лучшей системы для дома просто не придумано.

Цикл с параметром»

Цикл с параметром

В тех случаях, когда количество посторений известно заранее (до начала цикла), обычно бывает удобнее использовать цикл с параметром. Он выполняется следующим образом: переменная-параметр (её также называют счетчиком) принимает последовательные значения в заданных пределах и при каждом из них выполняются операторы тела цикла.

В Pascal оператор цикла с параметром выглядит следующим образом:

for параметр: = начальное to конечное do

(в таком случае параметр будет увеличиваться). Если необходимо, чтобы значения параметра убывали, оператор немного изменяется:

for параметр: = начальное downto конечное do оператор;

При выполнении этого фрагмента программы переменная i примет поочередно все значения от 1 до 20, при каждом из них на экран на отдельной строке (writeln) будет выводиться само это значение и его куб. В результате получится таблица кубов первых двадцати натуральных чисел. Чтобы значения выводились ровными колонками, в процедуре вывода указан формат (на значение переменной i отведено 3 позиции, для куба — 5).

Цикл с предусловием.

Циклы с условием

Циклы с условием обычно используются в тех случаях, когда число повторений заранее неизвестно. Нужно повторять действия еще раз либо цикл должен быть завершен, определяется условием.

Если условие проверяется перед выполнением действий тела цикла, то такой цикл называют циклом с предусловием или циклом «пока» («повторять пока истинно условие»). В Pascal он выглядит следующим образом:

while условие do оператор;

Такая запись обозначает: пока значение переменной a превосходит 10, из него следует извлекать квадратный корень. Предположим, что до начала цикла переменная имела значение 10000. Поскольку 10000 > 10, из него будет извлечен корень; переменная получит значение 100. С этим значением вновь проверяется условие повторения. 100 больше 10, поэтому квадратный корень извлекается еще раз; переменная получает значение 10. Опять проверяется условие, но на этот раз 10 не больше 10, значит цикл будет завершен, и компьютер перейдет к исполнению следующего оператора.

Цикл с постусловием

Другой тип цикла с условием — цикл с постусловием, в котором проверка условия происходит после выполнения операторов тела цикла. Действия повторяются до того момента, когда условие станет истинным. В Pascal он записывается следующим образом:

repeat

операторы

until условие;

Этот фрагмент программы осуществляет ввод исходных данных с проверкой их корректности. Запрос будет повторяться до тех пор, пока пользователь не введет значение, удовлетворяющее поставлеенному условию (в данном случае — положительное).

Логические основы ЭВМ

В вычислительных машинах коды нуля и единицы представляются электрическими сигналами, имеющими два различных состояния. Наиболее распространенными способами физического представления информации являются импульсный и потенциальный:

импульс или его отсутствие;

высокий или низкий потенциал;

высокий потенциал или его отсутствие.

При импульсном способе отображения код единицы идентифицируется наличием электрического импульса, код нуля — его отсутствием (впрочем, может быть и наоборот). Импульс характеризуется амплитудой и длительностью, причем длительность должна быть меньше временного такта машины.

При потенциальном способе отображения код единицы — это высокий уровень напряжения, а код нуля — отсутствие сигнала или низкий его уровень. Уровень напряжения не меняется в течение всего такта работы машины. Форма и амплитуда сигнала при этом во внимание не принимаются, а фиксируется лишь сам факт наличия или отсутствия потенциала.

Вышесказанное обусловило то, что для анализа и синтеза схем в компьютере при алгоритмизации и программировании решения задач широко используется математический аппарат алгебры логики, оперирующий также с двумя понятиями «истина» или «ложь».

Основные понятия и законы алгебры логики

Алгебра логики - раздел математики. Она оперирует логическими высказываниями.

Логическое высказывание - любое предложение в повествовательной форме, о котором можно однозначно сказать, истинно оно или ложно. Примеры логических высказываний:

" Москва - столица России" (высказывание истинно).

" После зимы наступает осень" (высказывание ложно).

Простое высказывание - логическое высказывание, состоящее из одного утверждения.

Сложное высказывание - логическое высказывание, состоящее из нескольких утверждения, объединенных с помощью " связок": союзов " и", " или (либо)", частицы " не", связки " если, то" и др. Примеры сложных высказываний:

Логические операции - " связки": союзы и частицы естественного языка, образующие из простых высказываний сложные, представленные в формальном виде. Подробно основные логические операции рассмотрены в этой статье.

Логическое выражение - простое или сложное логическое высказывание, представленное в формальном виде. Примеры логических выражений:

простое: A,

сложное: AVB→ C,

где A, B, C - утверждения;

Λ, V, → - логические операции.

Законы алгебры логики - законы, позволяющие преобразовывать логические выражения. Основные законы рассмотрены в этой этой статье.

Логическая переменная - переменная, которая может принимать значение 1 (истина) или 0 (ложь).

Логическая функция - функция, аргументы и значение которой могут принимать значение 1 (истина) или 0 (ложь).

Таблица истинности - таблица, которая используется для описания логических функций, в частности отдельных логических операций. Примеры таблиц истинности для часто используемых логических операций.

Диаграммы Эйлера-Венна - диаграммы, которые служат для наглядного представления всех вариантов пересечения нескольких множеств. В качестве множеств могут использоваться простые логические высказывания. Диаграмма строится для логического высказывания, которое содержит от одного до трех утверждений

Вероятностный подход

Основополагающая роль в вероятностном подходе принадлежит энтропии множества вероятностей, формула которой была получена в 1948 году американским исследователем К. Шенноном. Предлагая для измерения количества информации свою знаменитую энтропийную меру, К. Шеннон руководствовался следующими соображениями.

Вероятность p – количественная априорная (т.е. известная до проведения опыта) характеристика одного из исходов (событий) некоторого опыта. Измеряется в пределах от 0 до 1. Если заранее известны все исходы опыта, сумма их вероятностей равна 1, а сами исходы составляют полную группу событий. Если все исходы могут свершиться с одинаковой долей вероятности, они называются равновероятными.