Информатика энциклопедиясы. Ұлы Совет энциклопедиясы – информатика

Ағылшын тілінде сөйлейтін елдерде информатика термині қолданылады - информатика.

Информатиканың теориялық негізін іргелі ғылымдар тобы құрайды: ақпарат теориясы, алгоритмдер теориясы, математикалық логика, формальды тілдер мен грамматика теориясы, комбинаторлық талдау және т.б. Олардан басқа информатикаға компьютердің архитектурасы, операциялық жүйелер, мәліметтер базасының теориясы, бағдарламалау технологиясы және т.б. Информатиканы ғылым ретінде анықтаудың маңызы мынада: ол бір жағынан компьютерлік техниканың құрылғылары мен жұмыс істеу принциптерін зерттеумен айналысса, екінші жағынан басқаратын бағдарламалармен жұмыс істеудің техникасы мен әдістерін жүйелеумен айналысады. бұл технология.

Ақпараттық технология – бұл нақты техникалық және бағдарламалық құралдарбойынша әртүрлі операцияларды орындайтын ақпаратты өңдеуөміріміз бен қызметіміздің барлық салаларында. Ақпараттық технологияны кейде компьютерлік технология немесе қолданбалы информатика деп те атайды.

Ақпарат аналогтық және цифрлық.

«Ақпарат» термині латын ақпаратынан шыққан, – түсіндіру, көрсету, хабардар ету.

Ақпаратты жіктеуге болады әртүрлі жолдар, және әртүрлі ғылымдар мұны әртүрлі тәсілдермен жасайды. Мысалы, философияда объективті және субъективті ақпаратты ажыратады. Объективті ақпарат табиғат пен адам қоғамындағы құбылыстарды көрсетеді. Субъективті ақпаратты адамдар жасайды және олардың объективті құбылыстарға көзқарасын көрсетеді.

Информатикада аналогтық ақпарат пен цифрлық ақпарат бөлек қарастырылады. Бұл маңызды, өйткені адам өзінің сезімінің арқасында аналогтық ақпаратпен жұмыс істеуге дағдыланады, ал компьютерлік технология, керісінше, негізінен цифрлық ақпаратпен жұмыс істейді.

Адам ақпаратты сезім мүшелері арқылы қабылдайды. Жарық, дыбыс, жылу энергетикалық сигналдар, ал дәм мен иіс химиялық қосылыстардың әрекетінің нәтижесі, ол да энергетикалық табиғатқа негізделген. Адам энергия әсерлерін үздіксіз бастан кешіреді және олардың бірдей комбинациясын ешқашан екі рет кездестіре алмайды. Бір ағашта екі бірдей жасыл жапырақ және екі мүлдем бірдей дыбыс жоқ - бұл аналогтық ақпарат. Әртүрлі түстер сандар берілген болса, және әртүрлі дыбыстар- ескертеді, содан кейін аналогтық ақпаратты цифрлық түрге айналдыруға болады.

Музыка тыңдалған кезде аналогтық ақпаратты тасымалдайды, бірақ ноталанған кезде ол цифрлық болады.

Аналогтық ақпарат пен цифрлық ақпараттың айырмашылығы, ең алдымен, аналогтық ақпарат үздіксіз, ал цифрлық ақпарат дискретті.

Цифрлық құрылғыларға дербес компьютерлер жатады - олар цифрлық түрде берілген ақпаратпен жұмыс істейді, ал лазерлік компакт-дискілердің музыкалық ойнатқыштары да сандық болып табылады.

Ақпаратты кодтау.

Ақпаратты кодтау – ақпараттың белгілі бір көрінісін қалыптастыру процесі. .

Тар мағынада «кодтау» термині ақпаратты ұсынудың бір түрінен екіншісіне, сақтауға, тасымалдауға немесе өңдеуге ыңғайлырақ көшу ретінде түсініледі.

Компьютер тек сандық түрде берілген ақпаратты өңдей алады. Барлық басқа ақпараттар (дыбыстар, кескіндер, аспаптардың көрсеткіштері және т.б.) компьютерде өңдеу үшін сандық түрге айналуы керек. Мысалы, музыкалық дыбысты сандық түрде анықтау үшін әрбір өлшемнің нәтижелерін сандық түрде ұсынып, белгілі бір жиіліктегі дыбыстың қарқындылығын қысқа аралықпен өлшеуге болады. Көмегімен компьютерлік бағдарламаларалынған ақпаратты түрлендіруге болады, мысалы, әртүрлі көздерден алынған дыбыстарды бірінің үстіне бірін «үстіне қою».

Сол сияқты мәтіндік ақпаратты компьютерде өңдеуге болады. Компьютерге енгізілген кезде әрбір әріп белгілі бір санмен кодталады, ал шығарылған кезде сыртқы құрылғылар(экран немесе басып шығару) адамның қабылдауы үшін осы сандарға әріптердің кескіндері салынған. Әріптер мен сандар жиыны арасындағы сәйкестік таңбаларды кодтау деп аталады.

Әдетте, компьютердегі барлық сандар нөлдер мен бірліктердің көмегімен көрсетіледі (адамдар үшін әдеттегідей он цифр емес). Басқаша айтқанда, компьютерлер әдетте екілік жүйеде жұмыс істейді санау жүйесі, өйткені бұл жағдайда оларды өңдеуге арналған құрылғылар әлдеқайда қарапайым.

Ақпараттың өлшем бірліктері. Бит. Байт.

Бит – ақпаратты бейнелеудің ең кіші бірлігі. Байт – ақпаратты өңдеу мен жіберудің ең кіші бірлігі .

Әртүрлі мәселелерді шеше отырып, адам бізді қоршаған әлем туралы ақпаратты пайдаланады. Хабарламада аз ақпарат бар немесе, керісінше, толық ақпарат бар дегенді жиі естиді, ал бір хабарламаны алатын әртүрлі адамдар (мысалы, газеттегі мақаланы оқығаннан кейін) ондағы ақпараттың көлемін әртүрлі бағалайды. Демек, адамдардың хабарды алғанға дейін бұл оқиғалар (құбылыстар) туралы білімдері әртүрлі болған. Хабарламадағы ақпараттың көлемі хабарламаның алушы үшін қаншалықты жаңа екеніне байланысты. Егер хабарламаны алу нәтижесінде бұл мәселе бойынша толық түсінікке қол жеткізілсе (яғни, белгісіздік жойылса), олар жан-жақты ақпарат алынды дейді. Бұл бұл тақырып бойынша қосымша ақпарат қажет емес дегенді білдіреді. Керісінше, егер хабарламаны алғаннан кейін белгісіздік өзгеріссіз қалса (хабарланған ақпарат әлдеқашан белгілі болды немесе маңызды емес), онда ешқандай ақпарат алынған жоқ (нөлдік ақпарат).

Монетаны лақтыру және оның құлауын көру белгілі бір ақпаратты береді. Монетаның екі жағы да «тең», сондықтан екі жағы да бірдей жоғары көтеріледі. Мұндай жағдайларда оқиға 1 битте ақпаратты тасымалдайды деп айтылады. Сөмкеге түрлі түсті екі шарды салсақ, бір шарды соқыр салу арқылы 1 битте шардың түсі туралы да мәлімет аламыз.

Ақпараттың өлшем бірлігі бит (бит) деп аталады – ағылшын тіліндегі binary digit, сөздерінің аббревиатурасы. екілік сан нені білдіреді.

Есептеу техникасында бит ақпарат тасымалдаушының физикалық күйіне сәйкес келеді: магниттелген – магниттелмеген, тесік бар – саңылау жоқ. Бұл жағдайда бір күй әдетте 0 санымен, ал екіншісі 1 санымен белгіленеді. Екі ықтимал нұсқаның бірін таңдау логикалық ақиқат пен жалғандықты ажыратуға да мүмкіндік береді. Биттер тізбегі мәтінді, кескінді, дыбысты немесе кез келген басқа ақпаратты кодтай алады. Ақпаратты ұсынудың бұл әдісі екілік кодтау деп аталады. (екілік кодтау) .

Информатикада байт деп аталатын шама жиі қолданылады және ол 8 битке тең. Ал егер бит мүмкін болатын екі нұсқаның біреуін таңдауға мүмкіндік берсе, онда байт сәйкесінше 256-дан 1-ге тең (2 8). Ақпарат көлемін өлшеу үшін байттармен қатар үлкенірек бірліктер қолданылады:

1 КБ (бір килобайт) = 2\up1210 байт = 1024 байт;

1 МБ (бір мегабайт) = 2\up1210 КБ = 1024 КБ;

1 ГБ (бір гигабайт) = 2\up1210 МБ = 1024 МБ.

Мысалы, кітап 100 беттен тұрады; Бір бетке 35 жол, әр жолға 50 таңба. Кітаптағы ақпарат көлемі келесідей есептеледі:

Бетте 35 × 50 = 1750 байт ақпарат бар. Кітаптағы барлық ақпараттың көлемі (әр түрлі бірліктерде):

1750 × 100 = 175 000 байт.

175 000 / 1024 = 170,8984 КБ.

170,8984 / 1024 = 0,166893 МБ.

Файл. Файл пішімдері.

Файл - байттар тізбегін қамтитын және бірегей атауы бар ақпаратты сақтаудың ең кіші бірлігі.

Файлдардың негізгі мақсаты – ақпаратты сақтау. Олар сонымен қатар деректерді бағдарламадан бағдарламаға және жүйеден жүйеге тасымалдауға арналған. Басқаша айтқанда, файл тұрақты және мобильді деректердің репозиторийі болып табылады. Бірақ файл тек деректер қоймасы емес. Файлда әдетте болады аты, атрибуттары, өзгерту уақыты және жасау уақыты.

Файлдық құрылым - файлдарды сақтау құрылғысында, мысалы, дискіде сақтауға арналған жүйе. Файлдар каталогтарға (кейде каталогтар немесе қалталар деп аталады) реттелген. Кез келген каталогта ішкі каталогтардың ерікті саны болуы мүмкін, олардың әрқайсысы файлдар мен басқа каталогтарды сақтай алады.

Мәліметтерді байттарға бөлу тәсілі файл пішімі деп аталады. .

Электрондық кесте сияқты файлды оқу үшін байттардың әрбір ұяшықтағы сандарды (формулаларды, мәтіндерді) қалай көрсететінін білу керек; мәтіндік редактор файлын оқу үшін қай байт таңбаларды және қандай қаріптерді немесе өрістерді және басқа ақпаратты білдіретінін білу керек.

Бағдарламалар деректерді бағдарламашы таңдаған әдіспен файлда сақтай алады. Дегенмен, файлдарды әртүрлі бағдарламалар пайдаланады деп күтілуде, сондықтан көптеген қолданбалы бағдарламалар басқа бағдарламалар файлдағы деректерді түсінуі үшін кейбір кең таралған пішімдерді қолдайды. Бағдарламалық жасақтама компаниялары (бағдарламаларының «стандарт» болғанын қалайтындар) олар жасаған пішімдері туралы ақпаратты басқа қолданбаларда пайдалану үшін жиі жариялайды.

Барлық файлдарды шартты түрде екі бөлікке бөлуге болады - мәтіндік және екілік.

Мәтіндік файлдар компьютерлік әлемде ең көп таралған деректер түрі болып табылады. Көбінесе әрбір таңбаны сақтау үшін бір байт бөлінеді, ал мәтіндік файлдар әрбір таңба 255-тен аспайтын белгілі бір санға сәйкес келетін арнайы кестелер арқылы кодталады. Тек 127 бірінші сандарды пайдаланатын кодтауға арналған файл деп аталады. ASCII- файл (American Standard Code for Information Intercange - ақпарат алмасуға арналған американдық стандартты кодтың қысқартылған нұсқасы), бірақ мұндай файлда латын тілінен басқа әріптер болуы мүмкін емес (соның ішінде орысша). Көптеген ұлттық алфавиттерді сегіз разрядты кесте арқылы кодтауға болады. Орыс тілі үшін қазіргі уақытта үш кодтау ең танымал: Koi8-R, Windows-1251 және альтернативті (alt) кодтау.

Қытай сияқты тілдерде 256-дан астам таңба бар, сондықтан әр таңбаны кодтау үшін бірнеше байт пайдаланылады. Кеңістікті үнемдеу үшін келесі трюк жиі қолданылады: кейбір таңбалар бір байт арқылы кодталады, ал басқалары екі немесе одан да көп байтты пайдаланады. Бұл тәсілді жалпылау әрекетінің бірі таңбаларды кодтау үшін нөлден 65 536-ға дейінгі сандар диапазонын қолданатын Юникод стандарты болып табылады.Мұндай кең ауқым планетаның кез келген бұрышындағы тілдің таңбаларын сандық түрде көрсетуге мүмкіндік береді.

Бірақ таза мәтіндік файлдар сиреп барады. Құжаттар көбінесе суреттер мен диаграммалардан тұрады және әртүрлі қаріптер қолданылады. Нәтижесінде мәтіндік, графикалық және деректердің басқа формаларының әртүрлі комбинациялары болып табылатын пішімдер пайда болады.

Екілік файлдар, мәтіндік файлдардан айырмашылығы, оларды қарау оңай емес және олар әдетте таныс сөздерді қамтымайды - тек көптеген түсініксіз таңбалар. Бұл файлдарды адамдар тікелей оқуға арналмаған. Екілік файлдардың мысалдары орындалатын бағдарламалар мен графикалық файлдар болып табылады.

Ақпаратты екілік кодтаудың мысалдары.

Компьютерде өңделетін әртүрлі ақпараттардың ішінде маңызды бөлігін сандық, мәтіндік, графикалық және дыбыстық ақпараттар құрайды. Осы ақпарат түрлерін компьютерде кодтаудың кейбір тәсілдерімен танысайық.

Сандық кодтау.

Компьютер жадында сандарды көрсетудің екі негізгі пішімі бар. Олардың бірі бүтін сандарды кодтау үшін, екіншісі (санның өзгермелі нүктелі көрінісі деп аталатын) нақты сандардың белгілі бір ішкі жиынын көрсету үшін қолданылады.

Компьютер жадында көрсетуге болатын бүтін сандар жиыны шектеулі. Мәндер ауқымы сандарды сақтау үшін пайдаланылатын жад аймағының өлшеміне байланысты. В к-биттік ұяшық 2 сақтай алады кбүтін сандардың әртүрлі мәндері .

Натурал санның ішкі көрінісін алу үшін Нішінде сақталады к-биттік машина сөзі, сізге қажет:

1) N санын екілік санау жүйесіне аудару;

2) алынған нәтиже сол жақта k цифрға дейінгі елеусіз нөлдермен толықтырылады.

Мысалы, 2 байт ұяшықтағы 1607 бүтін санның ішкі көрінісін алу үшін сан екілік жүйеге түрлендіріледі: 1607 10 = 11001000111 2 . Бұл санның ұяшықтағы ішкі көрінісі: 0000 0110 0100 0111.

Теріс бүтін санның (–N) ішкі көрінісін жазу үшін сізге қажет:

1) оң санның ішкі көрінісін алу Н;

2) 0-ді 1-ге және 1-ді 0-ге ауыстыра отырып, осы санның қайтару кодын алу;

3) алынған санға 1 қосыңыз.

Теріс бүтін санның ішкі көрінісі -1607. Алдыңғы мысалдың нәтижесін пайдалана отырып, 1607 оң санның ішкі көрінісі жазылады: 0000 0110 0100 0111. Кері код инверттеу арқылы алынады: 1111 1001 1011 1000. Біреуі қосылды: 1111 1001 1011 - бұл ішкі -1607 санының екілік көрінісі.

Жылжымалы нүкте пішімі нақты сан көрінісін пайдаланады Рмантиссаның өнімі ретінде мсанау жүйесіне негізделген nбелгілі бір дәрежеде б, ол тәртіп деп аталады: R=m * np.

Санның өзгермелі нүкте түрінде ұсынылуы анық емес. Мысалы, келесі теңдіктер дұрыс:

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

Көбінесе компьютерлер жылжымалы нүкте түрінде санның нормаланған көрінісін пайдаланады. Бұл көріністегі мантисса шартты қанағаттандыруы керек:

0,1 п Дж мб . Басқаша айтқанда, мантисса 1-ден аз және бірінші маңызды цифр нөл емес ( бсанау жүйесінің негізі болып табылады).

Компьютер жадында мантисса тек маңызды сандардан тұратын бүтін сан ретінде берілген (0 бүтін сандар мен үтір сақталмайды), сондықтан 12.345 саны үшін мантиссаны сақтауға бөлінген жад ұяшығында 12 345 саны сақталады. бастапқы нөмірді бірегей түрде қалпына келтіріңіз, ол оны сақтау тәртібін сақтау үшін ғана қалады, бұл мысалда 2.

Мәтінді кодтау.

Мәтін жазу үшін қолданылатын таңбалар жиынтығы әліпби деп аталады. Алфавиттегі таңбалар саны оның кардиналдығы деп аталады.

Мәтіндік ақпаратты компьютерде көрсету үшін көбінесе 256 символдық алфавит қолданылады. Мұндай алфавиттің бір символы 8 бит ақпаратты тасымалдайды, өйткені 2 8 \u003d 256. Бірақ 8 бит бір байтты құрайды, сондықтан әрбір таңбаның екілік коды компьютер жадында 1 байтты алады.

Мұндай алфавиттің барлық символдары 0-ден 255-ке дейін нөмірленеді және әрбір сан 00000000-нан 11111111-ге дейінгі 8-разрядты екілік кодқа сәйкес келеді. Бұл код екілік санау жүйесіндегі символдың реттік нөмірі болып табылады.

Әртүрлі типтегі компьютерлер мен операциялық жүйелер үшін кодтау кестесінде алфавиттік белгілердің орналасу ретімен ерекшеленетін әртүрлі кодтау кестелері қолданылады. Жоғарыда айтылған ASCII кодтау кестесі дербес компьютерлердегі халықаралық стандарт болып табылады.

Кезекті алфавитті кодтау принципі - ASCII код кестесінде латын әріптері (бас және кіші әріптер) алфавиттік ретпен орналасады. Сандардың орналасуы да мәндердің өсу ретімен реттелген.

Бұл кестеде тек алғашқы 128 таңба стандартты болып табылады, яғни нөлден (екілік код 00000000) 127 (01111111) дейінгі сандары бар таңбалар. Бұған латын әліпбиінің әріптері, сандар, тыныс белгілері, жақшалар және басқа да белгілер кіреді. Қалған 128 код 128-ден басталып (екілік код 10000000) және 255-ке (11111111) аяқталады, ұлттық әліпбидің әріптерін, псевдографиялық және ғылыми белгілерді кодтау үшін қолданылады.

Графикалық ақпаратты кодтау.

Бейне жадында экранда көрсетілетін кескін туралы екілік ақпарат бар. Компьютердің көмегімен жасалған, өңделген немесе қаралатын барлық дерлік кескіндерді екі үлкен бөлікке бөлуге болады - растрлық және векторлық графика.

Растрлық кескіндер пикселдер деп аталатын нүктелердің бір қабатты торы (пиксель, ағылшын сурет элементінен алынған). Пиксель коды оның түсі туралы ақпаратты қамтиды.

Ақ-қара кескін үшін (жартылай тондарсыз) пиксел тек екі мәнді қабылдай алады: ақ және қара (жанады - жанбайды) және оны кодтау үшін бір бит жад жеткілікті: 1 - ақ, 0 - қара.

Түсті дисплейдегі пикселдің түсі әртүрлі болуы мүмкін, сондықтан бір пиксельге бір бит жеткіліксіз. 4 түсті кескінді кодтау үшін бір пиксельге екі бит қажет, себебі екі бит 4 түрлі күйде болуы мүмкін. Мысалы, бұл түсті кодтау опциясын қолдануға болады: 00 - қара, 10 - жасыл, 01 - қызыл, 11 - қоңыр.

RGB мониторларында түстердің барлық алуан түрі негізгі түстерді - қызыл (Қызыл), жасыл (Жасыл), көк (Көк) біріктіру арқылы алынады, олардан 8 негізгі комбинацияны алуға болады:

Әрине, егер сізде негізгі түстердің жарқырауының қарқындылығын (жарықтығын) басқару мүмкіндігі болса, онда әртүрлі реңктерді тудыратын олардың комбинацияларының әртүрлі нұсқаларының саны артады. Түрлі түстердің саны - TOжәне оларды кодтауға арналған биттердің саны - Нқарапайым формуламен өзара байланысады: 2 Н = TO.

Растрлық графикаға қарағанда векторлық кескін қабатталған. Әрбір элемент векторлық кескін– сызық, тіктөртбұрыш, шеңбер немесе мәтін фрагменті – өз қабатында орналасқан, оның пикселдері басқа қабаттардан тәуелсіз орнатылады. Векторлық кескіннің әрбір элементі арнайы тілдің көмегімен сипатталатын объект (түзулердің, доғалардың, шеңберлердің және т.б. математикалық теңдеулер) Күрделі объектілер (сынық сызықтар, әртүрлі геометриялық фигуралар) элементар графикалық объектілердің жиынтығы ретінде көрсетіледі.

Векторлық кескіннің объектілері растрлық графикадан айырмашылығы, сапасын жоғалтпай, өлшемін өзгерте алады (растрлық кескін үлкейтілгенде түйіршіктілік артады).

Дыбыстық кодтау.

Бұл дыбысты физикадан білеміз ауа дірілдері болып табылады. Дыбысты электрлік сигналға түрлендірсеңіз (мысалы, микрофонды пайдалану), уақыт өте келе біркелкі өзгеретін кернеуді көруге болады. Компьютерлік өңдеу үшін мұндай аналогтық сигнал қандай да бір түрде екілік сандар тізбегіне түрлендірілуі керек.

Бұл, мысалы, осылай жасалады - кернеу тұрақты аралықпен өлшенеді және алынған мәндер компьютердің жадында жазылады. Бұл процесс дискретизация (немесе цифрландыру) деп аталады, ал оны орындайтын құрылғы аналогты-цифрлық түрлендіргіш (ADC) деп аталады.

Осылайша кодталған дыбысты қайта шығару үшін кері түрлендіруді орындау керек (бұл үшін цифрлық-аналогтық түрлендіргіш қолданылады). - DAC), содан кейін алынған қадам сигналын тегістеңіз.

Таңдау жылдамдығы неғұрлым жоғары болса және әрбір үлгіге көбірек бит бөлінсе, дыбыс соғұрлым дәлірек көрсетіледі, бірақ дыбыс файлының өлшемі де артады. Сондықтан дыбыстың сипатына, оның сапасына қойылатын талаптарға және алып жатқан жад көлеміне байланысты кейбір компромисстік мәндер таңдалады.

Сипатталған кодтау әдісі дыбыстық ақпаратөте жан-жақты, ол кез келген дыбысты елестетуге және оны әртүрлі тәсілдермен түрлендіруге мүмкіндік береді. Бірақ басқаша әрекет ету тиімдірек болатын кездер болады.

Музыканы көрсетудің жеткілікті ықшам тәсілі бұрыннан қолданылған - нота жазу. Ол дыбыстың қандай биіктікте екенін, қай аспапта және қалай ойнайтынын арнайы белгілермен көрсетеді. Шын мәнінде, бұл музыкант үшін арнайы ресми тілде жазылған алгоритм деуге болады. 1983 жылы компьютерлер мен музыкалық синтезаторлардың жетекші өндірушілері кодтардың осындай жүйесін анықтайтын стандартты әзірледі. Ол MIDI деп аталады.

Әрине, мұндай кодтау жүйесі әрбір дыбысты емес, жазуға мүмкіндік береді, ол тек аспаптық музыкаға жарамды. Бірақ оның даусыз артықшылықтары бар: өте ықшам жазу, музыкант үшін табиғилық (кез келген дерлік MIDI редакторы кәдімгі ноталар түріндегі музыкамен жұмыс істеуге мүмкіндік береді), аспаптарды ауыстырудың қарапайымдылығы, әуеннің қарқыны мен пернесін өзгерту.

Басқа, таза компьютерлік, музыка жазу пішімдері бар. Олардың ішінде MP3 пішімі музыканы өте жоғары сапамен және қысумен кодтауға мүмкіндік береді, бұл ретте 18–20 музыкалық шығарманың орнына 200-ге жуық стандартты компакт-дискіге (CDROM) орналастырылған.Бір ән шамамен 3,5 Мб-ты алып жатыр. Интернет пайдаланушыларына музыкалық шығармаларды оңай алмасуға мүмкіндік береді.

Компьютер – әмбебап ақпараттық машина.

Компьютердің негізгі мақсаттарының бірі – ақпаратты өңдеу және сақтау. Компьютерлердің пайда болуымен бұрын ойланбаған ақпарат көлемімен жұмыс істеу мүмкін болды. Ғылыми және көркем әдебиеті бар кітапханалар электронды түрге көшіріліп жатыр. Ескі фото және киномұрағаттар сандық түрде жаңа өмірге ие болды.

Анна Чугайнова

АҚПАРАТ (ағылшын информатикасы), хабарламалардан ақпаратты алу, ақпараттық ресурстарды құру, модельдеу, жобалау, өзара әрекеттесу, оқу, оқыту, жобалау, адам-машина ортасын құру және пайдаланумен байланысты машиналар мен басқа да нысандардың әрекетін бағдарламалау туралы ғылым, Ол ақпараттың қасиеттерін, оны хабарламалардан алу және берілген формада көрсету әдістерін зерттейді; ақпараттық өзара әрекеттесу қасиеттері, әдістері мен құралдары; ақпараттық ресурстардың қасиеттері, оларды жасау, ұсыну, сақтау, жинақтау, іздеу, беру және қорғау әдістері мен құралдары; есептерді шешу үшін бағдарламаланатын машиналар мен адам-машина ортасын құру және пайдалану қасиеттері, әдістері мен құралдары.

Информатиканың ғылыми өндірісі

Информатиканың ғылыми өндірісі қызметтің әртүрлі салаларына қатысты мәселелерді шешу үшін адам-машина ортасын құрудың әдіснамалық негізі ретінде қызмет етеді (1-сурет).

Субъектілерді (ғылымда әдетте объектілер деп атайды) зерттеу нәтижелері олардың символдық және/немесе белгілерімен бейнеленеді физикалық модельдер. Символдық модельдер – алынған білімнің сипаттамасы [қараңыз. Символдық модельдеу(s-модельдеу)], ал физикалықтары зерттелетін объектілердің олардың қасиеттерін, мінез-құлқын және т.б. көрсететін прототиптері болып табылады. Ғылыми нәтиже - білім жүйесінің моделі (немесе бұрын анықталған және жарияланған модельдің құрамдас бөлігі) сипаттайтын зерттелетін объектіні қоса алғанда, объектілердің жиынтығы және олардың арасындағы байланыстар. Модельдің сипаттамасы ғылыми қауымдастықпен тану және түсіндіру үшін әзірленген хабарлама түрінде ұсынылған. Нәтиженің мәні модельдің болжамдық қуатына, қайталану мүмкіндігіне және қолдану мүмкіндігіне, сондай-ақ оның сипаттамасын қамтитын хабарламаның қасиеттеріне байланысты.

Есептерді шешу үшін адам-машина ортасын құруды әдістемелік қамтамасыз етуде көрнекті рөл атқарған нәтижелердің мысалдары мыналар болуы мүмкін: Дж.фон Нейман ойлап тапқан цифрлық электронды машинаның моделі бағдарламалық нұсқаулары мен ортақ жадта сақталған деректері [ фон Нейман моделі ретінде белгілі] және фон Нейман архитектурасы] ; Интернетті жасаушы ойлап тапқан (қараңыз. World Wide Web) Т. Бернерс Ли HTTP протоколы (ағыл. Hypertext transfer protocol – гипермәтінді тасымалдау протоколы), ол гипермедиа жүйелерінде хабарларды тасымалдау ережелерін анықтайтын қолданбалы деңгей протоколы (Мультимедианы қараңыз) және URI біркелкі ресурс идентификаторы (ағыл. Uniform Resource Identifier), ол Интернетте орналастырылған ресурс мекенжайын жазу стандартына айналды. Бүгінгі күні (2017 ж.) информатиканың ғылыми өнімдері қолданбайтын қызмет саласын табу қиын. Оның негізінде электрондық пошта, Интернет, іздеу жүйелері, IP телефония, заттар интернеті және басқа да Интернет қызметтері құрылды (Интернетті қараңыз); цифрлық аудио, фото және бейне жазу; компьютерлік жобалау жүйелері (АЖЖ); компьютерлік тренажерлар мен роботтар (қараңыз. Компьютерлік модельдеу), жүйелер цифрлық байланыс, навигациялық жүйелер, 3D принтерлер және т.б.

Негізгі ұғымдар

Информатиканың үздіксіз қалыптасуы оның тұжырымдамалық аппаратының дамуымен және зерттеу пәнінің нақтылануымен қатар жүреді. 2006 жылы Информатика мәселелері институтында Ресей академиясыҒылымдар (IPI RAS) жаңа зерттеу саласы құрылды - адам-машина ортасындағы ерікті объектілерді символдық модельдеу (қысқартылған- бірге символдық модельдеу немесе s-симуляция). Осы саладағы алғашқы ғылыми жобалардың бірі адам-машина ортасында информатика білім жүйесінің символдық моделін құру әдістемесіне арналды. . 2009 жылы құрылған символдық модельдеу (s-модельдеу) теориясында информатика ұғымдары жүйесінің өзегі символдық моделінің келесі нұсқасы ұсынылды, ол келесі ұғымдарды қамтиды.

Хабар(Ағылшынша хабарлама) көз мен қабылдаушы арасындағы өзара әрекеттесу хаттамасын қанағаттандыратын таңбалардың (визуалды, дыбыстық және т.б.; информатикадағы символды қараңыз) немесе оның коды (информатикадағы кодты қараңыз) соңғы реттелген жиыны ретінде қарастырылады. Хабарламаның болуы хабар көзі, қабылдаушы, тасымалдаушы, жіберу ортасы, жеткізу құралы және дереккөз мен қабылдаушы арасындағы өзара әрекеттестік хаттамасының болуын болжайды. Есептерді шешуге арналған адам-машина ортасында (s-орта) адамдар бағдарламаланатын машиналар (s-машиналар) көмегімен хабарламаларды қалыптастырады, оларды сұраныс тілдерінде, программалауда және т.б. ұсынады; әртүрлі түрлендірулерді орындау (мысалы, аналогтан сандыққа және керісінше; қысылмағаннан қысылғанға және керісінше; құжатты ұсынудың бір нысанынан екіншісіне); жаңа хабарламаларды (бағдарламалар, құжаттар және т.б.) құру үшін хабарламаларды тану, пайдалану; тұжырымдамалық жүйелердің үлгілері бойынша интерпретациялау (олар интерпретатордың жадында хабарламалар түрінде де сақталады); бағдарламалық және аппараттық қамтамасыз етілген ереже жүйелерін (желі протоколдары, төменде қараңыз) арқылы хабарламалармен алмасу. Компьютерлік желі); хабарламаларды сақтау және жинақтау (электрондық кітапханаларды, энциклопедияларды және басқа да ақпараттық ресурстарды құру арқылы), хабарламаларды іздеу және қорғау мәселелерін шешу.

Хабарлама аудармашысыинтерпретация ережелерінің берілген жүйесіне сәйкес кіріске сәйкес шығыс хабарламаны құрастырушы ретінде зерттеледі. Хабарламаның интерпретаторын құрудың қажетті шарты кіріс және шығыс тілдерінің үлгілерінің, сондай-ақ кіріс және шығыс тілдерінде жазылған хабарламалар интерпретацияланатын тұжырымдамалық жүйелердің үлгілерінің болуы болып табылады.

Деректер(ағыл. деректер) - шешуші (бағдарлама немесе адам) тану, түрлендіру және түсіндіру үшін арналған нысанда ұсынылған белгілі бір мәселені немесе есептер жинағын шешуге қажетті хабарлама. Адам мәліметтерді (мәтінді, суретті, т.б.) символдық түрде қабылдайды, ал компьютерлік бағдарлама немесе компьютерлік құрылғы (смартфон, цифрлық фотоаппарат және т.б.) оны код түрінде қабылдайды.

ақпарат(Ағылшынша ақпарат) ұғымдар жүйесінің үлгісі бойынша хабарламаны түсіндіру нәтижесінде зерттеледі [қараңыз. Символдық модельдеу(s-симуляция)]. Хабарламадан ақпаратты алу үшін қабылданған хабарлама хабарламаны алушының тануы және түсіндірілуі үшін жасалған пішінде ұсынылуы керек; интерпретатордың жадында сақталатын концепциялық жүйе модельдері, олардың ішінде қабылданған хабарламаны интерпретациялауға қажетті үлгілер; қажетті үлгіні іздеу, хабарламаны интерпретациялау, интерпретация нәтижесін алушыға арналған формада ұсыну механизмдері (2-сурет).

Мысалы, a тілінде берілген, аудармашы (адам немесе робот) b тіліндегі mb хабарламасы түрінде алған хабарды интерпретациялау нәтижесі ma хабарламасынан алынған ақпарат болып табылады.

Бағдарламаланатын тапсырма(s-проблема) жиын ретінде қарастырылады (Formul , Rulsys , Alg , Prog ), мұндағы Формул есептің қойылымы; Rulsys – Формулаға сәйкестендірілген есепті шешуге арналған міндетті және бағдарлау ережелері жүйесінің жиынтығы; Alg – әрқайсысы Rulsys бір элементіне сәйкес келетін алгоритмдер жиындарының бірігуі; Prog – әрқайсысы Alg элементтерінің біріне тағайындалған бағдарламалар жиындарының бірігуі. Rulsys, Alg және Prog бағдарламаларының әрбір элементіне қолданба сипаттамасы берілуі керек. Rulsys элементтерін пайдалану сипаттамасына мәселені шешуші түрін (автономды s-машинасы, s-машиналарының желілік кооперациясы, адам-s-машина ынтымақтастығы және т.б.), ақпараттық қауіпсіздік талаптары және т.б. сипаттау кіреді. Alg элементтері есептерді шешудің қолайлы жұмыс режимдері (автоматты жергілікті, автоматты түрде таратылған, интерактивті жергілікті және т.б.), алынған нәтижеге қойылатын талаптар және т.б. туралы деректерді қамтиды. Бағдарламаларды қолданудың сипаттамасында іске асыру тілдері, операциялық жүйелер және т.б.

Алгоритм– Rulsys элементтерінің біріне сәйкес келетін және шығыс деректердің алынған жиынына кіріс деректерінің берілген жиынымен жеке сәйкестікке мүмкіндік беретін есепті шешуге арналған соңғы қадамдар жиынтығының формалды сипаттамасы.

Бағдарлама– жоғары деңгейлі бағдарламалау тілінде, машинаға бағытталған тілде және/немесе машиналық командалар жүйесінде жүзеге асырылатын алгоритм. Берілген қасиеттері бар s-машина есеп шешушісінің әрекетін анықтайтын хабарлама түрінде ұсынылған. Трансляция қатынастарымен байланысты символдық, кодтық және сигналдық инкарнацияларда бар (Информатикадағы Құрастырушы бөлімін қараңыз).

Таңба(ағылшын символы) – адамның немесе роботтың қабылдауына арналған символдық хабарламаларды (мәтіндер, ноталық жазбалар және т. Мысалы, орыс алфавиті – мәтіндік белгілер жүйесі; бұл жүйедегі А әрпі орыс тілінің сөйлеу дыбыстық таңбалар жүйесінен сәйкес дыбысты алмастыратын таңба; А әрпі зағиптарға арналған Брайль шрифті деп аталатын мәтіндік хабар алмасу жүйесіндегі тактильді текстуралық таңбаға (саусақпен түрту арқылы қабылданатын) сәйкес келеді (суретті қараңыз). Брайль). Белгілі бір типтегі хабарламаларды құру үшін таңдалған визуалды, дыбыстық және басқа белгілердің жиынтығы әрбір атрибуттар жиынтығымен және рұқсат етілген операциялар жиынтығымен қамтамасыз етілген қарапайым конструктивті объектілердің жиынтығы ретінде қарастырылады. Осы жиынның элементтерінен құрылымдарды құру символдық модельдерді құру ережелерінің жүйесімен анықталады [толығырақ ақпаратты информатикадағы символ (s-таңба) мақаласынан қараңыз].

код(Ағылшын коды) - оларды компьютерлерде, смартфондарда және басқа бағдарламаланатын машиналарда көрсету үшін пайдаланылатын символды немесе символдық хабарламаны алмастыру және символдық хабарламаларды құру, сақтау, беру және түсіндіру үшін арналған [толығырақ ақпаратты информатикадағы Code мақаласынан қараңыз ( s-коды)].

Сигнал(ағыл. сигнал) - адамның сезім мүшелерімен немесе машиналық сенсорлармен қабылданатын оптикалық, дыбыстық немесе басқа әсер ету немесе жиілік түріндегі кодты көрсету электромагниттік сәулелену, электр кернеу мәндерінің композициялары немесе басқа, машинаның аппараттық құралдарымен қабылдауға арналған (мысалы, компьютердің орталық процессоры, микропроцессоравтомобиль навигаторы). Таңбалар, кодтар және сигналдар өзара түрлендіру қатынастарымен байланысты. Адамның немесе роботтың қабылдауына арналған әрбір символдық және символдық конструкцияға компьютерлік бағдарламалық құралдар мен компьютерлік құрылғылардың көмегімен оларды басқаруға арналған кодтармен жеке сәйкестік тағайындалуы мүмкін.

Жүйе моделінің тұжырымдамасы.Тұжырымдамалар жүйесінің S-моделі Cons жұп ретінде қарастырылады (ConsSet , ConsRel ), мұндағы ConsSet ұғымдар жиынтығы; ConsRel - ConsSet ішінде анықталған қатынастар тобы. Ұғымдар жүйесінің анықтамасы – қолдану аясын көрсетумен бірге оның моделінің сипаттамасы. Сипаттама қабылдаушыға түсіндіруге, ұсынуға, сақтауға, таратуға, жинақтауға және зияткерлік қызметтің адам-машина ортасында іздеуге арналған хабарлама түрінде берілген. Анықталған деп есептелетін ұғымдар жүйесіне анықтамалары жоқ (сонымен бірге ұғым-аксиомаларға қатысы жоқ) ұғымдар болмауы керек. Модельдің қолданылу аясын анықтау – корреспонденттердің түрлерін сипаттау (анықтама кімдерге бағытталған), қол жеткізу процесіндегі анықтама мағынасы бар мақсат (зерттеу кезінде анықтама пайдалы болуы мүмкін міндеттер кластары), анықтаманы қолдану орынды болатын кезең (тұжырымдама, шешім әдістемесі және т.б.) d.).

Білім жүйесінің моделі. s-модельдеудегі «білу» ұғымы [қараңыз. Символдық модельдеу(s-симуляция)] кіріс хабарламасын интерпретациялау нәтижесінде алынған шығыс хабарлама бұрыннан белгілі деп танылған кездегі хабарламаны қабылдаушының күйі ретінде анықталады және концепциялық жүйелердің жадында сақталатын үлгілердегі өзгерістерді қажет етпейді. хабарлама қабылдаушы. «Білім» түсінігі белгілі бір сыныптың тапсырмаларының шарттарын қамтитын хабарламалардан ақпаратты алудың күрделі мүмкіндігі ретінде анықталады (бұл үлгіні тану, бір тілден екінші тілге аудару немесе тапсырмалардың басқа кластары болуы мүмкін). Білім жүйесінің S-моделі триада ретінде қарастырылады (Cons , Lang , Interp ), мұнда Cons концепция жүйесінің s-моделі; Lang - Cons бойынша интерпретацияланған хабарлама тілдері жиынының s-моделі; Interp - бұл Lang тіліндегі хабарламалардың кемшіліктері бойынша аудармашылар жинағының s-моделі.

Cons үлгісіндегі хабарламаны түсіндіру мыналарды қамтиды:

1) берілген кіріс хабарламаға сәйкес шығыс хабарламасын құру (ақпаратты алу) (хабарламалар Lang жиынынан тілдерде көрсетіледі);

2) шығыс хабарламаны талдау (Cons үлгісінде өзгертулер қажет пе);

3) қажет болса, Cons үлгісін өзгертіңіз; болмаса, аяқтаңыз.

Мысалы, заманауи компьютерлік дизайн (CAD) жүйесінің ми орталығы білім жүйесі болып табылады. Дизайндың өнімділігі оның қаншалықты жақсы салынғанына байланысты.

Бағдарламаланатын машина(s-machine) – есептерді шешуге арналған бағдарламалық және аппараттық құрылым. Суперкомпьютерлер, мэйнфреймдер, дербес компьютерлер, ноутбуктер, смартфондар, навигаторлар, сандық камералар және бейнекамералар барлығы s-cars. Пернетақталар, тышқандар, трекболдар, сенсорлық тақталар және басқа енгізу құрылғылары сәйкес құрылғылардың драйверлері (информатикадағы драйверді қараңыз) таңбаларды қабылдайтын кодтарға түрлендіретін s-машиналарының құрамдас бөліктері болып табылады. Дербес компьютерлердің мониторлары, ноутбуктердің дисплейлері, навигаторлар және т.б. бейне контроллерлер жасаған кодтарды адамның көру арнасына арналған символдық композицияларға түрлендіреді.

(s-орта) – әртүрлі есептерді шешу үшін қолданылатын компьютерлік желілер мен жеке бағдарламаланатын машиналар бірлестігі. Әртүрлі қызмет түрлерін ақпараттандыру құралдары. S-орта символдық модельдердің цифрлық кодтарын ұсынуды және s-машиналар көмегімен осындай кодтармен манипуляциялауды қамтамасыз етуі керек. Заманауи цифрлық коммуникациялық технологиялардың, компьютерлік дизайнның және т.б. негізінде оны жүзеге асырудың салдары тұрғысынан тамаша идея бар - барлық символдық әртүрлілікті цифрлық кодтарға [және олардың әрқайсысын бір кодқа дейін азайту» (олардың әлі екілік коды бар)] және мәселелерді шешу үшін адам-машина ортасына біріктірілген бағдарламаланатын машиналарға кодтармен жұмыс істеуге нұсқау береді.

s-ортасында ақпараттық өзара әрекеттесу(3-сурет) «адам – адам», «адам – программа», «адам – программаланатын машинаның аппараттық құралы», «программа – программа», «программа – аппараттық құрал» сияқты интерфейстер жиынтығы ретінде зерттеледі (Интерфейсті қараңыз). Информатикадағы порт). Адам кіріс аналогтық сигналдарды (жарық, дыбыс және т.б.) көру, есту және биоинтеллекттің басқа да енгізу құрылғыларының (интеллекттің жұмысын қамтамасыз ететін биологиялық жүйе) көмегімен қабылдайды. Ол өзін қызықтыратын сигналдарды ойлау процестерінде қолданылатын символдық көрнекі, дыбыстық және басқа конструкцияларға түрлендіреді. Биологиялық интеллекттің шығыс сигналдары ым-ишара арқылы жүзеге асады (мысалы, пернетақта мен тінтуірден енгізу кезінде пайдаланылады), сөйлеу және т.б. . Бағдарламалардың кірісі мен шығысы кіріс деректері мен нәтиже кодтары болып табылады (суретті қараңыз). кодинформатикада), ал аппараттық құралдардың кірісі мен шығысы сигналдар болып табылады. Кіріс аналогтық сигналдар цифрлық сигналдарға түрлендіріледі аналогты-цифрлық түрлендіргіштер(ADC) және шығыс сандық аналогты пайдалану сандық-аналогтық түрлендіргіштер(DAC).

Заманауи (2017) s-ортасында адамның сигналды қабылдау, өңдеу және сақтаудың табиғи құралдары ойлап тапқандарымен толықтырылды: цифрлық фото және бейне камералар, смартфондар және т.б. Ақпараттық өзара әрекеттесу технологияларының белгілі бөлігі қарқынды дамып келе жатқан сигналдармен ұсынылған. Интернет қызметтері. Адамдармен қарым-қатынас жасау үшін қолданылады электрондық пошта(ағылшынша электрондық пошта), Интернетке қосылудың әртүрлі түрлері [ Интернет-телефония(IP-телефония); мысалы, Skype Интернет қызметінде іске асырылған; мессенджерлер (ағылшынша messenger – қосылған); мысалы, Telegram интернет қызметі), әлеуметтік желілер (ағылшын әлеуметтік желілері) және т.б. Адамдар пайдаланатын заттардың (жарықтандыру жүйелері, температураны сақтау және т.б.) өзара және сыртқы ортамен өзара әрекеттесуі үшін « ақпараттық технологиялар Интернет заттары» пайдаланылады (қараңыз. Интернет ).

Негізгі тапсырмалар кластары

Қасиеттер мен заңдылықтарды зерттеуге негізделген символдық модельдеу(s-имитациялық) информатиканың негізгі есептерінің келесі кластары анықталған.

Ерікті нысан үлгілерін көрсету, адамның қабылдауына және бағдарламаланатын машиналарға арналған, белгілі бір талаптарға жауап беретін хабарлама тілдерін ойлап табумен байланысты. Бұл сынып сәйкесінше адамға және машинаға бағытталған тілдерде қолданылатын символдық және кодтық жүйелерді зерттейді. Біріншісіне спецификация, бағдарламалау, сұрау тілдері, екіншісіне - машиналық нұсқаулар жүйелері кіреді. Бұл сынып сонымен қатар деректерді ұсыну тапсырмаларын қамтиды. Ол хабарламалар интерпретацияланатын тұжырымдамалық жүйелердің үлгілерін көрсету тапсырмаларын қамтиды. Бұл сыныптың міндеттер иерархиясының жоғарғы деңгейінде білім жүйесінің үлгілерін көрсету болып табылады.

Символдық модельдердің түрлері мен бейнелеу формаларын түрлендірумодельдер арасындағы сәйкестікті орнатуға мүмкіндік береді. Түрлендіру тапсырмалары (мысалы, сөйлеуді мәтінге және керісінше) және пішіндерді (мысалы, аналогты цифрға және керісінше; сығымдалмағанға және керісінше; *.doc - *.pdf) түрлендіруге қажетті қосымша болып табылады. модельдерді көрсету міндеттері.

Хабарламаны тануоны алушыға белгілі форматта ұсыну қажеттілігін білдіреді. Бұл шарт орындалған кезде хабарламаны тану үшін үлгі үлгілерімен сәйкестендіру немесе танылған үлгінің қасиеттерін үлгі үлгілерінің қасиеттерімен сәйкестендіру тапсырмалары шешіледі. Мысалы, адамның биометриялық сәйкестендіру тапсырмасында оның биометриялық деректері (кіріс хабарламасы) биометриялық жүйенің деректер базасындағы биометриялық үлгімен салыстырылады.

Модельдік құрылысконцепциялық жүйелер, білім жүйелері, концепциялық жүйелер модельдері бойынша хабарлама интерпретаторлары; тапсырма модельдері, бағдарламалау технологиялары, s-ортасында өзара әрекеттесу; s-машиналардың, компьютерлік желілердің, сервистік бағытталған архитектураның архитектуралық үлгілері; хабарлама үлгілері және оларды құрастыру құралдары, құжаттар мен жұмыс процесі. Бұл класс иерархиясының жоғарғы деңгейінде s-орта модельдерін және символдық модельдеу технологияларын құру тапсырмалары бар.

Хабарламаны түсіндіру(ақпаратты алу) қабылданған хабарламаның бар болуын, оны түсіндіруге тиісті ұғымдар жүйесінің моделін және түсіндіру механизмін болжайды. Адам-машина ортасындағы есептерді шешу алгоритмде берілген ұғымдар жүйесінің моделі бойынша бастапқы мәліметтерді (кіріс хабарламасын) түсіндіру болып табылады. Шешімнің нәтижесі шығыс хабарлама болып табылады (кіріс хабарламасынан алынған ақпарат). Егер интерпретатор орындалатын программа болса, онда бастапқы деректер, бағдарлама және есепті шешу нәтижесі сәйкес кодтармен бейнеленеді (Информатикадағы кодты қараңыз). Бағдарламаланатын машинаның микропроцессоры үшін интерпретацияланатын хабарламалар мен интерпретацияның нәтижелері машина нұсқауларына және деректер кодтарына сәйкес сигналдар арқылы көрсетіледі. Мысалы, цифрлық фотоаппаратпен түсіру кезінде хабар (жарық сигналы түрінде) фотосезімтал матрицаға әсер етеді, ол арқылы танылады, содан кейін кескінді жақсартатын бағдарлама арқылы түсіндірілетін цифрлық кескін кодына түрлендіріледі. сапасы. Нәтиже графикалық файл ретінде түрлендіріледі және жазылады (камераның кірістірілген жадына немесе жад картасына).

Хабар алмасу:«адам – адам», «адам – программа», «адам – программаланатын машинаның аппараттық құралы», «бағдарлама – бағдарлама», «бағдарлама – аппараттық құрал» типті интерфейстерді құру тапсырмалары (информатикадағы интерфейсті қараңыз), « аппараттық құрал – аппараттық құрал» (информатикадағы портты қараңыз); мәселелерді шешуге арналған адам-машина ортасында хабар алмасу міндеттері (жіберушілер мен алушыларды теру арқылы; хабарламаларды жіберу, жіберу және қабылдау құралдары; хабар алмасу орталары). Хабарлама алмасу ережелерінің жүйелері (желілік хаттамалар) ойлап табылды; желі архитектурасы; құжат айналымы жүйелері. Мысалы, хабарламалар процестер арасында алмасады операциялық жүйелер(ОЖ), компьютерлік желідегі s-machine бағдарламалары, электрондық пошта пайдаланушылары және т.б.

Хабарламаларды сақтау, жинақтау және іздеу:жады және сақтау құрылғылары, оларды басқару механизмдері зерттеледі және типтеледі; сақтау және жинақтау формалары; тасымалдаушылар, сақтау, жинақтау және іздеу әдістері; мәліметтер базасы және программалық кітапханалар. Іздеу пәнінің модельдері (үлгі бойынша, белгілері бойынша, қасиеттерінің сипаттамасы бойынша) және іздеу әдістері зерттеледі.

Ақпаратты қорғау:осалдықтардың алдын алу және анықтау, қол жеткізуді басқару, енуден, зиянды бағдарламалардан қорғау, хабарламаларды ұстау және рұқсатсыз пайдалану мәселелері зерттеледі.

Зерттеу аймақтары

Информатиканың дамуына әсер ететін ең маңызды ғылыми идеялар таным процестерін, ақпараттық өзара әрекеттесу және әртүрлі мәселелерді автоматтандырылған шешуді қамтамасыз ететін құралдарды құруды әдістемелік қамтамасыз етуде жүзеге асырылады. Информатика дамуының қазіргі кезеңінде (2017 ж.) зерттеу бағыттарының келесі өзара байланысты кешендері өзекті болып табылады.

Есептеулерді автоматтандыру(бағдарламаланатын машиналар көмегімен есептеу): бағдарламаланатын машиналардың модельдері, архитектурасы және командалық жүйелері зерттеледі; бағдарламаланатын тапсырмаларды алгоритмдеу [алгоритмдер мен деректер құрылымдары, бөлінген алгоритмдер (Таратылған алгоритмдер), рандомизацияланған алгоритмдер (Randomized Algorithms) және т.б.]; бөлінген есептеулер (Distributed Computing), бұлттық есептеулер (Cloud Computing); есептеулердің күрделілігі мен ресурс сыйымдылығы.

Бағдарламалау:мәтіндік символдар мен кодтар жүйесі зерттеледі; бағдарламалау тілдері және тапсырмалардың спецификациялары; аудармашылар; бағдарламалар кітапханалары; жүйелік бағдарламалау; ОЖ; аспаптық бағдарламалау жүйелері; мәліметтер қорын басқару жүйелері; бағдарламалау технологиялары; мәселелерді шешуге арналған онлайн қызметтер және т.б.

Мәселені шешуге арналған адам-машина ортасы(s-орта): s-ортасын құрудың модельдері, әдістері мен құралдары, компьютерлік желілер, сандық байланыс желілері, интернет зерттеледі.

Хабарларды қабылдау және ұсыну, s-ортасында өзара әрекеттесу:көрнекі, дыбыстық, тактильді және басқа хабарламаларды қабылдау және көрсету үлгілері, әдістері мен құралдары зерттеледі; компьютерлік көру, есту және басқа да жасанды сенсорлар; адамға және серіктес роботқа арналған аудио, визуалды, тактильді және басқа хабарламаларды (соның ішінде біріктірілген) қалыптастыру; дыбыстық, көрнекі және басқа хабарламаларды (сөйлеу, ым-ишара және т.б.) тану; кескіндерді өңдеу, компьютерлік графика, визуализация және т.б.; хабарлама алмасу (хабарлама үлгілері, оларды қабылдау және беру әдістері мен құралдары); пайдаланушы интерфейстері, бағдарламалар, аппараттық құралдар, аппараттық құралдармен бағдарламалар; онлайн өзара әрекеттесу қызметтері (мессенджерлер, әлеуметтік желілер және т.б.).

s-ортадағы мәселелерді шешуге арналған ақпараттық ресурстар мен жүйелер:ақпараттық ресурстарды құру, көрсету, сақтау, жинақтау, іздеу, тасымалдау және қорғау үлгілері, әдістері мен құралдары зерттеледі; электрондық құжат айналымы; электрондық кітапханалар және басқа да ақпараттық жүйелер; веб (қараңыз World Wide Web).

Ақпараттық қауіпсіздік және криптография:осалдықтардың алдын алу және анықтау әдістері зерттеледі; қатынасты басқару; ақпараттық жүйелерді енуден, зиянды бағдарламалардан, хабарламаларды ұстап алудан қорғау; ақпараттық ресурстарды, бағдарламалық және техникалық құралдарды рұқсатсыз пайдалану.

Жасанды интеллект:адам серіктестері ретінде пайдаланылатын интеллектуалды роботтарды құрудың модельдері, әдістері мен құралдары (қауіпсіздік мәселелерін шешу, жағдайды бақылау және т.б. үшін) зерттеледі; сараптамалық шешім қабылдау әдістері.

Символдық модельдеу:визуалды, дыбыстық, тактильді және басқа белгілердің жүйелері зерттеледі, адамға арналған ерікті нысандардың модельдерін құру үшін конструктивті объектілер ретінде қарастырылады (түсініктердің жүйелері мен білім жүйелері, қоршаған орта объектілері және адамдар ойлап тапқан объектілер); бағдарламалардың көмегімен манипуляциялауға арналған символдық үлгілердің кодтық эквиваленттерін құруға арналған таңбалар жүйелерімен сәйкес келетін кодтар жүйелері; символдық модельдерді сипаттайтын тілдер; символдық модельдерді және олардың кодтық эквиваленттерін теру; тұжырымдамалық жүйелер мен білім жүйелерінің символдық үлгілерін құру әдістері (бағдарламаланатын тапсырмалар туралы білім жүйелерін қоса) [толығырақ ақпаратты мақаланы қараңыз. Символдық модельдеу(s-симуляция)].

Информатиканың қалыптасуы

Зерттелетін объектілерді символдық модельдеуұзақ уақыт бойы алған білімдерін көрсетудің негізгі құралы ретінде қызмет етті. Символдарды (ым-ишара, графикалық, т.б.) және олардан құрастырылған символдық хабар үлгілерін ойлап табу, мұндай модельдерді сыртқы ортада бейнелеу және жинақтау интеллектуалдық қабілеттерді қалыптастыру мен дамытудың негізгі құралы болды. Интеллектуалдық қызметтегі символдық модельдердің басым рөлі олардың жинақылығымен және мәнерлілігімен ғана емес, сонымен қатар оларды сақтау үшін қолданылатын ақпарат құралдарының түрлеріне ешқандай шектеулер жоқтығымен де анықталады. Тасымалдаушылар адам жады, қағаз парағы, сандық камера матрицасы, цифрлық дыбыс жазу құрылғысының жады немесе басқа нәрсе болуы мүмкін. Символдық үлгілерді құруға, көшіруге, тасымалдауға, сақтауға және жинақтауға арналған шығындар символдық емес үлгілермен (мысалы, кемелер, ғимараттар және т.б. үлгілер) байланысты ұқсас шығындармен салыстыруға келмейтіндей аз. Символдық модельдеу құралдарынсыз ғылымның, техниканың және басқа қызметтің дамуын елестету қиын.

Модельдеудің дамуының бастапқы кезеңдерінде модельденетін объектілердің әртүрлілігі әдетте қоршаған орта объектілері деп аталатын нәрселермен шектелді, ал бұл объектілердің модельдері физикалық болды. Қауіпті хабарлау, аң аулау объектілерін және басқа да бақылау объектілерін орналастыру қажеттілігінен туындаған дыбыстық, ым-ишара және басқа мағыналарды символдық модельдеу құралдарының дамуы таным, өзара түсіну және оқу механизмдерін жетілдіруге ықпал етті. Хабарлама тілдері қалыптаса бастады, оның ішінде дыбыстық және ымдық белгілер. Мінез-құлықты үлгілеуге деген ұмтылыс (соның ішінде өзінің мінез-құлқы) жаңа міндеттер қойды. Бастапқыда бұл тілек аңшылықта, күнделікті өмірде, табиғи апаттар кезіндегі ұтымды мінез-құлыққа үйретумен байланысты болды деп болжауға болады. Белгілі бір кезеңде олар сақтауға, көшіруге және тасымалдауға мүмкіндік беретін үлгілерді құруға мүмкіндік беретін модельдеу құралдарын жасау туралы ойлады.

Көрсетілімге ілеспе түсініктемелердің тиімділігін арттыруға деген ұмтылыс концептуалды аппаратты және оның сөйлеуді жүзеге асыру құралдарын жетілдіруге әкелді. Графикалық схемалар түріндегі символдық модельдердің дамуы және сөйлеудің жетілдірілуі сөйлеудің графикалық моделіне әкелді. Жазу құрылды. Ол символдық модельдеудің дамуының маңызды кезеңі ғана емес, сонымен бірге болды қуатты құралинтеллектуалдық белсенділікті дамытуда. Енді модельдеу объектілерін және олардың арасындағы қатынастарды сипаттау мәтіндер, диаграммалар және сызбалар композициялары арқылы ұсынылуы мүмкін. Бақылауларды, пайымдауларды және жоспарларды сақтауға және жіберуге болатын символдық үлгілер түрінде көрсету үшін құралдар жинағы жасалды. Тасымалдаушы құралдарды, бейнелерді жазу мен құруға арналған құралдарды, бояу агенттерін және т.б. ойлап табу міндеттері өзекті болды.Бұл символдық модельдеу ортасын құру жолындағы алғашқы міндеттер болды.

Графикалық модельдеудің маңызды кезеңі схемалық кескіндердің модельдерімен байланысты (сызбалардың тектері) - дизайн негізі. Жобаның тұсаукесері үш өлшемді объектбөлшектердің өлшемдері мен атауларын көрсететін үш екі өлшемді проекцияларда техниканың дамуында шешуші рөл атқарды. Дизайндағы қолжазба мәтіндерден, сызбалардан және диаграммалардан типография мен графикалық модельдерге, дыбыс жазуға, фотосуретке және радиоға, кино мен теледидарға, компьютерлер мен жергілікті желілерден жаһандық желіге, виртуалды зертханалар мен қашықтықтан білім беру жолында символдық рөл адам машиналармен жасайтын модельдер.

Мәселелерді шешушілердің өнімділігі үнемі өнертапқыштардың назарында болатын интеллектуалдық қызмет өнімділігінің негізгі мәселесі болып табылады. Материалдық объектілерді сандық бағалау қажеттілігі ұзақ уақыт бойы дыбыс, ым, содан кейін графикалық белгілер жүйелерін ойлап табуға ынталандырды. Біраз уақыт олар ережемен басқарылды: әрбір мәннің өз символы бар. Тастарды, таяқтарды және басқа заттарды пайдаланып санау (объективті санау) символдық санауды ойлап тапқанға дейін (негізінде графикалық бейнелеушамалар). Қолдануға тура келетін объектілердің саны көбейген сайын шамаларды символдық бейнелеу міндеті өзекті бола бастады. «Сандар» ұғымының қалыптасуы және сандарды модельдеу кезінде белгілерді сақтау идеясы санау жүйелерінің ойлап табылуына әкелді. Позициялық санау жүйелері идеясын ерекше атап өту керек, олардың бірі (екілік) 20 ғасырда. цифрлық бағдарламаланатын машиналарды ойлап табуда және таңба үлгілерін цифрлық кодтауда шешуші рөл атқаруға тағайындалды. Таңбаның мағынасын оның таңбалар тізбегіндегі орнын өзгерту арқылы өзгерту есептеуіш құрылғылардың өнертабыстарында (абакустан компьютерге дейін) ілгерілеуді қамтамасыз еткен өте өнімді идея.

Есептерді шешушілердің өнімділігін арттыру құралдары. 1622–33 жылдары ағылшын ғалымы Уильям Отред нұсқасын ұсынды слайд ережесі, ол бүкіл әлемдегі инженерлер мен зерттеушілер 300 жылдан астам уақыт бойы қолданып келе жатқан слайд ережелерінің прототипіне айналды (дербес компьютерлер қол жетімді болғанға дейін). 1642 жылы Б.Паскаль салық жинау кезінде әкесіне есептеулерге көмектесуге тырысып, бес таңбалы қосу құрылғысын жасайды («Паскалин»). ), тісті доңғалақтардың негізінде құрастырылған. Кейінгі жылдары ол ондық сандарды қосу және азайтуға арналған алты және сегіз таңбалы құрылғыларды жасады. 1672 жылы неміс ғалымы Г.В.Лейбниц он екі таңбалы ондық сандарға арифметикалық амалдар жасау үшін цифрлық механикалық калькуляторды жасайды. Бұл бәрін жасаған бірінші калькулятор болды арифметикалық амалдар. «Лейбниц дөңгелегі» деп аталатын механизм 1970 жылдарға дейін. әртүрлі қолдық калькуляторларда шығарылады. 1821 жылы қосу машиналарының өнеркәсіптік өндірісі басталды. 1836–48 ж. С. Бэббидж болашақ компьютерлердің механикалық прототипі ретінде қарастыруға болатын механикалық ондық компьютердің жобасын аяқтады (ол аналитикалық қозғалтқыш деп атайды). Есептеу бағдарламасы, деректер және нәтиже перфокарталарға жазылды. Автоматты орындаубағдарламалар берілген басқару құрылғысы. Көлік жасалмаған. 1934 жылы - 38 К.Зузе механикалық екілік компьютер құрылды (сөз ұзындығы– 22 екілік цифр; жады– 64 сөз; өзгермелі нүкте операциялары). Бастапқыда бағдарлама мен деректер қолмен енгізілді. Шамамен бір жылдан кейін (жобалау басталғаннан кейін) перфорацияланған пленкадан бағдарлама мен мәліметтерді енгізуге арналған құрылғы жасалды, ал механикалық арифметикалық блок (AU) телефон релелеріне салынған AU ауыстырылды. 1941 жылы Зузе австриялық инженер Х.Шрайердің қатысуымен программалық басқаруымен (Z3) дүние жүзіндегі бірінші жұмыс істейтін толық релелік екілік компьютерді жасады. 1942 жылы Зусе сонымен қатар снарядты ұшақтарды басқару үшін пайдаланылған әлемдегі бірінші басқару цифрлық компьютерін (S2) жасады. Зузе орындаған жұмыстың құпиялығына байланысты олардың нәтижелері 2-ші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін ғана белгілі болды. Әлемдегі ең бірінші жоғары деңгейлі программалау тілі Plankalkül (неміс. Plankalkül - есептеу жоспары) 1943-45 жылдары Цузе жасаған, 1948 жылы жарық көрген. Американдық ENIAC компьютерінен [(ENIAC - Электрондық сандық интегратор және компьютерден бастау алған алғашқы цифрлық электрондық есептеуіш машиналары. - электронды сандық интегратор және калькулятор); дамуының басы - 1943 ж., 1946 жылы көпшілікке ұсынылды], математикалық есептеулерді автоматтандыру құралы ретінде құрылды.

Бағдарламаланатын машиналармен есептеу ғылымын құру. Барлық Р. 20 ғасыр АҚШ пен Ұлыбританияда компьютерлер (компьютерлер), ал КСРО-да электронды есептеуіш машиналар (компьютер) деп аталатын цифрлық есептеуіш машиналар шығарыла бастады. 1950 жылдардан бастап Ұлыбританияда және 1960 жылдардан бастап АҚШ-та Информатика (информатика) деп аталатын бағдарламаланатын машиналар көмегімен есептеу ғылымы дами бастады. 1953 жылы Кембридж университеті«Информатика» мамандығы бойынша бағдарлама құрылды; АҚШ-та осындай бағдарлама 1962 жылы Пурдю университетінде енгізілген.

Германияда Информатика Информатик (информатика) деп аталды. КСРО-да бағдарламаланатын машиналардың құрылысы мен қолданылуына арналған ғылыми-зерттеу және инженерлік сала «компьютерлік технология» деп аталды. 1948 жылы желтоқсанда И.С.Брук пен Б.И.Рамеев автоматты цифрлық машинаны ойлап тапқаны үшін КСРО-да бірінші авторлық куәлікті алды. 1950 жылдары отандық компьютерлердің бірінші буынын жасады ( элементтік база- вакуумдық түтіктер): 1950 - MESM (С.А. басшылығымен жасалған алғашқы кеңестік электронды есептеуіш машинасы). Лебедев ); 1952 - M-1, BESM (1953 жылға дейін Еуропадағы ең жылдам компьютер); 1953 - «Жебе» (КСРО-дағы алғашқы жаппай шығарылған компьютер); 1955 -Орал-1 Орал жалпы мақсаттағы цифрлық компьютерлер отбасынан (бас конструктор Б. И. Рамеев).

Автоматтандыру әдістері мен құралдарын жетілдіру. 1970-ші жылдардан басталған әр түрлі қызмет салаларындағы пайдаланушылар үшін компьютерлердің қолжетімділігінің артуына байланысты компьютерлер көмегімен шешілетін математикалық есептердің үлесінің төмендеуі (бастапқыда математикалық есептеулерді автоматтандыру құралы ретінде жасалған) және математикалық емес есептердің үлесі (байланыс, іздеу және т.б.). .). 1960 жылдардың екінші жартысында. экрандары бар компьютерлік терминалдар шығарыла бастады, мәтінді толық экранда көрсету арқылы енгізу, сақтау және түзету үшін экрандық редактор бағдарламаларын жасау басталды [алғашқы экрандық редакторлардың бірі 1967 жылы CDC 6000 сериясының консольдық операторлары үшін жасалған O26 болды. компьютерлер; 1970 жылы Unix және Linux операциялық жүйелері үшін стандартты экран редакторы vi әзірленді]. Экрандық редакторларды қолдану тек программистердің өнімділігін арттырып қана қоймай, сонымен қатар еркін объектілердің символдық модельдерін автоматтандырылған құрастыру құралдарында елеулі өзгерістерге алғышарттар жасады. Мысалы, мәтіндерді жасау үшін экрандық редакторларды пайдалану әртүрлі мақсаттарға арналған(ғылыми мақалалар мен кітаптар, оқулықтар және т.б.) қазірдің өзінде 1970 ж. мәтіндік ақпараттық ресурстарды құру өнімділігін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік берді. 1975 жылы маусымда американдық зерттеуші Алан Кэй [Smoltalk объектілі-бағытталған бағдарламалау тілін жасаушы және дербес компьютер идеясының авторларының бірі] «Жеке есептеулер» мақаласында (« Дербес есептеулер» ) былай деп жазды: «Өзіңізді автономды білім машинасының иесі ретінде елестетіңіз портативті корпус, бұл кәдімгі блокноттың өлшемі мен пішіні. Егер оның сенсорлары көру және есту қабілетінен жоғары болса және жады қажет болған жағдайда мыңдаған беттік анықтамалық материалдарды, өлеңдерді, хаттарды, рецепттерді, сондай-ақ сызбаларды, анимацияларды, музыканы сақтауға және алуға мүмкіндік берсе, оны қалай қолданар едіңіз? , графика, динамикалық үлгілер және жасағыңыз, есте сақтағыңыз және өзгерткіңіз келетін тағы бір нәрсе бар ма? . Бұл мәлімдеме бағдарламаланатын машиналардың құрылысы мен қолданылуына деген көзқараста сол кездегі бұрылысты көрсетті: автоматтандыру құралдарынан, негізінен математикалық есептеулерден, қызметтің әртүрлі салаларындағы есептерді шешуге арналған құралдарға дейін. 1984 жылы Kurzweil Music Systems (KMS), американдық өнертапқыш Раймонд Курцвейл жасаған, әлемдегі алғашқы цифрлық музыка синтезаторы Kurzweil 250-ді шығарды. Бұл пернетақтадан енгізілген қимыл таңбаларын музыкалық дыбыстарға түрлендіретін әлемдегі алғашқы арнайы компьютер болды.

Ақпараттық өзара әрекеттесу әдістері мен құралдарын жетілдіру. 1962 жылы американдық зерттеушілер Дж.Ликлайдер мен У.Кларк адам мен машинаның желілік әрекеті туралы баяндаманы жариялады. Есепте осы желіге қосылған компьютерлерде орналастырылған ақпараттық ресурстарға қол жеткізуді қамтамасыз ететін инфрақұрылымдық платформа ретінде жаһандық желіні құрудың мақсаттылығының негіздемесі қамтылды. Компьютерлік желілердегі хабарламаларды жіберудегі пакеттік коммутацияның теориялық негіздемесі американдық ғалым Л.Клейнроктың 1961 жылы жарияланған мақаласында келтірілген.1971 жылы Р.Томлинсон (АҚШ) электрондық поштаны ойлап тапты, 1972 жылы бұл қызмет іске асырылды. Интернетті құру тарихындағы шешуші оқиға 1973 жылы американдық инженерлер В.Серф пен Р.Канның жіберуді басқару протоколы – TCP ойлап табуы болды. 1976 жылы олар желілік пакетті TCP протоколы арқылы жіберуді көрсетті. 1983 жылы TCP/IP протоколдар тобы стандартталған. 1984 жылы домендік атаулар жүйесі (DNS) құрылды (қараңыз.Домен информатикада). 1988 жылы сөйлесу протоколы [Internet Real Time Text Messaging Service (IRC - Internet Relay Chat)] әзірленді. 1989 жылы Web жобасы жүзеге асырылды (қараңыз. World Wide Web) әзірлеген Т. Бернерс Ли. 6.6.2012 – Интернет тарихындағы айтулы күн: ірі интернет-провайдерлер, құрылғыларды өндірушілер компьютерлік желілержәне веб-компаниялар IP мекенжайларының тапшылығы мәселесін іс жүзінде шеше отырып, IPv6 протоколын (IPv4 протоколымен бірге) пайдалана бастады (Интернет бөлімін қараңыз). Интернеттің жоғары даму қарқынына интернетті құрудың ғылыми-техникалық міндеттеріне атсалысқан мамандар оның мүмкіндіктерін пайдалана отырып, кідіріссіз идеялармен және шешімдермен алмасып келе жатқандығы ықпал етіп отыр. Интернет проблемаларды шешуге арналған адам-машина ортасының инфрақұрылымдық платформасына айналды. Ол коммуникациялық инфрақұрылым ретінде қызмет етеді Электрондық пошта, Веб, іздеу жүйелері, Интернет-телефония(IP-телефония) және білім беруді, ғылымды, экономиканы, мемлекеттік басқаруды және басқа да қызметті ақпараттандыруда қолданылатын басқа да Интернет қызметтері. Интернет негізінде құрылған электрондық қызметтер әртүрлі коммерциялық және коммерциялық емес интернет нысандарының табысты жұмыс істеуіне мүмкіндік берді: интернет-дүкендер, әлеуметтік желілер [Facebook (Facebook), ВКонтакте, Twitter (Twitter) және т.б.], іздеу жүйелері [ Google (Google), Яндекс (Яндекс) және т.б.], энциклопедиялық веб-ресурстар [Wikipedia (Wikipedia), Webopedia және т.б.], электронды кітапханалар [World Digital Library (World Digital Library), Scientific electronic library eLibrary, т. және үкімет ақпараттық порталдаржәне т.б.

2000 жылдардан бастап Интернет-шешімдер саны қарқынды өсуде - «ақылды үй» (Smart House), «ақылды қуат жүйесі» (Smart Grid) және т.б. М2М-шешімдері (M2M - Machine-to-Machine) ақпараттық технологияларға негізделген және температура датчиктерін, электр есептегіштерін, су есептегіштерін және т.б. бақылауға арналған машинадан машинаға өзара әрекеттесу; GLONASS және GPS жүйелері негізінде қозғалатын объектілердің орнын бақылау (қараңыз. Спутниктік позициялау жүйесі); қорғалатын объектілерге қол жеткізуді басқару және т.б.

КСРО-да информатиканың ресми тіркелуі. КСРО-да информатика ресми түрде 1983 жылы КСРО Ғылым академиясының құрамында Информатика, есептеуіш техника және автоматика кафедрасы құрылған кезде ресімделді. Оның құрамына сол жылы құрылған КСРО ҒА-ның Информатика мәселелері институты, сондай-ақ КСРО ҒА Қолданбалы математика институты, КСРО Ғылым академиясының Есептеу орталығы, Ақпаратты беру институты кірді. КСРО Ғылым академиясының, басқа да бірқатар институттардың мәселелері. Бірінші кезеңде жаппай есептеулерге арналған аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету және олардың негізіндегі жүйелер саласындағы зерттеулер негізгі болып саналды. Алынған нәтижелер отандық дербес компьютерлердің (ДК) отбасын құруға және оларды ғылыми, білім беру және басқа да өзекті қызметті ақпараттандыруға қолдану үшін негіз болуы тиіс еді.

Проблемалар мен перспективалар

Жеке s-ортаны құруды әдістемелік қамтамасыз ету. Алдағы жылдарда s-ортаны жақсартуды әдістемелік қамтамасыз етудің өзекті бағыттарының бірі аппараттық құралдары пайдаланушының жабдығында орналастырылған мәселелерді шешудің дербестендірілген жүйелерін құрумен байланысты болады. Жылдамдықтар озық технологияларИнтернет қызметтеріне негізделген көптеген мәселелерді шешу үшін сымсыз байланыс қазірдің өзінде жеткілікті. 2025 жылға қарай сымсыз байланыс технологияларының жылдамдығы мен таралуы бүгінгі сымды интерфейстердің бір бөлігі сымсызға ауыстырылатын деңгейге жетеді деп күтілуде. Интернет қызметтерінің бағасының төмендеуі пайдаланушының s-ортасын жекелендіру технологияларын ілгерілетуге де ықпал етеді. s-ортасын жекелендірумен байланысты өзекті мәселелер: анағұрлым жетілдірілген символдық және кодтау жүйелерін құру; адам жіберген дыбыстық және тактильді хабарламаларды мәтін, гипермәтін, арнайы таңбалар мен кескіндер композициясымен бейнеленген графикаға аппараттық-бағдарламалық түрлендіру; технологиялық жетілдіру және сымсыз интерфейстерді унификациялау [ең алдымен бейне интерфейстер (пайдаланушы таңдауы бойынша шығару: арнайы көзілдіріктерде, монитор экрандарында, теледидарда немесе басқа бейне шығару құрылғысында)].

Жеке s-ортаны құруды әдістемелік қамтамасыз ету адам интеллектінің машиналық тренажерін емес, адам басқаратын интеллектуалды серіктесті құруға бағытталған жасанды интеллект саласындағы зерттеулердің нәтижелеріне негізделуі керек. Жеке s-ортаны құру технологияларын әзірлеу қашықтықтан оқыту әдістемелерін жетілдіруді, өзара әрекеттесу және т.б.

Мақалалар тізімі

1. Ақпаратты өлшеу – алфавиттік тәсіл

2. Ақпаратты өлшеу – мағыналы тәсіл

3. Ақпараттық процестер

4. Ақпарат

5. Кибернетика

6. Ақпаратты кодтау

7. Ақпаратты өңдеу

8. Ақпаратты тасымалдау

9. Сандарды бейнелеу

10. Санау жүйелері

11. Ақпаратты сақтау

Информатика ғылымының негізгі зерттеу объектілері болып табылады ақпаратжәне ақпараттық процестер. Информатика дербес ғылым ретінде 20 ғасырдың ортасында пайда болды, бірақ бұл саладағы ақпарат пен зерттеулерге ғылыми қызығушылық ертерек пайда болды.

ХХ ғасырдың басында техникалық байланыс құралдары (телефон, телеграф, радио) белсенді түрде дамыды.
Осыған байланысты «Қарым-қатынас теориясы» ғылыми бағыты пайда болады. Оның дамуы кодтау теориясы мен ақпарат теориясын тудырды, оның негізін салушы американдық ғалым К.Шэннон болды. Ақпарат теориясы мәселені шешті өлшемдер ақпаратбайланыс арналары арқылы беріледі. Ақпаратты өлшеудің екі тәсілі бар: мағыналыжәне алфавиттік.

Коммуникация теориясының алдында тұрған ең маңызды міндет – мәліметтерді тасымалдау арналарында ақпараттың жоғалуымен күресу. Бұл мәселені шешу барысында теория қалыптасты кодтау , оның шеңберінде ақпаратты ұсыну әдістері ойлап табылды, бұл жіберілетін кодта жоғалтулар болған жағдайда да хабарламаның мазмұнын адресатқа бұрмалаусыз жеткізуге мүмкіндік берді. Бұл ғылыми нәтижелер техникалық байланыс арналарындағы ақпарат ағындарының көлемі бірнеше ретке өскен бүгінгі күннің өзінде үлкен маңызға ие.

Қазіргі информатиканың ізашары 1940 жылдардың соңы – 50 жылдардың басында Н.Винер еңбектерімен құрылған «Кибернетика» ғылымы болды. Кибернетикада ақпарат ұғымының тереңдей түсуі байқалды, ақпараттың тірі ағзалардағы басқару жүйелеріндегі, әлеуметтік және техникалық жүйелердегі орны анықталды. Кибернетика бағдарламаны басқару принциптерін зерттеді. Алғашқы компьютерлердің пайда болуымен бір мезгілде пайда болған кибернетика олардың конструктивті дамуы үшін де, көптеген қосымшалар үшін де ғылыми негіз қалады.

EVM (компьютер) - енгізу арқылы ақпараттық есептерді шешуге арналған автоматты құрылғы ақпараттық процестер : сақтау, өңдеу және ақпаратты беру. Ақпараттық процестердің негізгі принциптері мен заңдылықтарын сипаттау информатиканың теориялық негіздеріне де жатады.

Компьютер тек адам қабылдай алатын ақпарат мазмұнымен емес, ақпаратты бейнелейтін деректермен жұмыс істейді. Сондықтан компьютерлік технология үшін ең маңызды міндет болып табылады ақпаратты ұсынуоларды өңдеуге қолайлы деректер түрінде. Деректер мен бағдарламалар кодталады екілік пішін. Компьютерде мәліметтердің кез келген түрін өңдеу екілік сандармен есептеулерге дейін қысқарады. Сондықтан компьютерлік технология цифрлық деп те аталады. Санау жүйесі туралы түсінік, туралы сандарды бейнелеукомпьютерде информатиканың негізгі ұғымдарына жатады.

«Тіл» ұғымы тіл білімінен шыққан. Тіл - ол оны сақтау және беру үшін қолданылатын ақпаратты символдық бейнелеу жүйесі. Тіл деген ұғымның бірі негізгі ұғымдаринформатика, өйткені компьютердегі деректер де, бағдарламалар да символдық құрылымдар ретінде ұсынылған. Компьютер мен адам арасындағы қарым-қатынас тілі табиғи тілдің формаларына барған сайын жақындап келеді.

TO негіздеріинформатика алгоритмдер теориясына жатады. тұжырымдамасы алгоритм«Ақпаратты өңдеу» мақаласында енгізілген. Бұл тақырып энциклопедияның бесінші бөлімінде толық қарастырылған.

1. Ақпаратты өлшеу. Алфавиттік тәсіл

Өлшеу үшін алфавиттік тәсіл қолданылады ақпарат көлемімәтінде кейбір әліпбидегі таңбалар тізбегі ретінде берілген. Бұл тәсіл мәтіннің мазмұнына қатысты емес.Бұл жағдайда ақпараттың көлемі деп аталады мәтіннің ақпарат көлемі, ол мәтін өлшеміне пропорционалды – мәтінді құрайтын таңбалар саны. Кейде ақпаратты өлшеудің бұл тәсілі көлемдік тәсіл деп аталады.

Мәтіннің әрбір кейіпкері белгілі бір ақпарат көлемін алып жүреді. Ол шақырылады символдық ақпарат салмағы. Демек, мәтіннің ақпараттық көлемі мәтінді құрайтын барлық таңбалардың ақпараттық салмақтарының қосындысына тең.

Мұнда мәтін нөмірленген символдардың бірізді тізбегі болып табылады деп болжанады. (1) формулада мен 1 мәтіннің бірінші таңбасының ақпараттық салмағын білдіреді, мен 2 - мәтіннің екінші кейіпкерінің ақпараттық салмағы және т.б.; Қ- мәтін өлшемі, яғни. мәтіндегі таңбалардың жалпы саны.

Мәтіндерді жазу үшін қолданылатын әртүрлі таңбалардың бүкіл жиынтығы деп аталады алфавит бойынша. Алфавит өлшемі деп аталатын бүтін сан әліпбидің құдіреті. Алфавитке белгілі бір тілдің әріптері ғана емес, мәтінде қолдануға болатын барлық басқа таңбалар: сандар, тыныс белгілері, әртүрлі жақшалар, бос орындар және т.б. кіретінін есте ұстаған жөн.

Таңбалардың ақпараттық салмағын анықтау екі жуықтауда болуы мүмкін:

1) мәтіндегі кез келген таңбаның тең ықтималдылығы (бірдей жиілігі) болжамымен;

2) мәтіндегі әртүрлі кейіпкерлердің әртүрлі ықтималдылығын (әртүрлі жиілігін) есепке алу.

Кез келген мәтіндегі алфавиттің барлық символдары бірдей жиілікте пайда болады деп есептесек, онда барлық таңбалардың ақпараттық салмағы бірдей болады. Болсын Н- әліпбидің құдіреті. Сонда мәтіндегі кез келген таңбаның үлесі 1/ Нмәтіннің бөлігі. Ықтималдық анықтамасына сәйкес (қараңыз. «Ақпаратты өлшеу. Мазмұндық тәсіл») бұл мән мәтіннің әрбір орнында таңбаның пайда болу ықтималдығына тең:

К.Шеннон формуласы бойынша (қараңыз. «Ақпаратты өлшеу. Мазмұндық тәсіл»), символ тасымалдайтын ақпараттың мөлшері келесідей есептеледі:

i = log2(1/ б) = log2 Н(бит) (2)

Сондықтан таңбаның ақпараттық салмағы ( мен) және алфавиттің түбегейлілігі ( Н) Хартли формуласымен өзара байланысқан («қараңыз»). Ақпаратты өлшеу. Мазмұндық тәсіл» )

2 мен = Н.

Бір кейіпкердің ақпараттық салмағын білу ( мен) және таңбалар санымен көрсетілген мәтін өлшемі ( Қ), мәтіннің ақпарат көлемін мына формула арқылы есептеуге болады:

I= Қ · мен (3)

Бұл формула барлық белгілердің ақпарат салмағы бірдей болған жағдайда (1) формуланың нақты нұсқасы болып табылады.

(2) формуладан мынау шығады: Н= 2 (екілік алфавит) бір таңбаның ақпараттық салмағы 1 бит.

Ақпаратты өлшеудің алфавиттік тәсілі тұрғысынан 1 бит -екілік алфавиттегі таңбаның ақпараттық салмағы.

Ақпараттың үлкен бірлігі байт.

1 байт -256 дәрежесі бар әліпбидегі таңбаның ақпараттық салмағы.

256 \u003d 2 8 болғандықтан, бит пен байт арасындағы байланыс Хартли формуласынан шығады:

2 мен = 256 = 2 8

Осы жерден: мен= 8 бит = 1 байт

Компьютерде сақталатын және өңделетін мәтіндерді көрсету үшін көбінесе 256 таңбадан тұратын алфавит қолданылады. Демек,
Мұндай мәтіннің 1 символы 1 байтты «салмақтайды».

Бит пен байттан басқа ақпаратты өлшеу үшін үлкенірек бірліктер де қолданылады:

1 КБ (килобайт) = 2 10 байт = 1024 байт,

1 МБ (мегабайт) = 2 10 КБ = 1024 КБ,

1 ГБ (гигабайт) = 2 10 МБ = 1024 МБ.

Мәтіндегі кейіпкерлердің кездесуінің әртүрлі ықтималдығының жуықтауы

Бұл жуықтау нақты мәтінде әртүрлі жиілікте әртүрлі таңбалардың кездесетінін ескереді. Бұдан шығатыны, мәтіннің белгілі бір орнында әртүрлі кейіпкерлердің пайда болу ықтималдылығы әртүрлі және, демек, олардың ақпараттық салмақтары да әртүрлі.

Орыс мәтіндерінің статистикалық талдауы «o» әрпінің жиілігі 0,09 екенін көрсетеді. Бұл әрбір 100 таңба үшін «o» әрпі орта есеппен 9 рет кездеседі дегенді білдіреді. Дәл сол сан мәтіннің белгілі бір орнында «o» әрпінің пайда болу ықтималдығын көрсетеді: б o = 0,09. Бұдан шығатыны, орыс тіліндегі мәтіндегі «о» әрпінің ақпараттық салмағы мынаған тең:

Мәтіндердегі ең сирек кездесетін әріп – «ф» әрпі. Оның жиілігі 0,002. Осы жерден:

Бұдан сапалы қорытынды шығады: сирек кездесетін әріптердің ақпараттық салмағы жиі кездесетін әріптердің салмағынан жоғары.

Алфавит таңбаларының әртүрлі ақпараттық салмақтарын ескере отырып, мәтіннің ақпараттық көлемін қалай есептеу керек? Бұл келесі формула бойынша орындалады:

Мұнда Н- алфавиттің өлшемі (қуаты); nj- таңба санының қайталану саны jмәтінде; мен ж- символдық нөмірдің ақпараттық салмағы j.

Мектеп іргетасы информатика курсында әліпбилік тәсіл

Негізгі мектепте информатика курсында оқушылар танысады алфавиттік тәсілақпаратты өлшеуге көбінесе ақпаратты компьютерде көрсету контекстінде орын алады. Негізгі мәлімдеме келесідей:

Ақпараттың көлемі осы ақпарат ұсынылатын екілік кодтың өлшемімен өлшенеді.

Ақпараттың кез келген түрі компьютер жадында екілік код түрінде берілгендіктен, бұл анықтама әмбебап болып табылады. Ол символдық, сандық, графикалық және дыбыстық ақпарат үшін жарамды.

Бір кейіпкер ( разряд)екілік кодты тасымалдайды 1біраз ақпарат.

Базалық информатика курсында мәтіннің ақпарат көлемін өлшеу әдістемесін түсіндіру кезінде бұл мәселе келесі ұғымдар тізбегі арқылы ашылады: алфавит-символдық екілік код өлшемі-мәтіннің ақпарат көлемі.

Ойлау логикасы нақты мысалдардан жалпы ережені алуға дейін ашылады. Кейбір тілдің әліпбиінде 4 таңба ғана болсын. Оларды белгілейік:, , , . Бұл таңбаларды төрт екі разрядты екілік кодтардың көмегімен кодтауға болады: - 00, - 01, - 10, - 11. Мұнда саны 2 2 = 4 болатын екі таңбаны орналастырудың барлық нұсқалары пайдаланылады. 4 таңбалы алфавит екі битке тең.

Келесі ерекше жағдай 8 таңбалы алфавит болып табылады, оның әрбір таңбасын 3 разрядты екілік кодпен кодтауға болады, өйткені 3 топтағы екі таңбаның орналасу саны 2 3 = 8. Сондықтан ақпараттық салмағы 8 таңбалы алфавиттегі таңба 3 бит. Және т.б.

Жеке мысалдарды жалпылай отырып, біз жалпы ережені аламыз: пайдалану б-биттік екілік кодтан тұратын алфавитті кодтауға болады Н = 2 б- кейіпкерлер.

Мысал 1. Мәтінді жазу үшін орыс алфавитінің кіші әріптері ғана пайдаланылады және сөздерді бөлу үшін «бос орын» қолданылады. 2000 таңбадан тұратын мәтіннің ақпарат көлемі қандай (бір баспа беті)?

Шешім. Орыс алфавитінде 33 әріп бар. Оны екі әріпке қысқартып (мысалы, «ё» және «й») және бос орын таңбасын енгізсек, біз өте ыңғайлы таңбалар санын аламыз - 32. Таңбалардың тең ықтималдығының жуықтауын пайдаланып, Хартли формуласын жазамыз:

2мен= 32 = 2 5

Осы жерден: мен= 5 бит – орыс алфавитінің әрбір таңбасының ақпараттық салмағы. Сонда бүкіл мәтіннің ақпарат көлемі мынаған тең болады:

I = 2000 5 = 10 000 бит

Мысал 2. Жазбасында 256 сыйымдылығы бар мәтіндерді компьютерде көрсету алфавиті қолданылатын 2000 таңба өлшемі бар мәтіннің ақпараттық көлемін есептеңіз.

Шешім. Бұл алфавитте әрбір таңбаның ақпараттық салмағы 1 байт (8 бит). Сондықтан мәтіннің ақпараттық көлемі 2000 байт.

Осы тақырып бойынша практикалық тапсырмаларды орындауда оқушылардың ақпарат көлемін әртүрлі бірліктерге: бит – байт – килобайт – мегабайт – гигабайтқа түрлендіру дағдыларын дамытудың маңызы зор. 2-мысалдағы мәтіннің ақпарат көлемін килобайтқа қайта есептесек, мынаны аламыз:

2000 байт = 2000/1024 1,9531 КБ

Мысал 3. 2048 таңбадан тұратын хабарлама көлемі мегабайттың 1/512 бөлігін құрады. Хабарлама жазылатын алфавиттің өлшемі қандай?

Шешім. Хабарламаның ақпараттық көлемін мегабайттан битке аударайық. Ол үшін бұл мәнді екі рет 1024-ке (байт аламыз) және бір рет 8-ге көбейтеміз:

I = 1/512 1024 1024 8 = 16384 бит.

Бұл ақпарат көлемі 1024 таңбадан тұратындықтан ( TO), онда бір таңба:

i = I/Қ= 16 384/1024 = 16 бит.

Бұдан шығатыны, қолданылған әліпбидің өлшемі (қуаты) 2 16 = 65 536 таңба.

Орта мектептегі информатика курсындағы көлемдік тәсіл

10–11-сыныптарда информатиканы негізгі жалпы білім беру деңгейінде оқи отырып, оқушылар ақпаратты өлшеудің көлемдік тәсілі туралы білімдерін жоғарыда сипатталған деңгейде қалдыра алады, яғни. екілік компьютерлік кодтың көлемінің контекстінде.

Информатиканы бейіндік деңгейде оқығанда мәтіндегі таңбалардың жиілігі, ықтималдық және ықтималдықтардың символдардың ақпараттық салмақтарымен байланысы туралы идеяларды пайдалана отырып, жалпы математикалық позициялардан көлемдік тәсілді қарастырған жөн.

Бұл мәселелерді білу біркелкі және біркелкі емес екілік кодтауды қолданудағы айырмашылықты тереңірек түсіну үшін маңызды (қараңыз. «Ақпаратты кодтау»), кейбір деректерді қысу әдістерін түсіну үшін (қараңыз. «Деректерді қысу») және криптографиялық алгоритмдер (қараңыз «Криптография» ).

Мысал 4. MUMU тайпасының әліпбиінде бар болғаны 4 әріп (A, U, M, K), бір тыныс белгісі (нүкте) және сөздерді ажырату үшін бос орын қолданылады. Әйгілі «Мумука» романы небәрі 10 000 таңбадан тұратыны есептелді, оның ішінде: А – 4000, У – 1000, М әрпі – 2000, К әріптері – 1500, нүктелер – 500, бос орындар – 1000. Қанша ақпарат бар. кітап?

Шешім. Кітаптың көлемі айтарлықтай үлкен болғандықтан, одан есептелген әліпбидің әрбір таңбасының мәтінде кездесу жиілігі MUMU тіліндегі кез келген мәтінге тән деп болжауға болады. Кітаптың бүкіл мәтініндегі әрбір кейіпкердің кездесу жиілігін (яғни ықтималдық) және кейіпкерлердің ақпараттық салмағын есептеңіз.

Кітаптағы ақпараттың жалпы көлемі әрбір таңбаның ақпараттық салмағының кітаптағы осы таңбаның қайталану санына көбейтіндісінің қосындысы ретінде есептеледі:

1) адам қандай да бір оқиға туралы хабарлама алады; бұл алдын ала белгілі болса да білімнің белгісіздігікүтілетін оқиға туралы адам. Білімнің белгісіздігі оқиғаның ықтимал нұсқаларының санымен де, оқиғаның күтілетін нұсқаларының ықтималдығымен де көрсетілуі мүмкін;

2) хабарламаны қабылдау нәтижесінде білімнің белгісіздігі жойылады: нұсқалардың белгілі бір ықтимал санынан біреуі таңдалды;

3) формула битпен көрсетілген қабылданған хабарламадағы ақпарат көлемін есептейді.

Ақпарат көлемін есептеу үшін қолданылатын формула жағдайларға байланысты, олар екі болуы мүмкін:

1. Оқиғаның барлық мүмкін нұсқалары бірдей ықтимал. Олардың саны шектеулі және тең Н.

2. Ықтималдықтар ( б) оқиғаның ықтимал нұсқалары әртүрлі және олар алдын ала белгілі:

(p i ), i = 1.. Н. Міне әлі Н- оқиғаның ықтимал нұсқаларының саны.

Керемет оқиғалар. арқылы белгіленсе менхабарламадағы ақпараттың бірі Нтең ықтимал оқиғалар, содан кейін шамалар менжәне НХартли формуласымен өзара байланысты:

2мен=Н (1)

Мән менбиттермен өлшенеді. Бұдан мынадай қорытынды шығады:

1 бит – екі бірдей ықтимал оқиғаның біреуі туралы хабарламадағы ақпарат көлемі.

Хартли формуласы – көрсеткіштік теңдеу. Егер менбелгісіз шама болса, (1) теңдеудің шешімі:

i = журнал 2 Н (2)

(1) және (2) формулалары бір-бірімен бірдей. Кейде әдебиетте Хартли формуласы (2) деп аталады.

Мысал 1. Хабарламада күректер патшайымы карталар палубасынан алынғаны туралы қанша ақпарат бар?

Палубада 32 карта бар. Аралас палубада кез келген картаның жоғалуы тең ықтимал оқиға болып табылады. Егер мен- хабарламадағы белгілі бір картаның құлап кеткені туралы ақпараттың көлемі (мысалы, күрек ханшайымы), содан кейін Хартли теңдеуінен:

2 мен = 32 = 2 5

Осы жерден: мен= 5 бит.

Мысал 2. Хабарламада алты қырлы сүйекте 3 саны бар беттің орамы туралы қанша ақпарат бар?

Кез келген беттің жоғалуын бірдей ықтимал оқиға ретінде қарастырып, Хартли формуласын жазамыз: 2 мен= 6. Демек: мен= журнал 2 6 = 2,58496 бит.

Ықтимал емес оқиғалар (ықтималдық тәсіл)

Қандай да бір оқиғаның ықтималдығы болса б, а мен(бит) - бұл оқиға орын алғаны туралы хабарламадағы ақпарат мөлшері, содан кейін бұл мәндер формула бойынша байланысты:

2 мен = 1/б (3)

қатысты (3) көрсеткіштік теңдеуді шешу мен, Біз алып жатырмыз:

i = журнал 2 (1/ б) (4)

(4) формуланы К.Шэннон ұсынған, сондықтан оны Шеннон формуласы деп атайды.

Хабарламадағы ақпарат көлемі мен оның мазмұны арасындағы байланысты талқылау әр түрлі тереңдік деңгейінде өтуі мүмкін.

Сапалы көзқарас

Сапалы көзқарас, оны негізгі информатика курсының пропедевтика деңгейінде (5–7 сыныптар) немесе негізгі курста (8–9 сыныптар) қолдануға болады.

Зерттеудің осы деңгейінде келесі тұжырымдамалар тізбегі талқыланады: ақпараттық – хабарлама – хабарламаның ақпараттылығы.

түпнұсқа пакеті: ақпарат- бұл әртүрлі хабарламалардан алған адамдардың білімі.Келесі сұрақ: хабарлама дегеніміз не? Хабар- бұл ақпаратты беру процесінде оны қабылдаушы субъектіге келетін ақпараттық ағын (деректер ағыны).Хабар дегеніміз – біз тыңдап отырған сөз де (радиохабарлама, мұғалімнің түсіндірмесі), біз қабылдайтын көрнекі бейнелер де (теледидардағы фильм, бағдаршам), біз оқып отырған кітаптың мәтіні және т.б.

туралы сұрақ ақпараттық хабарламаМұғалім мен студенттер ұсынған мысалдарды талқылауым керек. Ереже: ақпараттықшақырайықхабар, ол адам білімін толықтырады, яғни. ол үшін ақпаратты жеткізеді.Әртүрлі адамдар үшін бір хабарлама өзінің ақпараттылығы жағынан әртүрлі болуы мүмкін. Егер ақпарат «ескі» болса, яғни. адам мұны әлдеқашан біледі немесе хабарламаның мазмұны адамға түсініксіз болса, онда бұл хабарлама ол үшін ақпараттық емес. Ақпараттық - бұл хабарлама жаңа және түсініктіақыл.

8-сынып оқушысы үшін ақпараттық емес хабарламалардың мысалдары:

1) «Франция астанасы – Париж» (жаңа емес);

2) «Коллоидты химия фрагментация деңгейі жоғары жүйелердің дисперстік күйлерін зерттейді» (анық емес).

Ақпараттық хабарламаның мысалы (білмегендер үшін): «Эйфель мұнарасының биіктігі 300 метр және салмағы 9000 тонна».

«Хабардың ақпараттық мазмұны» түсінігінің енгізілуі мазмұндық концепция шеңберінде ақпаратты өлшеу мәселесін зерттеудің бірінші тәсілі болып табылады. Егер хабарлама адам үшін ақпараттық болмаса, онда ондағы ақпараттың көлемі осы адамның көзқарасы бойынша нөлге тең болады. Ақпараттық хабарламадағы ақпарат көлемі нөлден жоғары.

Тепе-тең ықтималдықты жуықтаудағы сандық тәсіл

Бұл тәсілді негізгі мектептегі базалық курстың тереңдетілген нұсқасында немесе базалық деңгейде 10–11 сыныптарда информатиканы оқу кезінде оқуға болады.

Келесі тұжырымдамалар тізбегі қарастырылады: тең ықтимал оқиғалар - білімнің белгісіздігі - бит ақпарат бірлігі ретінде - Хартли формуласы - екінің бүтін дәрежелеріне тең N үшін көрсеткіштік теңдеудің шешімі.

Тұжырымдаманы ашу тең ықтималдық, мысалдармен дәлелдей отырып, балалардың интуитивті көрінісіне сүйену керек. Оқиғалардың ықтималдығы бірдейегер олардың ешқайсысының басқаларынан артықшылығы болмаса.

Жоғарыда келтірілген биттің нақты анықтамасын енгізгеннен кейін оны жалпылау керек:

Білімнің белгісіздігін 2 есе азайтатын хабарлама 1 битақпарат.

Бұл анықтама төрттен бір оқиға (2 бит), сегізден (3 бит) және т.б. туралы хабарламалардың мысалдарымен қамтамасыз етіледі.

Бұл деңгейде мәндер опцияларын талқылай алмайсыз Н, математика курсында әлі зерттелмеген логарифмдерді есептеу мәселесіне тап болмас үшін екінің бүтін дәрежелеріне тең емес. Егер балалардың сұрақтары болса, мысалы: «Хабарда алты қырлы өлікті лақтыру нәтижесі туралы қанша ақпарат бар?», онда түсініктемені келесідей құруға болады. Хартли теңдеуінен: 2 мен= 6. 2 2 бастап< 6 < 2 3 , следовательно, 2 < мен < 3. Затем сообщить более точное значение (с точностью до пяти знаков после запятой), что мен= 2,58496 бит. Бұл тәсілмен ақпарат көлемін бөлшек мән ретінде көрсетуге болатынын ескеріңіз.

Ақпаратты өлшеудің ықтималдық тәсілі

Оны 10–11 сыныптарда мамандандырылған деңгейдегі жалпы білім беру курсының бөлігі ретінде немесе информатиканың математикалық негіздері бойынша таңдау курсында оқуға болады. Бұл жерде ықтималдықтың математикалық дұрыс анықтамасын енгізу керек. Сонымен қатар студенттер логарифмдік функцияны және оның қасиеттерін білуі, көрсеткіштік теңдеулерді шеше білуі керек.

Ықтималдық түсінігін енгізе отырып, оқиғаның ықтималдығы нөлден бірге дейінгі мәндерді қабылдай алатын мән екенін хабарлау керек. Мүмкін емес оқиғаның ықтималдығы нөлге тең(мысалы: «ертең күн көкжиектен көтерілмейді»), белгілі бір оқиғаның ықтималдығы біреуге тең(мысалы: «Ертең көкжиектен күн шығады»).

Келесі ереже: қандай да бір оқиғаның ықтималдығы бірнеше бақылаулармен (өлшемдер, сынақтар) анықталады. Мұндай өлшемдер статистикалық деп аталады. Ал өлшеулер неғұрлым көп жүргізілсе, оқиғаның ықтималдығы соғұрлым дәлірек анықталады.

Ықтималдықтың математикалық анықтамасы: ықтималдықосы оқиғаға қолайлы нәтижелер санының бірдей мүмкін болатын нәтижелердің жалпы санына қатынасына тең.

Мысал 3. Екі автобус бағыты аялдамаға тоқтайды: №5 және №7. Оқушыға тапсырма беріледі: хабарламада No5 автобустың аялдамаға жақындағаны туралы қанша ақпарат барын және қанша екенін анықтау. Хабарламада №5 автобус 7-ге жақындағаны туралы ақпарат бар.

Оқушы зерттеу жүргізді. Бүкіл жұмыс күні ішінде ол автобустардың аялдамаға 100 рет жақындағанын есептеді. Оның ішінде 5-ші автобус 25 рет, 7-ші автобус 75 рет жақындады.Ал басқа күндері автобустар бірдей жиілікте жүреді деп есептей отырып, оқушы аялдамада №5 автобустың келу ықтималдығын есептеді: б 5 = 25/100 = 1/4, ал №7 автобустың уылдырық шашу ықтималдығы: б 7 = 75/100 = 3/4.

Демек, №5 автобус туралы хабарламадағы ақпарат мөлшері: мен 5 = журнал 2 4 = 2 бит. №7 автобус туралы хабарламадағы ақпарат көлемі:

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

Келесі сапалы нәтижеге назар аударыңыз: оқиғаның ықтималдығы неғұрлым төмен болса, ол туралы хабарламадағы ақпараттың көлемі соғұрлым көп болады. Белгілі бір оқиға туралы ақпарат көлемі нөлге тең. Мысалы, «Ертең таң келеді» хабары сенімді және оның ықтималдығы бірге тең. (3) формуладан былай шығады: 2 мен= 1/1 = 1. Демек, мен= 0 бит.

Хартли формуласы (1) - (3) формуланың ерекше жағдайы. Егер қолжетімді болса Нбірдей ықтимал оқиғалар (тиын, сүйек және т.б. лақтыру нәтижесі), онда әрбір мүмкін нұсқаның ықтималдығы тең болады. б = 1/Н. (3) орнына қойып, қайтадан Хартли формуласын аламыз: 2 мен = Н.Егер мысалда №5 және №7 3 автобус 50 рет 100 рет тоқтайтын болса, онда олардың әрқайсысының пайда болу ықтималдығы 1/2-ге тең болады. Сондықтан әрбір автобустың келуі туралы хабарламадағы ақпарат көлемі мен= log 2 2 = 1 бит. Біз екі бірдей ықтимал оқиғаның бірі туралы хабарламаның ақпараттық мазмұнының белгілі нұсқасына келдік.

Мысал 4. Автобус мәселесінің басқа нұсқасын қарастырыңыз. No5 және No7 автобустар аялдамаға тоқтайды.No5 автобус аялдамаға жақындады деген хабарламада 4 бит ақпарат бар. №7 автобустың аялдамада пайда болу ықтималдығы №5 автобустың пайда болу ықтималдығынан екі есе аз.Аялдамада пайда болған №7 автобус туралы хабарлама неше бит ақпараттан тұрады?

Есептің шартын келесі түрде жазамыз:

i 5 = 4 бит, б 5 = 2 б 7

Ақпараттың ықтималдығы мен көлемі арасындағы байланысты еске түсіріңіз: 2 мен = 1/б

Осы жерден: б = 2 –мен

Есептің шартын теңдікке ауыстырсақ, мынаны аламыз:

Алынған нәтижеден қорытынды шығады: оқиға ықтималдығының 2 есе төмендеуі ол туралы хабарламаның ақпараттық мазмұнын 1 битке арттырады. Қарама-қарсы ереже де айқын: оқиғаның ықтималдығының 2 есе артуы ол туралы хабарламаның ақпараттық мазмұнын 1 битке азайтады. Осы ережелерді біле отырып, алдыңғы мәселені «ойда» шешуге болады.

Информатика ғылымының зерттеу пәні болып табылады ақпаратжәне ақпараттық процестер. Ақпараттың жалпы қабылданған бірыңғай анықтамасы болмағандықтан (қараңыз. «Ақпарат»), «ақпараттық процестер» түсінігін түсіндіруде де бірлік жоқ.

Бұл ұғымды түсінуге терминологиялық позициядан қарайық. Сөз процесс білдіреді уақытында болатын кейбір оқиға: сот ісі, өндірістік процесс, оқу процесі, тірі ағзаның өсу процесі, мұнай өңдеу процесі, отынның жану процесі, ғарыш кемесінің ұшу процесі және т.б. Әрбір процесс кейбірімен байланысты әрекеттерадам, табиғат күштері, техникалық құрылғылар, сондай-ақ олардың өзара әрекеттесуіне байланысты орындалады.

Әрбір процесс бар әсер ету объектісіТүйін сөздер: сотталушы, студенттер, мұнай, жанармай, ғарыш кемесі. Егер процесс адамның мақсатты қызметімен байланысты болса, онда мұндай адамды атауға болады процесті орындаушы: судья, мұғалім, ғарышкер. Егер процесс автоматты құрылғының көмегімен жүзеге асырылса, онда ол процесті орындаушы: химиялық реактор, автоматты ғарыш станциясы.

Әлбетте, ақпараттық процестерде әсер ету объектісі ақпарат болып табылады. Оқулықта С.А. Бешенкова, Е.А. Ракитина мынадай анықтама береді: «Ең жалпы түрде ақпараттық процесс ақпаратқа (деректер, ақпараттар, фактілер, идеялар, гипотезалар, теориялар және т. кез келген нәтиже (жетістік) алу үшін).

«Ақпараттық процестер» түсінігін одан әрі талдау ақпарат ұғымына көзқарасқа, «Ақпарат дегеніміз не?» деген сұраққа жауап беруге байланысты. Қабылдаса атрибутивтіақпаратқа көзқарасы (қараңыз. «Ақпарат»), онда ақпараттық процестер жанды да, жансыз табиғатта да болатынын мойындау керек. Мысалы, Жер мен Күннің, электрондар мен атом ядросының, мұхит пен атмосфераның арасындағы физикалық әрекеттесу нәтижесінде. Позициядан функционалдыұғымдық ақпараттық процестер тірі организмдерде (өсімдіктер, жануарлар) және олардың өзара әрекеттесуінде жүреді.

МЕН антропоцентристіккөзқарасы бойынша ақпараттық процестерді орындаушы тұлға болып табылады. Ақпараттық процестер адам санасының (ойлау, интеллект) қызметі болып табылады. Адам оларды өз бетінше, сондай-ақ өзі жасаған ақпараттық қызмет құралдарының көмегімен жүзеге асыра алады.

Адамның кез келген, ерікті түрде күрделі ақпараттық қызметі ақпаратпен әрекеттің үш негізгі түріне қысқарады: сақтау, қабылдау/беру, өңдеу. Әдетте, «қабылдау-беру» дегеннің орнына олар бұл процесті екі жақты: көзден қабылдаушыға беру («тасымалдау» сөзінің синонимі) деп түсініп, жай ғана «беру» дейді.

Ақпаратты сақтау, беру және өңдеу ақпараттық процестердің негізгі түрлері болып табылады.

Бұл әрекеттерді ақпаратпен жүзеге асыру оны деректер түрінде көрсетумен байланысты. Адамның ақпараттық іс-әрекетінің барлық құралдары (мысалы: қағаз бен қалам, техникалық байланыс арналары, есептеуіш құрылғылар және т.б.) сақтау, өңдеу және беру үшін қолданылады. деректер.

Кез келген ұйымның (кәсіпорынның кадр бөлімі, бухгалтерлік есеп, ғылыми зертхана) компьютерді қолданбай-ақ ақпаратпен «ескі әдіспен» жұмыс істейтін қызметін талдайтын болсақ, оны қамтамасыз ету үшін үш түрлі құралдар қажет. іс-шаралар:

Сақтау мақсатында ақпаратты бекітуге арналған қағаз және жазу құралдары (қаламдар, жазу машинкалары, сызу құралдары);

Ақпаратты қабылдауға және беруге арналған байланыс құралдары (курьерлер, телефондар, пошта);

Есептеу құралдары(абакус, калькуляторлар) ақпаратты өңдеуге арналған.

Қазіргі уақытта ақпараттық қызметтің осы түрлерінің барлығы компьютерлік технологияны қолдану арқылы жүзеге асырылады: мәліметтер сандық тасымалдаушыларда сақталады, беру электрондық пошта және басқа компьютерлік желі қызметтерінің көмегімен жүзеге асырылады, есептеулер және өңдеудің басқа түрлері компьютерде орындалады.

Компьютердің негізгі құрылғыларының құрамы компьютердің орындауға арналғандығымен нақты анықталады сақтау, өңдеужәне деректерді беру. Ол үшін жад, процессор, ішкі арналар және сыртқы енгізу/шығару құрылғылары (қараңыз. «Компьютер»).

Адам санасында болатын ақпаратпен жұмыс істеу процестері мен компьютерлік жүйелерде болатын мәліметтермен жұмыс істеу процестерін терминологиялық тұрғыдан ажырату үшін А.Я. Фридланд оларды басқаша атауды ұсынады: біріншісі – ақпараттық процестер, екіншісі – ақпараттық процестер.

Ақпараттық процестерді түсіндірудің тағы бір тәсілін кибернетика ұсынады. Ақпараттық процестер жабайы табиғатта, адам ағзасында, әлеуметтік жүйелерде, т.б техникалық жүйелер ah (соның ішінде компьютерде). Мысалы, кибернетикалық тәсіл нейрофизиологияда қолданылады (қараңыз. «Ақпарат»), мұнда бейсаналық деңгейде болатын жануар мен адам ағзасындағы физиологиялық процестерді басқару ақпараттық процесс ретінде қарастырылады. Нейрондарда (ми жасушаларында) сақталадыжәне өңделгенақпарат жүйке талшықтары бойымен тасымалданады таратуэлектрохимиялық сипаттағы сигналдар түріндегі ақпарат. Генетика тұқым қуалайтын ақпаратты анықтады сақталадытірі жасушалардың ядроларын құрайтын ДНҚ молекулаларында. Ол бейсаналық деңгейде жүзеге асырылатын ағзаның даму бағдарламасын анықтайды (яғни бұл процесті басқарады).

Осылайша, кибернетикалық интерпретацияда ақпараттық процестер сигналдар, әртүрлі сипаттағы кодтар түрінде ұсынылған ақпаратты сақтауға, тасымалдауға және өңдеуге дейін қысқарады.

Мектепте информатиканы оқытудың кез келген кезеңінде ақпараттық процестер туралы идеялар жүйелеуші ​​әдістемелік қызмет атқарады. Компьютердің құрылғысын оқу арқылы студенттер деректерді сақтау, өңдеу және тасымалдау үшін қандай құрылғылар қолданылатыны туралы нақты түсінік алуы керек. Студенттер программалауды оқу кезінде программаның компьютер жадында сақталған мәліметтермен (программаның өзі сияқты) жұмыс істейтініне, программаның нұсқаулары мәліметтерді өңдеуге арналған процессордың әрекеттерін және енгізу-шығару құрылғыларының әрекетін анықтайтынына назар аударуы керек. деректерді қабылдау және беру үшін. Ақпараттық технологияларды меңгере отырып, бұл технологиялардың ақпаратты сақтауға, өңдеуге және беруге де бағытталғандығына назар аудару керек.

мақалаларды қараңыз Деректерді сақтау”, “Мәліметтерді өңдеу”, “Ақпаратты тасымалдау” 2.

«Ақпарат» сөзі латын тілінен шыққан ақпарат, бұл нақтылау, таныстыру деп аударылады. В түсіндірме сөздікЖӘНЕ. Дальда «ақпарат» сөзі жоқ. «Ақпарат» термині орыс тілінде ХХ ғасырдың ортасынан бастап қолданыла бастады.

Ақпарат ұғымы көп жағдайда екі ғылыми салаға таралуына байланысты: коммуникация теориясыжәне кибернетика. Қарым-қатынас теориясының дамуының нәтижесі болды ақпарат теориясынегізін қалаған Клод Шеннон. Дегенмен, К.Шэннон ақпаратқа анықтама бермеді, сонымен бірге анықтама берді ақпарат көлемі. Ақпарат теориясы ақпаратты өлшеу мәселесін шешуге арналған.

Ғылымда кибернетиканегізін қалаған Норберт Винер ақпарат ұғымы орталық болып табылады (қараңыз. «Кибернетика» 2). Ақпарат ұғымын ғылыми қолданысқа енгізген Н.Винер екені жалпы қабылданған. Соған қарамастан Н.Винер өзінің кибернетика туралы бірінші кітабында ақпаратқа анықтама бермейді. « Ақпарат материя немесе энергия емес, ақпарат», - деп жазды Винер. Сонымен, ақпарат ұғымы, бір жағынан, материя және энергия ұғымдарына қарсы қойылса, екінші жағынан, жалпылық және іргелілік дәрежесі бойынша осы ұғымдармен бір қатарға қойылады. Демек, кем дегенде, ақпарат материяға да, энергияға да жатқызылмайтын нәрсе екені анық.

Философия ғылымы ақпаратты іргелі ұғым ретінде түсінумен айналысады. Философиялық концепциялардың біріне сәйкес, ақпарат барлық нәрсенің қасиеті, дүниенің барлық материалдық объектілері. Ақпараттың бұл тұжырымдамасы деп аталады атрибутивті (ақпарат барлық материалдық объектілердің атрибуты болып табылады). Дүниедегі ақпарат Ғаламмен бірге пайда болды. Осы мағынада ақпарат кез келген материалдық жүйенің реттілігінің, құрылымдылығының өлшемі болып табылады. «Үлкен жарылыстан» кейін пайда болған бастапқы хаостан бастап бейорганикалық жүйелердің, содан кейін органикалық (тірі) жүйелердің қалыптасуына дейінгі әлемнің даму процестері ұлғаюымен байланысты. ақпарат мазмұны. Бұл мазмұн объективті, адам санасына тәуелсіз. Көмір кесегінде ерте заманда болған оқиғалар туралы мәліметтер бар. Алайда, бұл ақпаратты тек ізденімпаз ақыл ғана алады.

Ақпараттың тағы бір философиялық тұжырымдамасы деп аталады функционалды. Функционалдық көзқарасқа сәйкес, ақпарат тіршіліктің пайда болуымен бірге пайда болды, өйткені ол тірі организмдер мен адам қоғамын қамтитын күрделі өздігінен ұйымдастырылатын жүйелердің жұмыс істеуімен байланысты.Мұны да айтуға болады: ақпарат тек тірі табиғатқа ғана тән қасиет. Бұл табиғаттағы тірі мен жансызды ажырататын маңызды белгілердің бірі.

Ақпараттың үшінші философиялық тұжырымдамасы болып табылады антропоцентристік, соған сәйкес ақпарат адам санасында, адамның қабылдауында ғана бар. Ақпараттық белсенділік тек адамға ғана тән, әлеуметтік жүйелерде кездеседі. Ақпараттық технологияны құру арқылы адам өзінің ақпараттық әрекетінің құралдарын жасайды.

Күнделікті өмірде «ақпарат» ұғымын қолдану антропоцентристік контексте орын алады деп айта аламыз. Әрқайсымыз ақпаратты адамдар арасындағы алмасатын хабарламалар ретінде қабылдауымыз табиғи нәрсе. Мысалы, БАҚ – БАҚ халық арасында хабарларды, жаңалықтарды таратуға арналған.

20 ғасырда ақпарат ұғымы барлық жерде ғылымға еніп кетті. Тірі табиғаттағы ақпараттық процестерді биология зерттейді. Нейрофизиология (биология бөлімі) жануарлар мен адамдардың жүйке қызметінің механизмдерін зерттейді. Бұл ғылым организмде болып жатқан ақпараттық процестердің моделін құрастырады. Сырттан келетін ақпарат электрохимиялық сипаттағы сигналдарға айналады, олар жүйке талшықтары бойымен сезім мүшелерінен мидың нейрондарына (жүйке жасушаларына) беріледі. Ми бұлшықет тіндеріне бірдей сипаттағы сигналдар түрінде басқару ақпаратын береді, осылайша қозғалыс мүшелерін басқарады. Сипатталған механизм Н.Винердің кибернетикалық моделімен жақсы үйлеседі (қараңыз. «Кибернетика» 2).

Басқа биологиялық ғылымда – генетикада тірі организмдердің (өсімдіктердің, жануарлардың) жасушаларының ядроларында болатын ДНҚ молекулаларының құрылымына енгізілген тұқым қуалайтын ақпарат ұғымы қолданылады. Генетика бұл құрылымның бүкіл ағзаның қызметін анықтайтын код түрі екенін дәлелдеді: оның өсуі, дамуы, патологиялары және т.б. ДНҚ молекулалары арқылы тұқым қуалайтын ақпарат ұрпақтан ұрпаққа беріледі.

Бастауыш мектепте информатиканы (базалық курс) оқығанда ақпаратты анықтау мәселесінің күрделілігіне терең бойламау керек. Ақпарат ұғымы мағыналы контексте берілген:

ақпарат - бұл адамның алған хабарламаларының мәні, мазмұны сыртқы әлемоның сезімдері арқылы.

Ақпарат ұғымы тізбек арқылы ашылады:

хабар – мағына – ақпарат – білім

Адам хабарларды сезім мүшелерінің көмегімен (көбінесе көру және есту арқылы) қабылдайды. Адам түсінсе мағынасыхабарламаға қосылатын болса, онда бұл хабарлама адамды тасымалдайды деп айта аламыз ақпарат. Мысалы, бейтаныс тілдегі хабарламада берілген адам үшін ақпарат жоқ, бірақ ана тіліндегі хабарлама түсінікті, демек, ақпараттық. Жадта қабылданатын және сақталатын ақпарат толықтырылады білім адам. Біздің білім- бұл біздің жадымызда жүйеленген (байланысты) ақпарат.

Ақпарат түсінігін мағыналы көзқарас тұрғысынан ашқанда, балаларда бар ақпарат туралы интуитивті идеялардан бастау керек. Студенттерге жауап бере алатын сұрақтарды қоя отырып, сұхбатты диалог түрінде жүргізген жөн. Сұрақтарды, мысалы, келесі ретпен қоюға болады.

Айтыңызшы, сіз ақпаратты қайдан аласыз?

Сіз жауап еститін шығарсыз:

Кітаптардан, радиодан және телешоулардан .

Таңертең мен радиодан ауа райы болжамын естідім .

Осы жауапқа сүйене отырып, мұғалім оқушыларды қорытынды қорытындыға әкеледі:

Сонымен, сіз әуелі ауа-райының қандай болатынын білмейсіз, бірақ радио тыңдаған соң біле бастадыңыз. Сондықтан, ақпарат ала отырып, сіз жаңа білім алдыңыз!

Сонымен, мұғалім оқушылармен бірге мынадай анықтамаға келеді: ақпаратадам үшін бұл адамның әртүрлі көздерден алатын білімін толықтыратын ақпарат.Әрі қарай, балаларға таныс көптеген мысалдар бойынша бұл анықтаманы бекіту керек.

Ақпарат пен адамдардың білімі арасында байланыс орната отырып, сіз еріксіз қорытындыға келесіз: ақпарат біздің жадымыздың мазмұны, өйткені адамның жады - білімді сақтау құралы. Мұндай ақпаратты адам иемденетін ішкі, жедел ақпарат деп атаған орынды. Дегенмен, адамдар ақпаратты өз жадында ғана емес, сонымен қатар қағаздағы жазбаларда, магниттік тасымалдағыштарда және т.б. Мұндай ақпаратты сыртқы (адамға қатысты) деп атауға болады. Адам оны пайдалану үшін (мысалы, рецепт бойынша тағамды дайындау үшін), ол алдымен оны оқып шығуы керек, яғни. оны ішкі пішінге айналдырыңыз, содан кейін кейбір әрекеттерді орындаңыз.

Білімді (демек, ақпаратты) жіктеу мәселесі өте күрделі. Ғылымда оған әртүрлі көзқарастар бар. Бұл мәселемен әсіресе жасанды интеллект саласының мамандары айналысады. Базалық курс шеңберінде білімді бөлумен шектелу жеткілікті декларативтіжәне процессуалдық.Декларативті білімнің сипаттамасын «Мен мұны білемін...» деген сөздерден бастауға болады. Процессуалдық білімнің сипаттамасы – «Мен қалай білетінін білемін ...» сөздерімен. Білімнің екі түріне де мысалдар келтіру және балаларды өз мысалдарын келтіруге шақыру оңай.

Оқытушы студенттерді болашақта компьютердің құрылғысымен және жұмысымен таныстыру үшін осы мәселелерді талқылаудың пропедевтикалық маңызын жақсы білуі керек. Компьютерде де адам сияқты ішкі – операциялық жады және сыртқы – ұзақ мерзімді жады бар. Білімнің декларативті және процедуралық болып бөлінуі болашақта компьютерлік ақпараттың деректерге – декларативті ақпаратқа және бағдарламаларға – процедуралық ақпаратқа бөлінуімен байланысты болуы мүмкін. Адам мен компьютердің ақпараттық қызметі арасындағы дидактикалық ұқсастықты қолдану студенттерге компьютердің конструкциясы мен жұмысының мәнін жақсы түсінуге мүмкіндік береді.

«Адам білімі – ақпарат сақталады» деген ұстанымға сүйене отырып, мұғалім оқушыларға иіс, дәм, тактильді (тактильді) сезімдер де адамға ақпаратты жеткізетінін хабарлайды. Мұның негіздемесі өте қарапайым: біз таныс иістерді және дәмдерді есте сақтайтындықтан, таныс заттарды жанасу арқылы танитындықтан, бұл сезімдер біздің жадымызда сақталады, демек, олар ақпарат болып табылады. Бұдан шығатын қорытынды: адам өзінің барлық сезім мүшелерінің көмегімен сыртқы дүниеден ақпарат алады.

Мазмұндық және әдіснамалық тұрғыдан алғанда, ұғымдардың мағынасын ажырата білу өте маңызды. ақпарат« және » деректер”. Кез келген белгі жүйесінде ақпаратты ұсынуға(соның ішінде компьютерлерде қолданылатындар) терминін қолдану керек “деректер«. А ақпарат- бұл деректерде қамтылған, оларға адам енгізген және адамға ғана түсінікті мағына.

Компьютер деректермен жұмыс істейді: ол енгізілген деректерді қабылдайды, оны өңдейді және шығыс мәліметтерді адамға береді - нәтиже. Мәліметтердің семантикалық интерпретациясын адам жүзеге асырады. Соған қарамастан ауызекі сөйлеу тілінде, әдебиеттерде компьютер ақпаратты сақтайды, өңдейді, тасымалдайды және қабылдайды деп жиі айтылады және жазылады. Егер компьютер адамнан бөлек болмаса, оны адам ақпараттық процестерді жүзеге асыратын құрал ретінде қарастырса, бұл дұрыс.

«Кибернетика» сөзі грек тілінен шыққан, сөзбе-сөз басқару өнерін білдіреді.

Біздің эрамызға дейінгі IV ғасырда. Платон еңбектерінде бұл термин жалпы мағынада басқаруды білдіру үшін қолданылған. 19 ғасырда А.Ампер кибернетиканы адам қоғамын басқару ғылымы деп атауды ұсынды.

Қазіргі интерпретацияда кибернетика- ұйымдасқан жүйелердегі (машиналардағы, тірі организмдердегі, қоғамдағы) басқарудың жалпы заңдылықтарын және қатынастарын зерттейтін ғылым.

Кибернетиканың дербес ғылым ретінде пайда болуы америкалық ғалым Норберт Винердің 1948 жылы «Кибернетика, немесе жануарлар мен машинадағы басқару және байланыс» және 1954 жылы «Кибернетика және қоғам» кітаптарының жарық көруімен байланысты.

Кибернетиканың негізгі ғылыми жаңалығы негіздеу болды табиғи және жасанды жүйелердегі басқару заңдарының бірлігі. Н.Винер басқару процестерінің ақпараттық моделін құру арқылы осындай қорытындыға келді.

Норберт Винер (1894–1964), АҚШ

Осындай схема автоматты басқару теориясында белгілі болды. Винер оны белгілі бір байланыс механизмдерінен абстракциялай отырып, жүйенің барлық түрлеріне жалпылады, бұл байланысты ақпараттық деп санады.

Кері байланысты бақылау схемасы

Тікелей байланыс арнасы басқару ақпаратын – басқару командаларын береді. Кері байланыс арнасы басқарылатын объектінің жай-күйі туралы, оның басқару әрекетіне реакциясы туралы, сонымен қатар басқарудың жиі маңызды факторы болып табылатын сыртқы ортаның жағдайы туралы ақпаратты жібереді.

Кибернетика ақпарат ұғымын байланыс арналары арқылы берілетін сигналдардың мазмұны ретінде дамытады. Кибернетика алгоритм түсінігін басқару объектісінің өз жұмысын орындауы үшін болуы керек басқару ақпараты ретінде әзірлейді.

Кибернетиканың пайда болуы электронды есептеуіш машиналарды жасаумен бір мезгілде жүреді. Компьютерлер мен кибернетика арасындағы байланыс соншалықты жақын, бұл ұғымдар 1950 жылдары жиі анықталған. Компьютерлер кибернетикалық машиналар деп аталды.

Компьютерлер мен кибернетика арасындағы байланыс екі аспектіде бар. Біріншіден, компьютер - бұл басқарушы рөлін процессордың бөлігі болып табылатын басқару құрылғысы атқаратын өзін-өзі басқаратын автомат, ал қалған барлық құрылғылар басқару объектілері болып табылады. Тікелей және кері байланыс ақпараттық арналар арқылы жүзеге асырылады, ал алгоритм компьютер жадында сақталған машина тілінде (процессор «түсінікті» тіл) бағдарлама түрінде ұсынылады.

Екіншіден, компьютердің ойлап табылуымен машинаны әртүрлі жүйелерде басқару объектісі ретінде пайдалану перспективасы ашылды. Бағдарламалық басқаруы бар күрделі жүйелерді құру, адам қызметінің көптеген түрлерін автоматты құрылғыларға көшіру мүмкін болады.

«Кибернетика – компьютерлер» бағытының дамуы 1960 жылдары ғылымның пайда болуына әкелді. информатикаақпаратты және ақпараттық процестерді зерттеуге байланысты неғұрлым дамыған ұғымдар жүйесімен.

Қазіргі уақытта теориялық кибернетиканың жалпы ережелері үлкен дәрежеде философиялық мағынаға ие болуда. Сонымен бірге кибернетиканың әртүрлі пәндік салалардағы басқару жүйелерін зерттеумен және құрумен байланысты қолданбалы салалары белсенді дамып келеді: техникалық кибернетика, биомедициналық кибернетика, экономикалық кибернетика. Компьютерлік оқыту жүйесінің дамуымен педагогикалық кибернетиканың пайда болуы туралы айтуға болады.

Жалпы білім беретін курсқа кибернетика сұрақтарын енгізудің әртүрлі тәсілдері бар. Оның бір жолы - алгоритмдеу сызығы. Алгоритмретінде қарастырылады басқару жүйесінің кибернетикалық моделіндегі басқару ақпараты. Осы тұрғыда кибернетика тақырыбы ашылады.

Тағы бір әдіс – кибернетика тақырыбын модельдеудің мағыналы желісіне қосу. Қайта қарау арқылы басқару процесі күрделі ақпараттық процесс ретіндетуралы түсінік береді Н.Винер схемасыҚалай мұндай процестің үлгілері. Негізгі мектепке арналған білім беру стандартының нұсқасында (2004 ж.) бұл тақырып модельдеу контекстінде берілген: «басқару процестерінің кибернетикалық моделі».

А.А. Кузнецова, С.А. Бешенкова және басқалар «Үздіксіз информатика курсы» мектеп информатика курсының үш негізгі бағытын атады: ақпараттық модельдеу , ақпараттық процестержәне басқарудың ақпараттық негіздері. Мазмұндық сызықтар - негізгі бағыттарды егжей-тегжейлі көрсету. Осылайша, кибернетикалық тақырып – басқару тақырыбына мазмұндық желіден де салмақты мән беріледі. Бұл келесі мәселелерді қозғауға мүмкіндік беретін көп қырлы тақырып:

Теориялық кибернетика элементтері: кері байланысты басқарудың кибернетикалық моделі;

Қолданбалы кибернетика элементтері: автоматты басқарудың есептеуіш жүйелерінің құрылымы (бағдарламалық басқаруы бар жүйелер); автоматтандырылған басқару жүйелерін тағайындау;

Алгоритмдер теориясының негіздері.

Теориялық кибернетиканың элементтері

Басқарудың кибернетикалық моделі туралы айта отырып, мұғалім оны оқушыларға таныс және түсінікті мысалдармен көрсетуі керек. Бұл жағдайда кибернетикалық басқару жүйесінің негізгі элементтерін бөліп көрсету керек: басқару объектісі, басқарылатын объект, тікелей және кері байланыс арналары.

Ашық мысалдардан бастайық. Мысалы, жүргізуші мен көлік. Жүргізуші – басқарушы, машина – басқарылатын объект. Тікелей байланыс арнасы – автомобильді басқару жүйесі: педальдар, руль, рычагтар, кілттер және т.б. Кері байланыс арналары: басқару пультіндегі аспаптар, терезелерден көрініс, жүргізушінің естуі. Басқару элементтеріндегі кез келген әрекетті берілген ақпарат ретінде қарастыруға болады: «жылдамдықты арттыру», «баяулау», «оңға бұрылу» т.б. Кері байланыс арналары арқылы берілетін ақпарат табысты басқару үшін де қажет. Оқушыларға тапсырма ұсыныңыз: тікелей немесе кері байланыс арналарының бірі өшірілсе не болады? Мұндай жағдайларды талқылау әдетте өте қызу өтеді.

Кері байланысты бақылау деп аталады адаптивті бақылау. Менеджердің іс-әрекеті басқару объектісінің, қоршаған ортаның жағдайына бейімделеді (яғни түзетіледі).

Әлеуметтік жүйедегі басқарудың студенттерге ең жақын үлгісі: сабақта оқу процесін басқаратын мұғалім. Мұғалімнің оқушыларды бақылауының әртүрлі формаларын талқылаңыз: сөйлеу, ым-ишара, мимика, тақтадағы жазбалар. Студенттерге кері байланыстың әр түрлі формаларын тізіп беру; кері байланыс нәтижесі бойынша мұғалім сабақ барысын қалай бейімдейтінін түсіндіру, мұндай бейімделуге мысалдар келтіру. Мысалы, оқушылар ұсынылған тапсырманы орындай алмады - мұғалім түсіндіруді қайталауға мәжбүр.

Бұл тақырыпты орта мектепте оқығанда ірі әлеуметтік жүйелердегі басқару жолдарын қарастыруға болады: кәсіпорынды әкімшіліктің басқаруы, елді мемлекеттік органдардың басқаруы және т.б. Мұнда қоғамтану курсынан алынған материалдарды пайдалану пайдалы. Мұндай жүйелердегі алға жіберу және кері байланыс механизмдерін талдай отырып, студенттердің назарын көп жағдайда алға жіберу және кері байланыстың көптеген арналары бар екеніне аударыңыз. Басқару жүйесінің сенімділігін арттыру мақсатында олар қайталанады.

Алгоритмдер және басқару

Бұл тақырып алгоритм ұғымын кибернетикалық тұрғыдан ашуға мүмкіндік береді. Кеңейту логикасы келесідей. Басқару – мақсатты процесс. Ол басқару объектісінің белгілі бір тәртібін, белгілі мақсатқа жетуін қамтамасыз етуі керек. Ал ол үшін басқару жоспары болуы керек. Бұл жоспар тікелей сілтеме арқылы берілетін басқару командаларының тізбегі арқылы жүзеге асырылады. Бұндай командалар тізбегі басқару алгоритмі деп аталады.

Басқару алгоритмі болып табылады ақпараттық компонентбасқару жүйелері. Мысалы, мұғалім алдын ала белгіленген жоспар бойынша сабақ береді. Жүргізуші көлікті алдын ала белгіленген бағыт бойынша жүргізеді.

Менеджер рөлін адам орындайтын басқару жүйелерінде басқару алгоритмі жұмыс процесінде өзгеруі, нақтылануы мүмкін. Жүргізуші көлік жүргізу кезінде өзінің әрбір әрекетін алдын ала жоспарлай алмайды; Мұғалім сабақ жоспарын барысы бойынша реттейді. Егер процесс автоматты құрылғымен басқарылатын болса, онда алдын-ала қандай да бір формалды түрде оған егжей-тегжейлі басқару алгоритмін енгізу керек. Бұл жағдайда ол аталады басқару бағдарламасы. Бағдарламаны сақтау үшін автоматты басқару құрылғысы болуы керек бағдарлама жады.

Бұл тақырып тұжырымдаманы ашуы керек өзін-өзі басқаратын жүйе. Бұл жоғарыда аталған басқару жүйелерінің барлық құрамдас бөліктері: басқару және басқарылатын бөліктер (органдар), тікелей және кері байланыс ақпараты, басқару ақпараты - алгоритмдер, бағдарламалар және оны сақтауға арналған жады бар біртұтас объект, организм. Мұндай жүйелер тірі организмдер. Олардың ішіндегі ең кемелі – адам. Адам өзін басқарады. Негізгі басқару органы - адам миы, басқарылатын - дененің барлық бөліктері. Сонда бар саналы басқару(Мен қалағанымды істеймін) және жеймін подсознание(физиологиялық процестерді басқару). Осындай процестер жануарларда да кездеседі. Алайда жануарлардағы саналы бақылаудың үлесі адамның интеллектуалды дамуының жоғары деңгейіне байланысты адамдарға қарағанда аз.

Жасанды өзін-өзі басқару жүйелерін құру ғылым мен техниканың ең күрделі міндеттерінің бірі болып табылады. Мұндай ғылыми-техникалық бағыттың үлгісі робототехника болып табылады. Ол ғылымның көптеген салаларын біріктіреді: кибернетика, жасанды интеллект, медицина, математикалық модельдеу және т.б.

Қолданбалы кибернетиканың элементтері

Бұл тақырыпты не информатиканың негізгі курсын оқудың тереңдетілген нұсқасында, не орта мектепте бейіндік деңгейде ашуға болады.

Тапсырмаларға техникалық кибернетикаөңдеуші кәсіпорындарда, ғылыми-зерттеу зертханаларында, көлікте және т.б. техникалық бақылау жүйелерін әзірлеу мен құруды қамтиды. Мұндай жүйелер деп аталады. бар жүйелер автоматты басқару - ACS . АБЖ-да басқару құрылғысы ретінде компьютерлер немесе арнайы контроллерлер қолданылады.

АБЖ-ге қатысты басқарудың кибернетикалық моделі суретте көрсетілген.

Автоматты басқару жүйесінің схемасы

Бұл адамның қатысуынсыз жұмыс істейтін жабық техникалық жүйе. Адам (бағдарламашы) дайындады басқару бағдарламасы, оны компьютердің жадына енгізді. Содан кейін жүйе автоматты түрде жұмыс істейді.

Осы мәселені қарастыра отырып, студенттер басқа тақырыптарда ақпаратты аналогтан цифрға және керісінше түрлендірумен (DAC - ADC түрлендіру) бұрыннан кездескеніне немесе қайта кездесетініне назар аударуы керек. Сол принцип бойынша модем компьютерлік желілерде жұмыс істейді, дыбысты енгізу/шығару кезінде дыбыстық карта (қараңыз. « Дыбыстық презентация» 2).Бұл жүйеде басқарылатын құрылғының сенсорларынан кері байланыс арнасы арқылы өтетін аналогтық электрлік сигналкөмегімен аналогты-цифрлық түрлендіргіш(ADC), дискретті цифрлық деректерге айналады, компьютерге кіру. Тікелей желіде жұмыс істейді DAC – цифрлық-аналогтық түрлендіргіш, бұл орындайдыкері түрлендіру - басқарылатын құрылғының кіріс түйіндеріне берілетін аналогтық электрлік сигналға компьютерден келетін цифрлық деректер.

Қолданбалы кибернетиканың тағы бір бағыты: автоматтандырылған басқару жүйелері (ACS). ACS - адам-машина жүйесі. Әдетте, автоматтандырылған басқару жүйелері өндірістік бригадалар мен кәсіпорындардың қызметін басқаруға бағытталған. Бұл кәсіпорынның жұмысына қажетті әртүрлі ақпаратты компьютерлік жинақтау, сақтау, өңдеу жүйелері. Мысалы, қаржылық ағындар туралы мәліметтер, шикізаттың болуы, дайын өнім көлемі, персонал туралы ақпарат және т.б. және т.б. Мұндай жүйелердің негізгі мақсаты кәсіпорын басшыларын басқару шешімдерін қабылдау үшін қажетті ақпаратпен тез және нақты қамтамасыз ету болып табылады.

Автоматтандырылған басқару жүйесі арқылы шешілетін міндеттер ауданға жатады экономикалық кибернетика. Әдетте, мұндай жүйелердің техникалық негізі жергілікті компьютерлік желілер болып табылады. АБЖ әртүрлі ақпараттық технологияларды пайдаланады: мәліметтер базасы, компьютерлік графика, компьютерлік модельдеу, сараптамалық жүйелер және т.б.

код -ақпаратты (хабарламаларды) тасымалдауға, өңдеуге және сақтауға арналған шартты белгілер (таңбалар) жүйесі.

Кодтау - ақпаратты (хабарламаларды) код түрінде ұсыну процесі.

Кодтау үшін қолданылатын таңбалардың бүкіл жиынтығы шақырылады кодтау алфавиті. Мысалы, компьютердің жадында кез келген ақпарат тек екі таңбадан тұратын екілік алфавиттің көмегімен кодталады: 0 және 1.

Кодтаудың ғылыми негіздерін К.Шэннон сипаттаған, ол ақпаратты тасымалдау процестерін зерттеген. техникалық арналарбайланыс ( коммуникация теориясы, кодтау теориясы). Осы тәсілмен кодтаутар мағынада түсінеді: ақпаратты бір символдық жүйеде бейнелеуден оны басқа символдар жүйесінде көрсетуге көшу. Мысалы, телеграф немесе радио арқылы беру үшін орысша жазылған мәтінді Морзе әрпіне түрлендіру. Мұндай кодтау кодты пайдаланылатын ақпаратпен жұмыс істеудің техникалық құралдарына бейімдеу қажеттілігімен байланысты («қараңыз»). Ақпаратты тасымалдау» 2).

Декодтау - кодты бастапқы таңбалар жүйесінің пішініне қайта түрлендіру процесі, яғни. бастапқы хабарламаны алыңыз. Мысалы: Морзе тілінен жазбаша мәтінге орыс тіліндегі аударма.

Кеңірек айтқанда, декодтау - кодталған хабарламаның мазмұнын қалпына келтіру процесі. Бұл тәсілмен орыс алфавитін пайдаланып мәтін жазу процесін кодтау, ал оны оқуды декодтау деп санауға болады.

Бір хабардың кодталуы әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, біз орыс алфавитімен орысша мәтін жазуға үйреніп қалдық. Бірақ ағылшын әліпбиін қолданып дәл солай жасауға болады. Кейде мұны орыс әріптері жоқ ұялы телефонға SMS жіберу немесе жіберу арқылы жасауға болады. электронды хаткомпьютерде орысшаланған бағдарламалық қамтамасыз ету болмаса, шетелден орыс тілінде. Мысалы, фраза: «Сәлеметсіз бе, қымбатты Саша!» Мен былай жазуым керек: «Здравствуй, қымбатты Саша!».

Сөйлеуді кодтаудың басқа жолдары бар. Мысалы, стенография - сөйлеу тілін жазудың жылдам жолы. Оған арнайы дайындалған санаулы адамдар – стенографтар ғана иелік етеді. Стенограф мәтінді сөйлейтін адамның сөйлеуімен синхронды түрде жазып алады. Транскриптте бір белгіше тұтас сөзді немесе сөз тіркесін білдіреді. Транскриптті стенограф қана шеше алады.

Келтірілген мысалдар келесі маңызды ережені көрсетеді: бірдей ақпаратты кодтаудың әртүрлі тәсілдерін қолдануға болады; олардың таңдауы бірқатар факторларға байланысты: кодтау мақсаты, шарттары, қолда бар қаражат.Мәтінді сөйлеу қарқынымен жазу қажет болса, біз стенографияны қолданамыз; егер мәтінді шетелге көшіру қажет болса - біз ағылшын әліпбиін қолданамыз; егер мәтінді сауатты орыс адамға түсінікті түрде беру қажет болса, біз оны орыс тілі грамматикасының ережелеріне сәйкес жазамыз.

Тағы бір маңызды жағдай: ақпаратты кодтау әдісін таңдау оны өңдеудің жоспарланған тәсіліне байланысты болуы мүмкін. Оны сандарды бейнелеу мысалында көрсетейік - сандық ақпарат. Орыс алфавитін пайдаланып, сіз «отыз бес» санын жаза аласыз. Араб ондық санау жүйесінің әліпбиін қолданып: «35» деп жазамыз. Екінші әдіс біріншіден қысқа ғана емес, сонымен қатар есептеулерді орындауға ыңғайлы. Есептеулерді орындау үшін қай жазба ыңғайлы: «отыз бес есе жүз жиырма жеті» немесе «35 x 127»? Екіншісі екені анық.

Дегенмен, санды бұрмалаусыз сақтау маңызды болса, оны мәтін түрінде жазған дұрыс. Мысалы, ақшалай құжаттарда сома көбінесе мәтін түрінде жазылады: «үш жүз жетпіс бес рубль». «375 рубль» орнына. Екінші жағдайда бір цифрдың бұрмалануы бүкіл мәнді өзгертеді. Мәтін формасын қолданғанда грамматикалық қателер де мағынаны өзгертпеуі мүмкін. Мысалы, сауатсыз адам: «Үш жүз жетпіс бес сом» деп жазыпты. Дегенмен мағынасы сақталған.

Кейбір жағдайларда хабарламаның немесе құжаттың мәтінін оқымайтындар оқи алмайтындай етіп жіктеу қажет. деп аталады рұқсатсыз кіруден қорғау. Бұл жағдайда құпия мәтін шифрланады. Ежелгі заманда шифрлау криптография деп аталды. Шифрлауашық мәтінді шифрлық мәтінге түрлендіру процесі болып табылады және шифрды шешу- бастапқы мәтін қалпына келтірілетін кері түрлендіру процесі. Шифрлау да кодтау болып табылады, бірақ тек дереккөзге және адресатқа белгілі құпия әдіспен. Шифрлау әдістерімен ғылым айналысады криптография(см . «Криптография» 2).

Ақпаратты сақтау мен берудің техникалық құралдарының пайда болуымен жаңа идеялар мен кодтау әдістері пайда болды. Ақпаратты қашықтыққа жіберудің алғашқы техникалық құралы 1837 жылы американдық Сэмюэль Морзе ойлап тапқан телеграф болды. Телеграфтық хабарлама – бір телеграф аппаратынан сымдар арқылы екінші телеграф аппаратына берілетін электр сигналдарының тізбегі. Бұл техникалық жағдайлар С.Морзеге телеграф желілері арқылы берілетін хабарламаны кодтау үшін сигналдардың тек екі түрін – қысқа және ұзақты пайдалану идеясына әкелді.

Сэмюэл Финли Бриз Морзе (1791–1872), АҚШ

Бұл кодтау әдісі Морзе коды деп аталады. Онда алфавиттің әрбір әрпі қысқа сигналдар (нүктелер) және ұзын сигналдар (сызықшалар) тізбегі арқылы кодталады. Әріптер бір-бірінен үзілістермен бөлінеді - сигналдардың болмауы.

Ең танымал телеграфтық хабарлама - SOS апат сигналы ( Спр Оур Соулдар- жанымызды сақтаңыз). Ағылшын алфавитіне қолданылатын Морзе кодында мынандай көрінеді:

–––

Үш нүкте (S әрпі), үш сызықша (О әрпі), үш нүкте (S әрпі). Екі кідіріс әріптерді бір-бірінен ажыратады.

Суретте орыс алфавитіне қатысты Морзе коды көрсетілген. Арнайы тыныс белгілері болған жоқ. Олар мына сөздермен жазылды: «нүкте» - нүкте, «спт» - үтір және т.б.

Морзе кодына тән қасиет әр түрлі әріптердің айнымалы ұзындық коды, сондықтан Морзе коды деп аталады біркелкі емес код. Мәтінде жиі кездесетін әріптер сирек әріптерге қарағанда қысқа кодқа ие. Мысалы, «E» әрпінің коды бір нүктеден тұрады, ал тұтас таңбаның коды алты таңбадан тұрады. Бұл бүкіл хабарламаның ұзақтығын қысқарту үшін жасалады. Бірақ әріптер кодының ұзындығы өзгермелі болғандықтан, мәтінде әріптерді бір-бірінен ажырату мәселесі туындайды. Сондықтан бөлу үшін үзіліс (өткізу) қолдану қажет. Сондықтан Морзе телеграф алфавиті үштік болып табылады, өйткені ол үш таңбаны пайдаланады: нүкте, сызықша, бос орын.

Біркелкі телеграф коды 19 ғасырдың аяғында француз Жан Морис Бодо ойлап тапқан. Ол тек екі түрлі сигнал түрін пайдаланды. Оларды қалай атағаныңыз маңызды емес: нүкте мен сызықша, плюс пен минус, нөл және бір. Бұл екі түрлі электрлік сигналдар. Барлық таңбалар кодының ұзындығы бірдейжәне беске тең. Бұл жағдайда әріптерді бір-бірінен бөлу мәселесі туындамайды: әрбір бес сигнал мәтіндік белгі болып табылады. Сондықтан рұқсаттама талап етілмейді.

Жан Морис Эмиль Бодо (1845-1903), Франция

Бодо коды – технология тарихындағы ақпаратты екілік жүйеде кодтаудың бірінші әдісі.. Осы идеяның арқасында жазу машинкасына ұқсайтын тікелей басып шығаратын телеграф аппаратын жасауға мүмкіндік туды. Белгілі бір әріпі бар пернені басу байланыс желісі арқылы берілетін сәйкес бес импульстік сигналды тудырады. Қабылдаушы машина осы сигналдың әсерінен сол әріпті қағаз таспаға басып шығарады.

Қазіргі компьютерлер мәтіндерді кодтау үшін біркелкі екілік кодты да пайдаланады («қараңыз»). Мәтінді кодтау жүйелері» 2).

Ақпаратты кодтау тақырыбы оқу жоспарында мектепте информатиканы оқудың барлық кезеңдерінде берілуі мүмкін.

Пропедевтикалық курста студенттерге көбінесе компьютерлік деректерді кодтаумен байланысты емес және белгілі бір мағынада ойын түрі болып табылатын тапсырмалар ұсынылады. Мысалы, Морзе коды кестесінің негізінде кодтау тапсырмаларын да (Морзе коды бойынша орыс мәтінін кодтау) және декодтау тапсырмаларын (Морзе кодының көмегімен кодталған мәтіннің шифрын шешу) ұсынуға болады.

Мұндай тапсырмаларды орындау әр түрлі қарапайым шифрлау кілттерін ұсынатын криптографтың жұмысы деп түсіндіруге болады. Мысалы, әріптік-цифрлық, алфавиттегі әрбір әріпті өзінің реттік нөмірімен ауыстыру. Сонымен қатар, мәтінді толық кодтау үшін әліпбиге тыныс белгілерін және басқа да белгілерді қосу керек. Оқушыларға кіші әріп пен бас әріпті ажырату әдісін ойлап табыңыз.

Мұндай тапсырмаларды орындаған кезде студенттер бөлетін таңба - бос орын қажет екеніне назар аударуы керек, өйткені код болып шығады. біркелкі емес: кейбір әріптер бір цифрмен, кейбірі екі цифрмен шифрланады.

Оқушыларды кодтағы әріптерді бөлмей-ақ қалай алуға болатыны туралы ойлануға шақырыңыз. Бұл ойлар әрбір таңба екі ондық цифрмен кодталған біркелкі код идеясына әкелуі керек: A - 01, B - 02 және т.б.

Ақпаратты кодтауға және шифрлауға арналған тапсырмалар жинағы мектепке арналған бірқатар оқулықтарда бар.

Негізгі мектептің негізгі информатика курсында кодтау тақырыбы компьютердегі деректердің әртүрлі түрлерін көрсету тақырыбымен көбірек байланысты: сандар, мәтіндер, кескіндер, дыбыстар («қараңыз»). Ақпараттық технологиялар” 2).

Жоғары сыныптарда жалпы білім беретін немесе таңдау курсының мазмұны ақпарат теориясы аясында К.Шэннон әзірлеген кодтау теориясына қатысты мәселелерді толығырақ қарастыруы мүмкін. Бар тұтас сызықтүсіну студенттердің математикалық және бағдарламалау дайындығының жоғары деңгейін талап ететін қызықты тапсырмалар. Бұл үнемді кодтау, әмбебап кодтау алгоритмі, қателерді түзету кодтау мәселелері. Бұл мәселелердің көпшілігі «Информатиканың математикалық негіздері» оқулығында жан-жақты қарастырылған.

7. Ақпаратты өңдеу

Мәліметтерді өңдеу - ақпаратты ұсынудың мазмұнын немесе формасын жүйелі өзгерту процесі.

Ақпаратты өңдеу белгілі бір ережелерге сәйкес қандай да бір субъект немесе объект арқылы жүзеге асырылады (мысалы, адам немесе автоматты құрылғы). Біз оны шақырамыз ақпаратты өңдеуді орындаушы.

Өңдеуші орындаушы сыртқы ортамен әрекеттесе отырып, одан алады ақпаратты енгізуөңделуде. Өңдеу нәтижесі болып табылады ізісыртқы ортаға беріледі. Осылайша, сыртқы орта кіріс ақпарат көзі және шығыс ақпараттың тұтынушысы ретінде әрекет етеді.

Ақпаратты өңдеу орындаушыға белгілі белгілі бір ережелер бойынша жүреді. Жеке өңдеу қадамдарының реттілігінің сипаттамасы болып табылатын өңдеу ережелері ақпаратты өңдеу алгоритмі деп аталады.

Өңдеуді орындаушыға біз процессор деп атайтын өңдеу блогы және өңделетін ақпарат та, өңдеу ережелері де (алгоритм) сақталатын жады блогы болуы керек. Жоғарыда айтылғандардың барлығы суретте схемалық түрде көрсетілген.

Ақпаратты өңдеу схемасы

Мысал.Оқушы сабақта мәселені шеше отырып, ақпаратты өңдеуді жүзеге асырады. Ол үшін сыртқы орта – сабақ атмосферасы. Кіріс ақпараты – сабақты жүргізетін мұғалім баяндайтын тапсырманың шарты. Оқушы есептің шартын есте сақтайды. Есте сақтауды жеңілдету үшін ол дәптердегі жазбаларды – сыртқы жадыны пайдалана алады. Мұғалімнің түсіндіруінен ол мәселені шешу жолын білді (есте сақтады). Процессор студенттің психикалық аппараты болып табылады, оның көмегімен мәселені шешу үшін ол жауап алады - шығыс ақпарат.

Суретте көрсетілген сұлба ақпаратты өңдеудің жалпы схемасы болып табылады, ол өңдеуді орындаушы кім (немесе не) екеніне тәуелді емес: тірі организм немесе техникалық жүйе. Бұл схема жүзеге асырылды техникалық құралдаркомпьютерде. Сондықтан компьютерді «тірі» ақпаратты өңдеу жүйесінің техникалық үлгісі деп айта аламыз. Ол өңдеу жүйесінің барлық негізгі компоненттерін қамтиды: процессор, жад, енгізу құрылғылары, шығару құрылғылары («қараңыз»). Компьютер құрылғысы» 2).

Символдық түрде берілген кіріс ақпарат (таңбалар, әріптер, сандар, сигналдар) шақырылады деректерді енгізу. Орындаушының өңдеуі нәтижесінде, шығару. Енгізу және шығару деректері мәндер жиынтығы болуы мүмкін - жеке деректер элементтері. Егер өңдеу математикалық есептеулерден тұрса, онда кіріс және шығыс деректер сандар жиыны болып табылады. Келесі сурет X: {x 1, x 2, …, xn) кіріс деректер жиынын білдіреді, және Ы: {ж 1, ж 2, …, жм) - шығыс деректер жиыны:

Мәліметтерді өңдеу схемасы

Өңдеу жиынды түрлендіру болып табылады Xкөпшілікке Ы:

P( X) Ы

Мұнда Рорындаушы қолданатын өңдеу ережелерін білдіреді. Егер ақпаратты өңдеуді орындаушы тұлға болса, онда ол әрекет ететін өңдеу ережелері әрқашан ресми және бір мағыналы бола бермейді. Адам көбінесе формальды емес, шығармашылықпен әрекет етеді. Тіпті бірдей математикалық есептерді әртүрлі тәсілдермен шешуге болады. Журналистің, ғалымның, аудармашының және басқа да мамандардың жұмысы - олар ресми ережелерді сақтамайтын ақпаратпен шығармашылық жұмыс.

Ақпаратты өңдеу қадамдарының реттілігін анықтайтын формальды ережелерді белгілеу үшін информатика алгоритм ұғымын пайдаланады («қараңыз»). алгоритм» 2). Математикадағы алгоритм ұғымы Евклид алгоритмі деп аталатын екі натурал санның ең үлкен ортақ бөлгішін (ЖБ) есептеудің белгілі әдісімен байланысты. Ауызша түрде оны келесідей сипаттауға болады:

1. Екі сан тең болса, олардың жалпы мәнін GCD ретінде қабылдаңыз, әйтпесе 2-қадамға өтіңіз.

2. Егер сандар әртүрлі болса, олардың үлкенін сандардың үлкені мен кішісінің айырмашылығымен ауыстырыңыз. 1-қадамға оралыңыз.

Мұнда кіріс екі натурал сан - X 1 және X 2. Нәтиже Ыолардың ең үлкен ортақ бөлгіші. Ереже ( Р) — Евклид алгоритмі:

Евклид алгоритмі ( X 1, X 2) Ы

Мұндай формальдандырылған алгоритмді қазіргі компьютер үшін бағдарламалау оңай. Компьютер мәліметтерді өңдеудің әмбебап орындаушысы болып табылады. Формальды өңдеу алгоритмі компьютер жадына орналастырылған программа түрінде берілген. Компьютер үшін өңдеу ережелері ( Р) - Бұл бағдарлама.

«Ақпаратты өңдеу» тақырыбын түсіндіре отырып, жаңа ақпаратты алуға қатысты да, ақпаратты ұсыну формасын өзгертуге де қатысты өңдеуге мысалдар келтіру керек.

Өңдеудің бірінші түрі: қабылдаумен байланысты өңдеу жаңа ақпарат, жаңа білім мазмұны. Өңдеудің бұл түріне математикалық есептерді шешу жатады. Ақпаратты өңдеудің бір түрі логикалық пайымдауды қолдану арқылы әртүрлі есептерді шешуді қамтиды. Мысалы, тергеуші белгілі бір дәлелдемелердің жиынтығы бойынша қылмыскерді табады; адам мән-жайды талдай отырып, өзінің одан әрі әрекеті туралы шешім қабылдайды; ғалым көне қолжазбалардың сырын шешеді, т.б.

Өңдеудің екінші түрі: пішінді өзгертумен байланысты өңдеу, бірақ мазмұнын өзгертпей. Ақпаратты өңдеудің бұл түрі, мысалы, мәтінді бір тілден екінші тілге аударуды қамтиды: пішін өзгереді, бірақ мазмұны сақталуы керек. Информатика үшін өңдеудің маңызды түрі кодтау болып табылады. Кодтау- бұл ақпаратты сақтау, беру, өңдеу үшін ыңғайлы символдық түрге айналдыру(см. » Кодтау” 2).

Мәліметтерді құрылымдау өңдеудің екінші түрі ретінде де жіктелуі мүмкін. Құрылымдау ақпарат қоймасына белгілі бір тәртіпті, белгілі бір ұйымды енгізумен байланысты. Мәліметтерді алфавиттік ретпен орналастыру, кейбір жіктеу критерийлері бойынша топтастыру, кестелік немесе графиктік бейнелеуді пайдалану құрылымдаудың мысалдары болып табылады.

Ақпаратты өңдеудің ерекше түрі болып табылады Іздеу. Іздеу тапсырмасы әдетте келесідей тұжырымдалады: ақпараттың біраз сақтау орны бар - ақпарат массиві(телефон анықтамалығы, сөздік, пойыздар кестесі және т.б.), сіз одан белгілі бір талаптарға сәйкес келетін қажетті ақпаратты табуыңыз керек. іздеу шарттары(осы ұйымның телефон нөмірі, осы сөздің ағылшын тіліне аудармасы, осы пойыздың жөнелту уақыты). Іздеу алгоритмі ақпаратты ұйымдастыру тәсіліне байланысты. Егер ақпарат құрылымдалған болса, онда іздеу жылдамырақ, оны оңтайландыруға болады («қараңыз»). Деректерді іздеу» 2).

Пропедевтикалық информатика курсында «қара жәшік» мәселелері танымал. Өңдеу орындаушысы «қара жәшік» ретінде қарастырылады, яғни. ішкі ұйымы мен механизмі бізге беймәлім жүйе. Тапсырма орындаушы орындайтын деректерді өңдеу ережесін (P) болжау болып табылады.

Өңдеуді орындаушы кіріс мәндерінің орташа мәнін есептейді: Ы = (X 1 + X 2)/2

Кірісте – орыс тіліндегі сөз, шығыста – дауысты дыбыстар саны.

Ақпаратты өңдеу мәселелерін барынша терең меңгеру шамалармен жұмыс істеу және бағдарламалау алгоритмдерін (негізгі және орта мектепте) оқу кезінде пайда болады. Бұл жағдайда ақпаратты өңдеуді орындаушы компьютер болып табылады және барлық өңдеу мүмкіндіктері программалау тілінде ендірілген. БағдарламалауСонда бар шығыс мәліметтерді алу үшін кіріс деректерді өңдеу ережелерін сипаттау.

Оқушыларға екі түрлі тапсырма беру керек:

Тікелей тапсырма: есепті шешу алгоритмін (программасын) құру;

Кері есеп: алгоритм берілген болса, алгоритмді қадағалау арқылы оның орындалу нәтижесін анықтау талап етіледі.

Кері есепті шешу кезінде оқушы алгоритмді кезең-кезеңімен орындай отырып, өзін өңдеуші орындаушының орнына қояды. Әрбір қадамдағы орындау нәтижелері бақылау кестесінде көрсетілуі керек.

Ақпаратты тасымалдау процесінің құрамдас бөліктері

Ақпаратты беру көзден ақпарат алушыға (алушыға) жүреді. көзіақпарат кез келген нәрсе болуы мүмкін: тірі немесе жансыз табиғаттың кез келген объектісі немесе құбылысы. Ақпаратты беру процесі ақпараттың көзі мен алушысын ажырататын қандай да бір материалдық ортада жүреді, ол деп аталады арна ақпаратты тасымалдау. Ақпарат арна арқылы сигналдардың, белгілердің, белгілердің белгілі бір тізбегі түрінде беріледі, олар деп аталады. хабар. Алушыақпарат – хабарды қабылдайтын объект, нәтижесінде оның күйінде белгілі бір өзгерістер орын алады. Жоғарыда айтылғандардың барлығы суретте схемалық түрде көрсетілген.

Ақпаратты тасымалдау

Адам өзін қоршап тұрған барлық нәрселерден сезім мүшелері арқылы: есту, көру, иіс, сипап сезу, дәм сезу арқылы ақпаратты алады. Адам ең көп ақпаратты есту және көру арқылы алады. Дыбыстық хабарламалар үздіксіз ортада (көбінесе ауада) құлақ – дыбыстық сигналдар арқылы қабылданады. Көру объектілердің бейнесін тасымалдайтын жарық сигналдарын қабылдайды.

Әрбір хабарлама адам үшін ақпараттық емес. Мысалы, түсініксіз тілдегі хабарлама адамға берілсе де, ол үшін ақпаратты қамтымайды және оның күйінде барабар өзгерістер тудыруы мүмкін емес («қараңыз»). Ақпарат»).

Ақпараттық арна табиғи сипатта болуы мүмкін (дыбыс толқындары өтетін атмосфералық ауа, бақыланатын объектілерден күн сәулесінің шағылысуы) немесе жасанды түрде жасалуы мүмкін. Соңғы жағдайда біз техникалық байланыс құралдары туралы айтып отырмыз.

Ақпаратты қашықтыққа жіберудің алғашқы техникалық құралы 1837 жылы американдық Сэмюэль Морзе ойлап тапқан телеграф болды. 1876 ​​жылы американдық А.Белл телефонды ойлап тапты. Неміс физигі Генрих Герцтің (1886) электромагниттік толқындарды ашуы негізінде А.С. Попов 1895 жылы Ресейде және онымен бір мезгілде дерлік 1896 жылы Г.Маркони Италияда радио ойлап тапты. Теледидар мен интернет ХХ ғасырда пайда болды.

Жоғарыда келтірілген барлығы техникалық жолдарақпараттық коммуникациялар физикалық (электрлік немесе электромагниттік) сигналды қашықтыққа жіберуге негізделген және белгілі бір жалпы заңдылықтарға бағынады. Бұл заңдарды зерттеу болып табылады коммуникация теориясы 1920 жылдары пайда болған. Коммуникация теориясының математикалық аппараты – қатынастың математикалық теориясы, американдық ғалым Клод Шеннон әзірлеген.

Клод Элвуд Шеннон (1916–2001), АҚШ

Клод Шеннон сызба арқылы берілген техникалық байланыс арналары арқылы ақпаратты беру процесінің моделін ұсынды.

Техникалық ақпаратты беру жүйесі

Бұл жерде кодтау көзден келетін ақпаратты оны байланыс арнасы бойынша тасымалдауға қолайлы пішінге кез келген түрлендіруді білдіреді. Декодтау - сигнал тізбегінің кері түрленуі.

Мұндай схеманың жұмысын телефонмен сөйлесудің таныс процесімен түсіндіруге болады. Ақпарат көзі – сөйлейтін адам. Кодер - дыбыс толқындарын (сөйлеуді) электрлік сигналдарға түрлендіретін телефон микрофоны. Байланыс арнасы – телефон желісі (сигнал өтетін сымдар, телефон түйіндерінің коммутаторлары). Декодтау құрылғысы – ақпаратты қабылдаушы – тыңдаушының телефон тұтқасы (құлаққап). Мұнда кіріс электр сигналы дыбысқа айналады.

Қазіргі заманғы компьютерлік жүйелерақпаратты беру – компьютерлік желілер бір принцип бойынша жұмыс істейді. Екілік компьютерлік кодты физикалық сигналға түрлендіретін кодтау процесі бар сол түрі, ол байланыс арнасы арқылы беріледі. Декодтау – берілген сигналды компьютерлік кодқа кері түрлендіру. Мысалы, компьютерлік желілерде телефон желілерін пайдалану кезінде кодтау және декодтау функцияларын модем деп аталатын құрылғы орындайды.

Ақпаратты берудің техникалық жүйесін жасаушыларға өзара байланысты екі міндетті шешу керек: ақпаратты берудің ең жоғары жылдамдығын қалай қамтамасыз ету және беру кезінде ақпараттың жоғалуын азайту. Клод Шеннон осы мәселелерді шешуді қолға алған және сол кездегі жаңа ғылымды жасаған бірінші ғалым болды - ақпарат теориясы.

К.Шэннон байланыс арналары бойынша берілетін ақпарат көлемін өлшеу әдісін анықтады. Олар тұжырымдамамен таныстырды арна өткізу қабілеті,ақпаратты берудің максималды жылдамдығы ретінде.Бұл жылдамдық секундына битпен (сондай-ақ секундына килобитпен, секундына мегабитпен) өлшенеді.

Байланыс арнасының өткізу қабілеті оның техникалық орындалуына байланысты. Мысалы, компьютерлік желілер келесі байланыс құралдарын пайдаланады:

телефон желілері,

Электр кабелін қосу,

талшықты-оптикалық кабель,

Радиобайланыс.

Телефон желілерінің өткізу қабілеті – ондаған, жүздеген Кбит/с; талшықты-оптикалық желілер мен радиобайланыс желілерінің өткізу қабілеті ондаған және жүздеген Мбит/с-пен өлшенеді.

Шудан, шудан қорғау

«Шу» термині жіберілетін сигналды бұрмалайтын және ақпараттың жоғалуына әкелетін әртүрлі кедергі түрлерін білдіреді. Мұндай кедергілер ең алдымен техникалық себептерге байланысты туындайды: байланыс желілерінің сапасыздығы, бір арналар бойынша берілетін әртүрлі ақпарат ағындарының бір-бірінен қорғалмағандығы. Кейде телефонмен сөйлескен кезде біз әңгімелесушіні түсінуді қиындататын шу, сықырлауды естиміз немесе әңгімемізге мүлдем басқа адамдардың әңгімесі қабаттасып жатады.

Шудың болуы жоғалтуға әкеледі жіберілген ақпарат. Мұндай жағдайларда шуды қорғау қажет.

Ең алдымен, байланыс арналарын шу әсерінен қорғау үшін техникалық әдістер қолданылады. Мысалы, жалаңаш сымның орнына экрандалған кабельді пайдалану; пайдалы сигналды шуылдан бөлетін әртүрлі сүзгілерді пайдалану және т.б.

Клод Шеннон дамыды кодтау теориясы, ол шумен күресу әдістерін береді. Бұл теорияның маңызды идеяларының бірі - байланыс желісі арқылы берілетін код болуы керек артық. Осының арқасында ақпараттың бір бөлігін беру кезінде жоғалуы өтелуі мүмкін. Мысалы, телефонмен сөйлескенде есту қиын болса, әр сөзді екі рет қайталау арқылы әңгімелесушінің сізді дұрыс түсінуіне мүмкіндігіңіз жоғары болады.

Дегенмен, артықшылықты тым үлкен ете алмайсыз. Бұл кідірістерге және байланыс шығындарының жоғарылауына әкеледі. Кодтау теориясы оңтайлы болатын кодты алуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда жіберілетін ақпараттың артық болуы ең аз мүмкін болады, ал алынған ақпараттың сенімділігі максималды болады.

Заманауи цифрлық байланыс жүйелерінде ақпаратты жіберу кезінде жоғалтумен күресу үшін жиі келесі әдістеме қолданылады. Бүкіл хабарлама бөліктерге бөлінеді - пакеттер. Әрбір пакет үшін есептелген тексеру сомасы(екілік сандардың қосындысы) осы пакетпен жіберіледі. Қабылдау орнында қабылданған пакеттің бақылау сомасы қайта есептеледі және егер ол бастапқы сомаға сәйкес келмесе, бұл пакетті жіберу қайталанады. Бұл бастапқы және соңғы бақылау сомасы сәйкес келгенше жалғасады.

Ақпаратты пропедевтикада беруді қарастыру және негізгі курстарИнформатика, ең алдымен, бұл тақырыпты ақпаратты қабылдаушы ретіндегі адам позициясынан талқылау керек. Қоршаған әлемнен ақпаратты қабылдау қабілеті адам өмірінің ең маңызды шарты болып табылады. Адамның сезім мүшелері адамның сыртқы ортамен байланысын жүзеге асыратын адам ағзасының ақпараттық арналары болып табылады. Осы негізде ақпарат көру, есту, иіс сезу, тактильді, дәм сезу болып бөлінеді. Дәмнің, иістің және жанасудың адамға ақпаратты жеткізетіндігінің негіздемесі мынадай: біз таныс заттардың иісін, таныс тағамның дәмін есте сақтаймыз, таныс заттарды жанасу арқылы танимыз. Ал біздің жадымыздың мазмұны сақталған ақпарат.

Оқушыларға жануарлар дүниесіндегі сезім мүшелерінің ақпараттық рөлі адамдікінен өзгеше екенін айту керек. Иіс сезімі жануарлар үшін маңызды ақпараттық қызмет атқарады. Қызметтік иттердің иіс сезу қабілетінің жоғарылауын құқық қорғау органдары қылмыскерлерді іздеу, есірткіні анықтау және т.б. үшін пайдаланады. Жануарлардың көру және дыбыстық қабылдауы адамдікінен ерекшеленеді. Мысалы, жарқанаттар ультрадыбысты естиді, ал мысықтар қараңғыда көреді (адам тұрғысынан).

Осы тақырып аясында студенттер ақпаратты беру процесіне нақты мысалдар келтіре білуі керек, осы мысалдар үшін ақпарат көзін, қабылдаушысын және ақпаратты беру үшін қолданылатын арналарды анықтай алуы керек.

Орта мектепте информатиканы оқу кезінде студенттер коммуникацияның техникалық теориясының негізгі ережелерімен: кодтау, декодтау, ақпаратты беру жылдамдығы, өткізу қабілетіарна, шу, шудан қорғау. Бұл мәселелерді «Компьютерлік желілердің техникалық құралдары» тақырыбы аясында қарастыруға болады.

Математикадағы сандар

Сан – адамзат тарихының ұзақ кезеңінде дамып, дамып келе жатқан математиканың ең маңызды ұғымы. Адамдар көне заманнан бері сандармен жұмыс істеп келеді. Бастапқыда адам натурал сандар деп аталатын натурал сандармен ғана жұмыс істеді: 1, 2, 3, 4, ... Ұзақ уақыт бойы ең үлкен сан бар деген пікір болды, «мұнан артық адам санасы жасай алады. түсіну» (олар ескі славяндық математикалық трактаттарда жазғандай) .

Математика ғылымының дамуы ең үлкен сан жоқ деген қорытындыға әкелді. Математикалық тұрғыдан натурал сандар қатары шексіз, яғни. шектелмейді. Математикада теріс сан ұғымының пайда болуымен (Р. Декарт, Еуропада XVII ғ.; Үндістанда әлдеқайда ертерек) бүтін сандар жиыны «сол жақта» да, «оң жақта» да шексіз болатыны белгілі болды. Бүтін сандардың математикалық жиыны дискретті және шексіз (шексіз).

Нақты (немесе нақты) сан ұғымын математикаға 18 ғасырда Исаак Ньютон енгізген. Математикалық тұрғыдан нақты сандар жиыны шексіз және үздіксіз. Ол көптеген бүтін сандарды және бүтін емес сандардың шексіз санын қамтиды. Сандар осіндегі кез келген екі нүктенің арасында нақты сандардың шексіз жиыны жатыр. Нақты сан ұғымы кез келген нүктесі нақты санға сәйкес келетін үздіксіз сандық ось идеясымен байланысты.

Компьютер жадында сандар екілік санау жүйесінде сақталады(см. » Санау жүйелері” 2). Компьютерде бүтін сандарды көрсетудің екі түрі бар: таңбасыз бүтін сандар және таңбалы бүтін сандар.

Таңбасы жоқ бүтін сандар - ол диапазондағы оң сандар жиыны, қайда к- бұл санға бөлінген жад ұяшығының бит тереңдігі. Мысалы, бүтін сан үшін 16 бит (2 байт) жады ұяшығы бөлінген болса, онда ең үлкен сан болады:

Ондық бөлшекте бұл сәйкес келеді: 2 16 - 1 \u003d 65 535

Егер ұяшықтың барлық цифрлары нөл болса, онда ол нөлге тең болады. Осылайша, 16 разрядты ұяшыққа 2 16 = 65 536 бүтін сандар орналастырылған.

Белгіленген бүтін сандар диапазондағы оң және теріс сандар жиыны болып табылады[–2 к–1 , 2 к-он бір]. Мысалы, қашан к= 16 бүтін көрсету ауқымы: [–32768, 32767]. Жад ұяшығының жоғары реті санның белгісін сақтайды: 0 - оң сан, 1 - теріс сан. Ең үлкен оң сан 32,767 келесі көрініске ие:

Мысалы, 255 ондық саны екілік жүйеге түрлендіріліп, 16 биттік жад ұяшығына енгізілгеннен кейін келесі ішкі көрініске ие болады:

Теріс бүтін сандар екі толықтауышта беріледі. Қосымша кодоң сан Н- бұл сандық кодқа қосылғанда оның екілік көрінісі болып табылады Н мән береді 2 к. Мұнда к- жад ұяшығындағы биттердің саны. Мысалы, 255 санының қосымша коды:

Бұл -255 теріс санының көрінісі. 255 және -255 сандарының кодтарын қосайық:

Ең жоғары реттегісі ұяшықтан «шығып кетті», сондықтан қосынды нөлге тең болды. Бірақ бұл былай болуы керек: Н + (–Н) = 0. Компьютерлік процессор азайту операциясын алынған санның қосымша коды арқылы қосу ретінде орындайды. Бұл жағдайда ұяшықтың толып кетуі (шектік мәндерден асуы) бағдарламаның орындалуының үзілуін тудырмайды. Бұл жағдайды бағдарламашы білуі және ескеруі керек!

Нақты сандарды компьютерде көрсету форматы деп аталады өзгермелі нүкте пішімі. нақты сан Рмантиссаның өнімі ретінде бейнеленген мсанау жүйесіне негізделген nбелгілі бір дәрежеде б, ол тәртіп деп аталады: Р= м ? np.

Санның өзгермелі нүкте түрінде ұсынылуы анық емес. Мысалы, 25.324 ондық саны үшін келесі теңдіктер дұрыс:

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

Түсініксіз болу үшін біз компьютерді пайдалануға келістік санның өзгермелі нүкте түріндегі нормаланған көрінісі. Мантиссанормаланған ұсынуда шартты қанағаттандыру керек: 0,1 nм < 1 n. Басқаша айтқанда, мантисса біреуден аз және бірінші маңызды сан нөлге тең емес. Кейбір жағдайларда нормалау шарты келесідей қабылданады: 1 n м < 10 n .

В компьютер жады мантисса тек маңызды сандарды қамтитын бүтін сан ретінде көрсетіледі(0 бүтін сандар мен үтірлер сақталмайды). Демек, нақты санның ішкі көрінісі бүтін сандар жұбының: мантисса мен көрсеткіштің көрінісіне келтіріледі.

Әртүрлі типтегі компьютерлерде қолданылады әртүрлі опцияларсандарды жылжымалы нүкте түрінде көрсету. Төрт байт жады ұяшығындағы нақты санның ішкі көрсетілуінің нұсқаларының бірін қарастырайық.

Ұяшықта сан туралы келесі ақпарат болуы керек: санның таңбасы, дәреже көрсеткіші және мантиссаның маңызды сандары.

Санның таңбасы 1-ші байттың ең маңызды битінде сақталады: 0 - плюс, 1 - минус. Бірінші байттың қалған 7 биті бар машинаға тапсырыс. Келесі үш байт мантиссаның маңызды сандарын (24 бит) сақтайды.

0000000-нан 1111111-ге дейінгі диапазондағы екілік сандар жеті екілік цифрға орналастырылған.Бұл машина реті 0-ден 127-ге дейінгі диапазонда өзгеретінін білдіреді (ондық санау жүйесінде). Барлығы 128 мән бар. Тапсырыс, анық, оң немесе теріс болуы мүмкін. Бұл 128 мәнді оң және теріс реттік мәндер арасында тең бөлу орынды: -64-тен 63-ке дейін.

Машинаға тапсырыс беру математикаға қатысты біржақты және тек оң мәндерге ие. Орналастыру тәртібінің ең төменгі математикалық мәні нөлге сәйкес келетіндей етіп таңдалады.

Қарастырылып отырған жағдайдағы машина реті (Мп) мен математикалық тәртіп (р) арасындағы байланыс мына формуламен өрнектеледі: Mp = p + 64.

Алынған формула ондық жүйеде жазылады. Екілік жүйеде формула келесідей болады: Mp 2 = p 2 + 100 0000 2 .

Нақты санның ішкі көрінісін жазу үшін:

1) берілген санның модулін 24 мәнді цифры бар екілік санау жүйесіне аудару;

2) екілік санды нормалау;

3) екілік жүйедегі машина ретін табу;

4) санның таңбасын ескере отырып, оның төрт байттан тұратын машина сөзінде көрінісін жазыңыз.

Мысал. 250.1875 санының ішкі көрінісін жылжымалы нүкте түрінде жазыңыз.

1. Оны 24 мәнді цифры бар екілік санау жүйесіне аударайық:

250,1875 10 = 11111010,0011000000000000 2 .

2. Нормалданған екілік өзгермелі нүкте түрінде жазайық:

0,111110100011000000000000 H 10 2 1000.

Міне, мантисса, санау жүйесінің негізі
(2 10 \u003d 10 2) және реттілік (8 10 \u003d 1000 2) екілік жүйеде жазылады.

3. Екілік жүйеде машина ретін есептеңіз:

MP2 = 1000 + 100 0000 = 100 1000.

4. Санның таңбасын ескере отырып, төрт байт жады ұяшығына санның көрінісін жазайық.

Он алтылық пішін: 48FA3000.

Нақты сандар диапазоны бүтін сандар ауқымынан әлдеқайда кең. Оң және теріс сандар нөлге жуық симметриялы орналасады. Демек, ең үлкен және ең кіші сандар абсолютті мәнде тең.

Ең кіші абсолютті сан нөлге тең. Абсолютті мәндегі ең үлкен өзгермелі нүктелі сан ең үлкен мантисса және ең үлкен көрсеткіші бар сан болып табылады.

Төрт байттық машина сөзі үшін бұл сан:

0,11111111111111111111111 10 2 1111111.

Ондық санау жүйесіне көшкеннен кейін мынаны аламыз:

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

Егер нақты сандармен есептеулер кезінде нәтиже рұқсат етілген ауқымнан тыс болса, онда бағдарламаның орындалуы үзіледі. Бұл, мысалы, нөлге немесе нөлге жақын өте аз санға бөлгенде орын алады.

Мантисса разрядының ұзындығы жад ұяшығындағы мантисса үшін бөлінген биттердің санынан асатын нақты сандар компьютерде шамамен көрсетіледі («қиылған» мантиссамен). Мысалы, компьютердегі 0,1 рационал ондық саны шамамен (дөңгелектелген) көрсетіледі, өйткені екілік жүйеде оның мантиссасында цифрлардың шексіз саны бар. Бұл жуықтаудың салдары нақты сандармен машиналық есептеулердің қателігі болып табылады.

Компьютер шамамен нақты сандармен есептеулер жүргізеді. Мұндай есептеулердің қатесі деп аталады машинаны дөңгелектеу қатесі.

Компьютер жадында қалқымалы нүкте түрінде дәл ұсынылуы мүмкін нақты сандар жиыны шектеулі және дискретті. Дискреттілік жоғарыда айтылғандай мантисса цифрларының шектеулі санының салдары болып табылады.

Компьютер жадында нақты көрсетілуі мүмкін нақты сандар санын мына формула арқылы есептеуге болады: Н = 2 т · ( У – Л+ 1) + 1. Мұнда т- мантиссаның екілік цифрларының саны; У- математикалық тәртіптің максималды мәні; Л- ең аз тапсырыс құны. Жоғарыда қарастырылған ұсыну опциясы үшін ( т = 24, У = 63,
Л= -64) былай шығады: Н = 2 146 683 548.

Компьютерде сандық ақпаратты көрсету тақырыбы бастауыш мектеп үшін де, орта мектеп үшін де стандартта бар.

Негізгі мектепте (базалық курс) компьютерде бүтін сандардың бейнеленуін қарастыру жеткілікті. Бұл мәселені зерттеу «Сандар жүйесі» тақырыбымен танысқаннан кейін ғана мүмкін болады. Сонымен қатар, компьютер архитектурасының принциптерінен студенттер компьютердің екілік санау жүйесімен жұмыс істейтінін білуі керек.

Бүтін сандарды бейнелеуді қарастыра отырып, басты назар бүтін сандардың шектеулі диапазонына, бұл диапазонды бөлінген жады ұяшығының сыйымдылығымен байланыстыруға аударылуы керек - к. Оң сандар үшін (таңбасыз): , оң және теріс сандар үшін (таңбалы): [–2 к–1 , 2 к–1 – 1].

Сандардың ішкі көрінісін алуды мысалдар арқылы талдау керек. Осыдан кейін аналогия бойынша студенттер мұндай есептерді өз бетінше шешуі керек.

1-мысал Екі байт жад орнында 1607 бүтін санның қол қойылған ішкі көрінісін алыңыз.

1) Санды екілік жүйеге ауыстыр: 1607 10 = 11001000111 2 .

2) Сол жақтағы 16 цифрға нөлдерді қосып, ұяшықтағы осы санның ішкі көрінісін аламыз:

Әрбір төрт екілік цифрды бір он алтылық санмен ауыстыру арқылы алынатын осы кодтың қысылған пішіні үшін он алтылық пішіннің қалай қолданылатынын көрсеткен жөн: 0647 («қараңыз»). Санау жүйелері” 2).

Теріс бүтін санның ішкі көрінісін алу мәселесі қиынырақ (– Н) - қосымша код. Оқушыларға осы процедураның алгоритмін көрсету керек:

1) оң санның ішкі көрінісін алу Н;

2) 0-ді 1-ге және 1-ді 0-ге ауыстыру арқылы осы санның қайтару кодын алу;

3) алынған санға 1 қосыңыз.

Мысал 2. Екі байт жад орнында -1607 теріс бүтін санның ішкі көрінісін алыңыз.

Оқушыларға ең кіші теріс санның ішкі көрінісі қандай болатынын көрсету пайдалы. Екі байтты ұяшықта бұл -32,768.

1) 32 768 санын екілік санау жүйесіне ауыстыру оңай, өйткені 32 768 = 2 15. Демек, екілік жүйеде ол:

1000000000000000

2) кері кодты жазыңыз:

0111111111111111

3) осы екілік санға бір қоссақ, аламыз

Бірінші бит минус белгісін білдіреді. Алынған код минус нөл деп ойлаудың қажеті жоқ. Бұл екі толықтауыш түрінде -32,768. Бұл бүтін сандарды машинада көрсету ережелері.

Осы мысалды көрсеткеннен кейін оқушылар 32767 + (-32768) сан кодтарын қосқанда -1 сан коды шығатынын өздері дәлелдесін.

Стандартқа сәйкес нақты сандарды бейнелеу орта мектепте зерттелуі керек. 10-11-сыныптарда информатиканы базалық деңгейде оқығанда оқушыларға нақты сандары бар компьютердің негізгі мүмкіндіктері туралы: шектелген диапазон және оның шегінен шыққан кезде бағдарламаның үзілуі туралы; Нақты сандармен машиналық есептеулердің қателігі туралы, компьютер нақты сандармен есептеулерді бүтін сандармен салыстырғанда баяу орындайтыны туралы.

Бейіндік деңгейде оқу нақты сандарды өзгермелі нүкте форматында көрсету жолын егжей-тегжейлі талдауды, нақты сандармен компьютерде есептеулерді орындау ерекшеліктерін талдауды талап етеді. Мұнда өте маңызды мәселе - есептеу қатесін бағалау, құндылықты жоғалтудан, бағдарламаны үзуден ескерту. Осы мәселелер бойынша егжей-тегжейлі материал оқу нұсқаулығында берілген.

Санау жүйесі - бұл сандарды бейнелеу тәсілі және сандармен жұмыс істеудің сәйкес ережелері. Бұрын болған және қазір қолданылып жүрген әртүрлі санау жүйелерін бөлуге болады позициялық емесжәне позициялық. Сандарды жазу кезінде қолданылатын белгілер, деп аталады сандар.

В позициялық емес санау жүйелері цифрдың мәні оның сандағы орнына байланысты емес.

Позициялық емес санау жүйесінің мысалы ретінде римдік жүйені келтіруге болады (рим цифрлары). Рим жүйесінде латын әріптері сандар ретінде қолданылады:

Мысал 1. CCXXXII саны екі жүз, үш ондық және екі бірліктен тұрады және екі жүз отыз екіге тең.

Рим сандары солдан оңға қарай кему ретімен жазылады. Бұл жағдайда олардың мәндері қосылады. Егер сол жақта кіші сан, ал оң жағында үлкен сан жазылса, олардың мәндері шегеріледі.

VI = 5 + 1 = 6; IV \u003d 5 - 1 \u003d 4.

MCMXCVIII = 1000 + (-100 + 1000) +

+ (–10 + 100) + 5 + 1 + 1 + 1 = 1998.

В позициялық санау жүйелері сан жазбасындағы цифрмен белгіленген мән оның орнына байланысты. Қолданылатын цифрлар саны позициялық санау жүйесінің негізі деп аталады.

Қазіргі математикада қолданылатын санау жүйесі позициялық ондық жүйе. Оның негізі он, өйткені Кез келген сандар он цифр арқылы жазылады:

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

Бұл жүйенің позициялық сипатын кез келген көп таңбалы санның мысалында түсіну оңай. Мысалы, 333 санында алғашқы үш үш жүзді, екіншісі үш ондықты, үшіншісі үш бірлікті білдіреді.

Сандарды негізі бар позициялық жүйеде жазу nБолуы керек алфавитбастап nсандар. Әдетте бұл үшін n < 10 используют nбірінші араб сандары, және n> 10 әріп он араб цифрына қосылады. Міне, бірнеше жүйедегі алфавиттердің мысалдары:

Егер нөмір жататын жүйенің негізін көрсету талап етілсе, онда оған осы нөмірге жазылу жазылады. Мысалы:

1011012, 36718, 3B8F16.

Негізгі санау жүйесінде q (q-арлы санау жүйесі) цифрлардың бірліктері санның ретті дәрежелері q. qкез келген категорияның бірліктері келесі категорияның бірлігін құрайды. Санды жазу үшін q-артық санау жүйесі қажет q 0, 1, ... сандарын білдіретін әртүрлі таңбалар (сандар), q– 1. Санды жазу q v q-арлы санау жүйесі 10-ға тең.

Санды жазудың кеңейтілген түрі

Болсын Aq- базалық жүйедегі сан q, ai -санның жазуында болатын берілген санау жүйесінің цифрлары А, n+ 1 - санның бүтін бөлігінің цифрларының саны, м- санның бөлшек бөлігінің цифрларының саны:

Санның кеңейтілген түрі Атүрінде жазба деп аталады:

Мысалы, ондық сан үшін:

Келесі мысалдар он алтылық және екілік сандардың кеңейтілген түрін көрсетеді:

Кез келген санау жүйесінде оның негізі 10 деп жазылады.

Егер ондық емес санның кеңейтілген түріндегі барлық мүшелер ондық жүйеде берілсе және алынған өрнек ондық арифметика ережелері бойынша есептелсе, онда ондық жүйедегі берілгенге тең сан шығады. Бұл принцип бойынша ондық емес жүйеден ондық жүйеге көшіру жүргізіледі. Мысалы, жоғарыда жазылған сандарды ондық жүйеге ауыстыру келесідей орындалады:

Бүтін санды аудару

бүтін ондық сан Xбазасы бар жүйеге көшіру қажет q: X = (а n а n-1 …а 1 а 0) q . Санның мәнді цифрларын табыңыз: . Санды кеңейтілген түрде көрсетіп, бірдей түрлендіруді орындаймыз:

Осыдан-ақ түсінікті а 0 санды бөлгеннен кейінгі қалдық Xсанға q. Жақшадағы өрнек осы бөлімнің бүтін бөлігі болып табылады. деп белгілейік X 1. Ұқсас түрлендірулерді орындай отырып, мынаны аламыз:

Демек, а 1 - бөлімнің қалған бөлігі X 1 бойынша q. Қалдықпен бөлуді жалғастыра отырып, біз қалаған санның цифрларының тізбегін аламыз. Сан абұл бөлімшелер тізбегінде соңғы жеке, кішірек болады q.

Алынған ережені тұжырымдаймыз: үшін бүтін ондық санды негізі басқа санау жүйесіне түрлендіру үшін қажет:

1) жаңа санау жүйесінің негізін ондық санау жүйесінде өрнектеп, одан кейінгі барлық әрекеттерді ондық арифметика ережелері бойынша орындау;

2) бөлгіштен кіші толық емес бөлікті алғанға дейін берілген санды және алынған бөліктік бөлшектерді жаңа санау жүйесінің негізі бойынша ретімен бөлеміз;

3) ішіндегі санның цифрлары болып табылатын нәтиже қалдықтары жаңа жүйеесептеу, оны жаңа санау жүйесінің әліпбиіне сәйкес келтіру;

4) жаңа санау жүйесіндегі санды соңғы жеке саннан бастап жазып алу.

Мысал 1. 37 10 санын екілік жүйеге ауыстырыңыз.

Санның жазылуындағы сандарды белгілеу үшін символизмді қолданамыз: а 5 а 4 а 3 а 2 а 1 а 0

Демек: 37 10 = l00l0l 2

Мысал 2. 315 ондық санын сегіздік және он алтылық жүйелерге түрлендіру:

Осыдан шығады: 315 10 = 473 8 = 13В 16. 11 10 = B 16 екенін еске түсірейік.

Ондық X < 1 требуется перевести в систему с основанием q: X = (0, а –1 а –2 … а–m+1 а–м) q . Санның мәнді цифрларын табыңыз: а –1 ,а –2 , …, а-м. Санды кеңейтілген түрде көрсетеміз және оны көбейтеміз q:

Осыдан-ақ түсінікті а–1 Xсанға q. арқылы белгілеңіз X 1 бөлшек бөлігікөбейтіндісі және оны көбейту q:

Демек, а –2 жұмыстың тұтас бөлігі бар XӘр санға 1 q. Көбейтуді жалғастыра отырып, біз цифрлар тізбегін аламыз. Енді ережені құрастырайық: ондық бөлшекті негізі басқа санау жүйесіне ауыстыру үшін сізге қажет:

1) көбейтіндінің бөлшек бөлігі нөлге тең болғанша немесе жаңа санау жүйесінде санды көрсетудің талап етілетін дәлдігіне жеткенше, берілген санды және көбейтіндінің бөлшек бөліктерін жаңа жүйенің негізінде ретімен көбейту;

2) жаңа санау жүйесіндегі санның цифрлары болып табылатын көбейтінділердің нәтижелі бүтін бөліктері оларды жаңа санау жүйесінің әліпбиіне сәйкес келтіреді;

3) бірінші көбейтіндінің бүтін бөлігінен бастап жаңа санау жүйесіндегі санның бөлшек бөлігін құрайды.

Мысал 3. 0,1875 ондық бөлшекті екілік, сегіздік және он алтылық санау жүйесіне түрлендіру.

Мұнда сандардың бүтін бөлігі сол жақ бағанда, ал бөлшек бөлігі оң жақта орналасқан.

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

Құрамында бүтін және бөлшек бөліктері бар аралас сандарды аудару екі кезеңде жүзеге асырылады. Түпнұсқа санның бүтін және бөлшек бөліктері сәйкес алгоритмдер бойынша бөлек аударылады. Жаңа санау жүйесіндегі санның соңғы жазбасында бүтін бөлік бөлшек үтірден (нүкте) бөлінеді.

«Сандар жүйесі» тақырыбы сандардың математикалық теориясымен тікелей байланысты. Алайда мектептегі математика курсында, әдетте, оқытылмайды. Бұл тақырыпты информатика курсында оқып-үйрену қажеттілігі компьютер жадындағы сандар екілік санау жүйесінде, ал он алтылық немесе сегіздік жүйелер жадының мазмұнын, жады адрестерін сыртқы бейнелеу үшін қолданылатындығына байланысты. Бұл информатика немесе бағдарламалау курсының дәстүрлі тақырыптарының бірі. Бұл тақырып математикаға қатысты болғандықтан мектеп оқушыларына іргелі математикалық білім беруге де ықпал етеді.

Информатика курсы үшін негізгі қызығушылық екілік санау жүйесімен танысу болып табылады. Компьютерде екілік санау жүйесін қолдануды екі аспектіде қарастыруға болады: 1) екілік нөмірлеу, 2) екілік арифметика, т.б. екілік сандар бойынша арифметикалық есептеулерді орындау.

Екілік нөмірлеу

Екілік нөмірлеу арқылы студенттер «Компьютер жадындағы мәтінді бейнелеу» тақырыбында кездеседі. Кодтау кестесі туралы айтқан кезде мұғалім оқушыларға символдың ішкі екілік коды оның екілік санау жүйесіндегі реттік нөмірі екенін хабарлауы керек. Мысалы, ASCII кестесіндегі S әрпінің саны 83. S әрпінің сегіз таңбалы екілік коды екілік жүйедегі осы санның мәніне тең: 01010011.

Екілік есептеулер

Джон фон Нейманның принципі бойынша компьютер екілік жүйеде есептеулер жүргізеді. Негізгі курс шеңберінде екілік бүтін сандармен есептеулерді қарастырумен шектелу жеткілікті. Көп таңбалы сандармен есептеулерді орындау үшін қосу ережелерін және бір таңбалы сандарды көбейту ережелерін білу керек. Міне, ережелер:

Қосу мен көбейтудің орнын ауыстыру принципі барлық санау жүйелерінде жұмыс істейді. Екілік жүйеде көп таңбалы сандармен есептеулерді орындау техникасы ондық санаға ұқсас. Басқаша айтқанда, екілік жүйеде қосу, азайту және «бағанға» көбейту және «бұрышқа» бөлу процедуралары ондық жүйедегідей орындалады.

Екілік сандарды азайту және бөлу ережелерін қарастырыңыз. Алу амалы қосуға кері амал болып табылады. Жоғарыдағы қосу кестесінен азайту ережелері келесідей:

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

Міне, көп таңбалы алудың мысалы:

Алынған нәтижені айырымдылықты айырғышпен қосу арқылы тексеруге болады. Бұл азайып бара жатқан сан болуы керек.

Бөлу – көбейтуге кері операция.
Кез келген санау жүйесінде 0-ге бөлуге болмайды. 1-ге бөлу нәтижесі дивидендке тең. Екілік санды 102-ге бөлу ондық бөлшекті онға бөлгендей, ондық бөлшекті бір орын солға жылжытады. Мысалы:

100-ге бөлу ондық үтірді 2 орын солға жылжытады және т.б. Негізгі курста көп мәнді екілік сандарды бөлудің күрделі мысалдарын қарастыруға болмайды. Қабілетті оқушылар жалпы принциптерді түсініп, олармен күресе алады.

Компьютер жадында сақталған ақпаратты оның шын екілік түрінде көрсету цифрлар санының көп болуына байланысты өте қиын. Бұл мұндай ақпаратты қағазға жазуға немесе экранда көрсетуге қатысты. Осы мақсаттар үшін аралас екілік-сегіздік немесе екілік-он алтылық жүйелерді пайдалану әдеттегідей.

Санның екілік және он алтылық көрінісі арасында қарапайым қатынас бар. Санды бір жүйеден екінші жүйеге аудару кезінде бір он алтылық цифр төрт разрядты екілік кодқа сәйкес келеді. Бұл сәйкестік екілік-он алтылық кестеде көрсетіледі:

Екілік он алтылық кесте

Мұндай қатынас 16 = 2 4 және 0 және 1 цифрларының әртүрлі төрт таңбалы комбинацияларының саны 16: 0000-нан 1111-ге дейін болатындығына негізделген. сандарды он алтылықтан екілік жүйеге және керісінше түрлендіру формальды түрлендіру арқылы жүзеге асырылады екілік-он алтылық кесте арқылы.

Мұнда 32-биттік екілік кодты он алтылық жүйеге аударудың мысалы берілген:

1011 1100 0001 0110 1011 1111 0010 1010 BC16BF2A

Егер ішкі ақпараттың он алтылық көрінісі берілсе, оны екілік кодқа аудару оңай. Оналтылық санаудың артықшылығы оның екіліктен 4 есе қысқа болуы. Оқушылардың екілік-он алтылық кестені жатқа білгені жөн. Сонда олар үшін он алтылық сандық бейнелеу екілік санға баламалы болады.

Екілік сегіздікте әрбір сегіздік цифр екілік цифрлардың триадасына сәйкес келеді. Бұл жүйе екілік кодты 3 есе азайтуға мүмкіндік береді.

Адам ақпаратты өз жадында сақтайды, сондай-ақ жазбалар түрінде әртүрлі сыртқы (адамға қатысты) тасымалдағыштарда: таста, папирусқа, қағазға, магниттік және оптикалық тасымалдағыштарға және т.б. Мұндай жазбалардың арқасында ақпарат кеңістікте ғана емес (адамнан адамға), сонымен қатар уақыт бойынша – ұрпақтан ұрпаққа беріледі.

Ақпарат ішінде сақталуы мүмкін әртүрлі түрлері: мәтін түрінде, фигуралар, диаграммалар, сызбалар түрінде; фотосуреттер түрінде, дыбыс жазбалары түрінде, кино немесе бейне жазбалар түрінде. Әрбір жағдайда олардың тасымалдаушылары пайдаланылады. Тасымалдаушы - бұл ақпаратты жазу және сақтау үшін қолданылатын материалдық орта.

Ақпаратты тасымалдаушылардың негізгі сипаттамаларына мыналар жатады: ақпарат көлемі немесе ақпаратты сақтаудың тығыздығы, сақтаудың сенімділігі (тұрақтылығы).

Қағаз тасушы

Ең жаппай пайдаланатын тасымалдаушы әлі де қағаз. 2 ғасырда ойлап табылған. Қытайда қағаз 19 ғасыр бойы адамдарға қызмет етті.

Әртүрлі тасымалдаушылардағы ақпарат көлемін салыстыру үшін біз әмбебап бірлікті қолданамыз - байт, мәтіннің бір символы 1 байтты «салмақ» деп есептесек. Әр бетінде шамамен 2000 таңба мәтін өлшемі бар 300 беттен тұратын кітаптың ақпарат көлемі 600 000 байт немесе 586 Кбайт. Қоры 5000 томды құрайтын орта мектеп кітапханасының ақпараттық көлемі шамамен 2861 МБ = 2,8 ГБ құрайды.

Құжаттарды, кітаптарды және басқа да қағаз өнімдерін сақтаудың ұзақ мерзімділігіне келетін болсақ, ол қағаздың сапасына, мәтінді жазу үшін қолданылатын бояуларға және сақтау шарттарына байланысты. Бір қызығы, 19 ғасырдың ортасына дейін (сол кезден бастап ағаш қағаз шикізаты ретінде қолданыла бастады) қағаз мақтадан және тоқыма қалдықтарынан – шүберектерден жасалған. Сиялар табиғи бояғыштар болды. Ол кездегі қолжазба құжаттарының сапасы айтарлықтай жоғары болды және олар мыңдаған жылдар бойы сақталады. Ағаш негізге көшумен, машинка және көшіру құралдарының таралуымен, синтетикалық бояуларды қолданумен баспа құжаттарының жарамдылық мерзімі 200-300 жылға дейін қысқарды.

Магниттік орта

Магниттік жазба 19 ғасырда ойлап табылған. Бастапқыда магниттік жазба дыбысты сақтау үшін ғана қолданылды. Ең алғашқы магниттік жазу құралы диаметрі 1 мм-ге дейінгі болат сым болды. 20 ғасырдың басында прокат болат таспа да осы мақсаттар үшін пайдаланылды. Барлық осы тасымалдаушылардың сапалық сипаттамалары өте төмен болды. 1908 жылы Копенгагенде өткен халықаралық конгрессте ауызша баяндамалардың 14 сағаттық магниттік жазбасын жасау үшін 2500 км, немесе шамамен 100 кг сым қажет болды.

1920 жылдары пайда болды магниттік таспаалдымен қағазда, кейіннен синтетикалық (лавсан) негізде, оның бетіне жұқа ферромагниттік ұнтақ қабаты жағылады. 20-ғасырдың екінші жартысында олар магниттік таспаға суретті жазуды үйренді, бейнекамералар мен бейнетіркегіштер пайда болды.

Бірінші және екінші буын компьютерлерінде магниттік таспа сыртқы жад құрылғыларына арналған алынбалы тасымалдағыштың жалғыз түрі ретінде пайдаланылды. Магниттік таспаның бір орамында шамамен 500 Кб ақпарат орналастырылды, ол алғашқы компьютерлердің таспа жетектерінде қолданылды.

1960 жылдардың басынан бастап компьютер магниттік дискілер: қалыңдығы бірнеше микрон магнитті ұнтақтың жұқа қабатымен қапталған алюминий немесе пластик диск. Дискідегі ақпарат дөңгелек концентрлі жолдар бойымен орналасқан. Магниттік дискілер қатты және икемді, алынбалы және компьютерлік дискіге салынған. Соңғылары дәстүрлі түрде қатты дискілер деп аталады, ал алынбалы иілгіш дискілер иілгіш дискілер деп аталады.

Компьютердің қатты дискісі – бұл жалпы оське қойылған магниттік дискілер пакеті. Қазіргі заманғы қатты дискілердің ақпараттық сыйымдылығы гигабайттармен өлшенеді - ондаған және жүздеген ГБ. Диаметрі 3,5 дюйм болатын иілгіш дискінің ең көп тараған түрі 2 МБ мәліметтерді сақтайды. Иілгіш дискілер жақында қолданыстан шығып қалды.

Банк жүйесінде пластикалық карталар кең тарады. Олар сондай-ақ банкоматтар жұмыс істейтін ақпаратты жазудың магниттік принципін пайдаланады, кассалық машиналарақпараттық банк жүйесімен байланысты.

Оптикалық тасымалдаушы

Ақпаратты жазудың оптикалық немесе лазерлік әдісін қолдану 1980 жылдары басталды. Оның пайда болуы кванттық генератордың – лазердің, жоғары энергияның өте жұқа (қалыңдығы микрон ретті) сәуленің көзі болып табылатын өнертабысқа байланысты. Сәуле балқығыш материалдың бетінде өте жоғары тығыздықтағы деректердің екілік кодын жағуға қабілетті. Оқу лазер сәулесінің энергиясы аз («суық» сәуле) осындай «тесілген» бетінен шағылысу нәтижесінде пайда болады. Жазу тығыздығы жоғары болғандықтан, оптикалық дискілер бір дискілік магниттік тасымалдаушыларға қарағанда әлдеқайда үлкен ақпарат көлеміне ие. Оптикалық дискінің ақпараттық сыйымдылығы 190-нан 700 МБ-қа дейін. Оптикалық дискілер ықшам дискілер деп аталады.

1990 жылдардың екінші жартысында сандық әмбебап бейне дискілер (DVD) пайда болды. Dсандық Вжан-жақты Dиск) гигабайтпен өлшенетін үлкен сыйымдылығы бар (17 ГБ дейін). Компакт-дискілермен салыстырғанда олардың сыйымдылығының артуы диаметрі азырақ лазер сәулесін, сондай-ақ екі қабатты және екі жақты жазуды қолданумен байланысты. Мектеп кітапханасының мысалын еске түсіріңіз. Оның бүкіл кітап қорын бір DVD-ге орналастыруға болады.

Қазіргі уақытта оптикалық дискілер (CD - DVD) сандық түрде жазылған ақпараттың ең сенімді материалдық тасымалдаушысы болып табылады. Тасымалдаушының бұл түрлері бір рет жазылатын – тек оқуға арналған немесе қайта жазылатын – оқу-жазу.

Флэш жады

Жақында көптеген мобильді цифрлық құрылғылар пайда болды: сандық камералар мен бейне камералар, MP3 ойнатқыштар, PDA, ұялы телефондар, электронды кітап оқу құралдары, GPS навигаторлары және т.б. Бұл құрылғылардың барлығы портативті сақтау құралдарын қажет етеді. Бірақ барлық мобильді құрылғылар өте миниатюралық болғандықтан, оларда сақтау құралдарына арнайы талаптар бар. Олар ықшам болуы керек, жұмыс кезінде аз қуат тұтынуы және сақтау кезінде тұрақты емес болуы, үлкен сыйымдылығы, жазу және оқу жылдамдығы жоғары және ұзақ қызмет мерзімі болуы керек. Бұл талаптардың барлығы орындалады флэш-карталаржады. Флэш-картаның ақпарат көлемі бірнеше гигабайт болуы мүмкін.

Компьютерге арналған сыртқы орта ретінде шығарылуы 2001 жылы басталған флэш-кілт фобтары («флэш-дискілер» - олар ауызекі тілде аталады) кеңінен қолданылды. Ақпараттың үлкен көлемі, жинақылық, оқу-жазудың жоғары жылдамдығы, пайдаланудың қарапайымдылығы бұл құрылғылардың басты артықшылығы болып табылады. Флэш кілті компьютердің USB портына қосылып, секундына шамамен 10 Мб жылдамдықпен деректерді жүктеп алуға мүмкіндік береді.

«Нанотасымалдаушылар»

Соңғы жылдары заттың атомдары мен молекулалары деңгейінде жұмыс істейтін «нанотехнологиялар» деп аталатындарды пайдалана отырып, бұдан да ықшам ақпарат тасымалдаушыларын құру жұмыстары белсенді жүргізілуде. Нәтижесінде нанотехнологиялар арқылы жасалған бір компакт-дискі мыңдаған лазерлік дискілерді алмастыра алады. Сарапшылардың пікірінше, шамамен 20 жылдан кейін ақпаратты сақтау тығыздығы адам өмірінің әрбір секундын көлемі шамамен текше сантиметрлік ортада жазуға болатындай дәрежеге жетеді.

Ақпарат тасушыда сақталады, сондықтан оны көруге, қажетті ақпаратты іздеуге, қажетті құжаттар, өзектілігін жоғалтқан деректерді толықтыру және өзгерту, жою. Басқаша айтқанда, сақталған ақпарат онымен жұмыс істеу үшін адамға қажет. Мұндай ақпарат қоймаларымен жұмыс істеудің ыңғайлылығы ақпараттың қалай ұйымдастырылғанына өте тәуелді.

Екі жағдай болуы мүмкін: деректер қандай да бір түрде ұйымдастырылмаған (бұл жағдайды кейде үйме деп те атайды) немесе деректер құрылымдық. Ақпарат көлемінің ұлғаюымен «үйме» опциясы оны практикалық қолданудың күрделілігіне байланысты (іздеу, жаңарту және т.б.) қолайсыз болады.

«Деректер құрылымдалған» деген сөздер оларды сақтауда деректердің қандай да бір ретінің болуын білдіреді: сөздікте, кестеде, мұрағатта, компьютерлік деректер базасында. Анықтамалық әдебиеттерде, сөздіктерде, энциклопедияларда әдетте деректерді жүйелеудің (құрылымдауының) сызықтық алфавиттік принципі қолданылады.

Кітапханалар – ақпараттың ең үлкен қоймасы. Алғашқы кітапханалар туралы ескертулер біздің дәуірімізге дейінгі 7 ғасырға жатады. 15 ғасырда баспаның пайда болуымен кітапханалар дүние жүзіне тарай бастады. Кітапхана ісінің ақпаратты жүйелеуде көп ғасырлық тәжірибесі бар.

Кітапханаларда кітаптарды ұйымдастыру және іздеу үшін каталогтар жасалады: кітап қорының тізімдері. Алғашқы кітапхана каталогы біздің дәуірімізге дейінгі 3 ғасырда әйгілі Александрия кітапханасында жасалған. Каталогтың көмегімен оқырман өзіне қажетті кітаптың кітапханада бар-жоғын анықтайды, ал кітапханашы оны кітап қоймасынан табады. Қағаз технологиясын пайдалану кезінде каталог дегеніміз кітаптар туралы ақпараты бар картон карталарының ұйымдастырылған жиынтығы.

Алфавиттік және жүйелік каталогтар бар. В алфавиттіккаталогтар, карточкалар авторлардың аты-жөні және нысаны бойынша алфавиттік ретпен орналастырылған сызықтық(бір деңгейлі)деректер құрылымы. В жүйелікаталог карталары кітаптардың мазмұны мен формасына қарай жүйеленеді иерархиялық деректер құрылымы. Мысалы, барлық кітаптар көркемдік, танымдық, ғылыми болып бөлінеді. Оқу әдебиеті мектеп және университет болып бөлінеді. Мектепке арналған кітаптар сыныптарға бөлінеді, т.б.

Заманауи кітапханаларда қағаз каталогтар электронды каталогтарға ауыстырылуда. Бұл ретте кітаптарды іздеуді кітапхананың ақпараттық жүйесі автоматты түрде жүзеге асырады.

Компьютерлік тасымалдағыштарда (дискілерде) сақталған деректердің файлдық ұйымы болады. Файл кітапханадағы кітап сияқты. Кітапхана каталогы сияқты операциялық жүйе дискіде каталог жасайды, ол арнайы тректерде сақталады. Пайдаланушы каталогты қарау арқылы қажетті файлды іздейді, содан кейін операциялық жүйе бұл файлды дискіден тауып, оны пайдаланушыға береді. Алғашқы шағын сыйымдылығы бар дискілер бір деңгейлі файлдарды сақтау құрылымын пайдаланды. Келуімен қатты дискілерүлкен көлемі қолданыла бастады иерархиялық құрылымфайлды ұйымдастыру. «Файл» ұғымымен қатар қалта ұғымы пайда болды («қараңыз»). Файлдар және файлдық жүйе” 2).

Көбірек икемді жүйедеректерді сақтау және іздеу ұйымдары компьютерлік деректер базасы болып табылады (қараңыз . “Дерекқор” 2).

Ақпаратты сақтау сенімділігі мәселесі сақталатын ақпаратқа қауіптердің екі түрімен байланысты: ақпаратты жою (жоғалу) және құпия ақпаратты ұрлау немесе сыртқа шығару. Қағаз мұрағаттар мен кітапханалар әрқашан физикалық жойылу қаупінде болды. Біздің дәуірімізге дейінгі 1 ғасырда жоғарыда аталған Александрия кітапханасының жойылуы өркениетке үлкен зиян келтірді, өйткені ондағы кітаптардың көпшілігі бір данада болған.

Қағаз құжаттардағы ақпаратты жоғалтудан қорғаудың негізгі жолы олардың қайталануы болып табылады. Электрондық тасымалдаушыларды пайдалану көшірмелерді жеңілдетеді және арзанырақ етеді. Дегенмен, жаңа (цифрлық) ақпараттық технологияларға көшу ақпараттық қауіпсіздіктің жаңа мәселелерін туғызды. «Мақаланы қараңыз Деректерді қорғау” 2.

Информатика курсын оқу барысында студенттер ақпаратты сақтауға байланысты белгілі бір білім мен дағдыларды меңгереді.

Оқушылар дәстүрлі (қағаз) ақпарат көздерімен жұмыс істеуді үйренеді. Бастауыш сыныпқа арналған стандартта оқушылар компьютерлік емес ақпарат көздерімен: анықтамалықтармен, сөздіктермен, кітапхана каталогтарымен жұмыс істеуді үйренуі керек екенін атап өтеді. Ол үшін олар осы көздерді ұйымдастыру принциптерімен және олардағы оңтайлы іздеу әдістерімен таныс болуы керек. Бұл білімдер мен дағдылардың жалпы тәрбиелік мәні зор болғандықтан, оларды оқушыларға мүмкіндігінше ертерек берген жөн. Пропедевтикалық информатика курсының кейбір бағдарламаларында бұл тақырыпқа көп көңіл бөлінеді.

Студенттер компьютердің алынбалы сақтау құралдарымен жұмыс істеу әдістерін меңгеруі керек. Соңғы жылдары өте сирек кездесетін дискета магниттік дискілер қолданыла бастады, олардың орнын сыйымды және жылдам флеш тасымалдағыштар басты. Студенттер БАҚ-тың ақпараттық сыйымдылығын, көлемін анықтай алуы керек бос орын, онымен сақталған файлдардың көлемін салыстырыңыз. Студенттер оптикалық дискілер деректердің үлкен көлемін ұзақ сақтау үшін ең қолайлы орта екенін түсінуі керек. Егер сізде CD жазу құрылғысы болса, оларға файлдарды жазуды үйретіңіз.

Маңызды нүктеоқыту – бұл зиянды бағдарламалар – компьютерлік вирустардан компьютерлік ақпараттың әсер ету қаупін түсіндіру. Балаларға «компьютер гигиенасының» негізгі ережелерін үйрету керек: барлық жаңадан келген файлдарды антивирустық бақылауды жүзеге асыру; антивирустық дерекқорларды үнемі жаңартып отыру.

Тіл - бұл ақпаратты символдық бейнелеудің белгілі бір жүйесі. А.П. құрастырған мектеп информатика сөздігінде. Ершов, мынадай анықтама берілген: « Тіл- осы белгілерден мағыналы хабарларды құрастыру жолын анықтайтын белгілер мен ережелер жиынтығы«. Мағыналы хабарлама ақпарат ретінде түсінілетіндіктен бұл анықтаманегізінен біріншісімен бірдей.

Тілдер екі топқа бөлінеді: табиғи және ресми. табиғи тілдер- бұл тарихи қалыптасқан ұлттық сөйлеу тілдері. Қазіргі тілдердің көпшілігі сөйлеудің ауызша және жазбаша түрлерінің болуымен сипатталады. Табиғи тілдерді талдау көбінесе филология ғылымдарының, атап айтқанда тіл білімінің пәні болып табылады. Информатикада табиғи тілдерді талдауды жасанды интеллект саласындағы мамандар жүзеге асырады. Бесінші буынның компьютерлік жобасын әзірлеудегі мақсаттардың бірі – компьютерді табиғи тілдерді түсінуге үйрету.

Ресми тілдер болып табылады кәсіби қолдану үшін жасанды түрде жасалған тілдер. Олар әдетте халықаралық сипатта болады және жазбаша нысаны бар. Мұндай тілдерге мысал ретінде математика тілі, химиялық формулалар тілі, нота тілі – музыка тілі және т.б.

Кез келген тілмен келесі ұғымдар байланысты: алфавит - көптеген белгілер қолданылады; синтаксис- тілдік конструкцияларды жазу ережелері(тілдегі мәтін); семантика - тілдік конструкциялардың семантикалық жағы; прагматика - берілген тілдегі мәтінді қолданудың практикалық салдары.

Үшін формальды тілдершектелгенге жататындығымен сипатталады пәндік аймақ(математика, химия, музыка, т.б.). Ресми тілдің мақсаты - берілген пәндік салаға тән ұғымдар мен қатынастар жүйесінің адекватты сипаттамасы. Сондықтан тілдің жоғарыда аталған барлық компоненттері (алфавит, синтаксис, т.б.) пәндік саланың ерекшелігіне бағытталған. Тіл өзінің пәндік саласының дамуымен бірге дамып, өзгеріп, толықтырыла алады.

Табиғи тілдер олардың қолданылуымен шектелмейді, бұл мағынада оларды әмбебап деп атауға болады. Алайда жоғары мамандандырылған салаларда тек табиғи тілді қолдану әрқашан қолайлы бола бермейді. Мұндай жағдайларда адамдар ресми тілдердің көмегіне жүгінеді.

Табиғи және формальды тілдер арасында аралық күйде болатын тілдердің белгілі мысалдары бар. Тіл эсперантотүрлі ұлт өкілдерінің арасындағы қарым-қатынас үшін жасанды түрде жасалған. А латын, ертеде Рим империясының тұрғындары сөйлеген , біздің заманымызда ауызекі сөйлеу тілінің қызметін жоғалтып, медицина мен фармакологияның ресми тіліне айналды.

Компьютерде айналатын ақпарат екі түрге бөлінеді: өңделген ақпарат (деректер) және компьютердің жұмысын басқаратын ақпарат (командалар, программалар, операторлар).

Компьютерде сақтауға, тасымалдауға және өңдеуге жарамды формада берілген ақпарат деп аталады деректер. Деректер мысалдары: математикалық есепті шешу кезіндегі сандар; мәтінді өңдеудегі символдар тізбегі; сканерлеу арқылы компьютерге енгізілген, өңделетін кескін. Мәліметтерді компьютерде көрсету тәсілі деп аталады деректерді ұсыну тілі.

Әрбір деректер түрінің әртүрлі сыртқы және ішкі деректер көрінісі болады. Сыртқы көрініс адамға бағытталған, шығару құрылғыларындағы деректер түрін анықтайды: экранда, басып шығаруда. Ішкі өкілдік- бұл компьютердегі сақтау құралдарында бейнелеу, яғни. жадта, ақпаратты беру желілерінде. Компьютер ішкі көріністегі ақпаратпен тікелей жұмыс істейді, ал сыртқы көрініс адаммен байланысу үшін қолданылады.

Жалпы мағынада компьютер деректерін көрсету тілі деп айта аламыз екілік код тілі. Алайда, жоғарыда аталған кез келген тілде болуы керек қасиеттер тұрғысынан: алфавит, синтаксис, семантика, прагматика, бір нәрсе туралы айтуға болмайды. ортақ тілекілік кодтар. Оған ортақ жалғыз нәрсе - екілік алфавит: 0 және 1. Бірақ әртүрлі деректер түрлері үшін ішкі бейнелеу тілінің синтаксисі мен семантикасының ережелері ерекшеленеді. Әртүрлі деректер түрлеріне арналған екілік цифрлардың бірдей тізбегі мүлдем басқа мағынаға ие. Мысалы, бүтін санды бейнелеу тілінде «0100000100101011» екілік коды 16683 ондық санын, ал таңба деректерін көрсету тілінде екі таңбаны білдіреді - «A+». Осылайша, әртүрлі деректер түрлері әртүрлі ішкі көрсету тілдерін пайдаланады. Олардың барлығында екілік алфавит бар, бірақ таңбалар тізбегін түсіндіруде ерекшеленеді.

Сыртқы деректерді көрсету тілдері әдетте адамдарға таныс формаға жақын: сандар ондық жүйеде көрсетіледі, мәтіндерді жазу кезінде табиғи тілдің алфавиттері, дәстүрлі математикалық белгілер және т.б. пайдаланылады.Деректердің құрылымын көрсетуде ыңғайлы кестелік пішін қолданылады (реляциялық мәліметтер базасы). Бірақ бұл жағдайда да тілдің синтаксисі мен семантикасының белгілі бір ережелері әрқашан бар, жарамды таңбалардың шектеулі жиынтығы қолданылады.

Деректердегі әрекеттерді көрсетуге арналған ішкі тіл (компьютер жұмысын басқару тілі) болып табылады компьютер процессорының командалық тілі. Деректердегі әрекеттерді көрсетуге арналған сыртқы тілдерге жатады жоғары деңгейлі бағдарламалау тілдері, қолданбалы пакеттердің енгізу тілдері, операциялық жүйенің командалық тілдері, ДҚБЖ деректермен жұмыс істеу тілдеріт.б.

Кез келген жоғары деңгейлі бағдарламалау тілі деректерді бейнелеу құралын – деректер бөлімін де, деректердегі әрекеттерді бейнелеу құралы – оператор бөлімін де қамтиды («қараңыз»). Бағдарламалау тілдері” 2). Бұл жоғарыда аталған компьютер тілдерінің басқа түрлеріне де қатысты.

Ресми ғылым тілдерінің ішінде информатикаға ең жақыны – математика тілі.
Өз кезегінде көптеген математикалық пәндерден ең үлкен қолданбаинформатикада сандар теориясы мен математикалық логика бар.
Осыған байланысты санау жүйелері (сандарды бейнелеу тілі) және математикалық логика негіздері (логика тілі) тақырыптары информатиканың іргелі негіздерімен байланысты деп айта аламыз («қараңыз»). Санау жүйелері« және » Бульдік өрнектер” 2).

Пропедевтикалық және негізгі информатика курстарында адамға қатысты тілдер туралы әңгіменің тәрбиелік мәні зор. Оқушыларға таныс «тіл» термині олардың санасында жаңа мағынаға ие болады. Осы термин төңірегінде ғылыми ұғымдардың тұтас жүйесі құрылған. Тіл ұғымы информатика курсының маңызды тірек ұғымдарының бірі болып табылады.

Әрбір жаңа АКТ құралын оқып-үйрену кезінде оқушыларды онымен жұмыс істеу үшін қолданушы белгілі бір формалды тілді меңгеруі керек екенін, оны қолдану тілдің ережелерін: алфавитті, синтаксисті білуді қатаң сақтауды қажет ететіндігіне баулу керек. , семантика және прагматика. Бұл қатаңдық формальданған тілдерде, әдетте, артықшылықтың болмауына байланысты. Сондықтан кез келген ережені бұзу (әліпбиге кірмейтін таңбаны пайдалану, ажырататын таңбаларды дұрыс қолданбау, мысалы, нүктенің орнына үтір қою және т.б.) қатеге әкеледі.

Оқушылар әртүрлі технологияларда қолданылатын кейбір тілдік құрылымдардың ортақтығына назар аударуы керек. Мысалы, электрондық кестелерде формулаларды және программалау тілдеріндегі арифметикалық өрнектерді жазу ережелері дерлік бірдей. Сондай-ақ назар аудару керек айырмашылықтар бар. Мысалы, программалау тілдерінде логикалық қосылғыштар (ЕМЕС, ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ) амалдардың белгілері, ал электрондық кестелерде олар функция атаулары болып табылады.

Заманауи бағдарламалық қамтамасыз етуде пайдаланушының жұмысын жеңілдету үшін ыңғайлы пайдаланушы интерфейсін қамтамасыз ету үшін әртүрлі қабықшалар жиі пайдаланылады. Студенттерге бұл қабықтардың артында, әдетте, белгілі бір формалды тілдің жасырылғанын түсіндіру керек. Мысалы, операциялық графикалық қабықтың артында Windows жүйелеріОЖ командалық тілін жасырады. Тағы бір мысал: MS Access ДҚБЖ пайдаланушыға мәліметтер қорын құру үшін кесте құрастырушысын, ал сұраныстарды құрастырушыға сұраныстарды құру мүмкіндігін береді. Дегенмен, осы жоғары деңгейлі құралдардың артында SQL «жасырын» - деректерді сипаттауға және деректерді өңдеуге арналған әмбебап тіл. Сәйкес режимге ауысу арқылы конструктормен жұмыс істеу нәтижесінде құрылған SQL командаларының қалай көрінетінін көрсетуге болады.

1. Андреева Е.В.,Босова Л.Л.,Фалина И.Х. Информатиканың математикалық негіздері. Таңдау курсы. М.: БИНОМ. Білім зертханасы, 2005 ж.

2. Бешенков С.А.,Ракитина Е.А. Информатика. Жүйелі курс. 10-сыныпқа арналған оқулық. Мәскеу: Негізгі білім зертханасы, 2001, 57 б.

3.Винер Н. Кибернетика немесе Жануарлар мен машинадағы басқару және байланыс. Мәскеу: Совет радиосы, 1968, 201 б.

4. Информатика. 2 томдық тапсырмалар кітапшасы-практикум / Ред. I.G. Семакина, Е.Қ. Хеннер. Т. 1. М.: БИНОМ. Білім зертханасы, 2005 ж.

5. Кузнецов А.А., Бешенков С.А., Ракитина Е.А., Матвеева Н.В., Милохина Л.В.Информатиканың үздіксіз курсы (түсінігі, модульдер жүйесі, үлгілік бағдарлама). «Информатика және білім», No1, 2005 ж.

6. Математикалық энциклопедиялық сөздік. Бөлім: «Мектеп информатикасының сөздігі». М.: Совет энциклопедиясы, 1988 ж.

7.Фридланд А.МЕН. Информатика: процестер, жүйелер, ресурстар. М.: БИНОМ. Білім зертханасы, 2003 ж.

М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 768 б.

Энциклопедиялық анықтамалық сөздікте 18 мыңнан астам орыс және ағылшын тіліндегі терминдер тақырыптық тұрғыдан келесі негізгі бөлімдерге жүйеленген: I. Негіздер ақпараттық технология; II. Ақпараттық процестер мен автоматтандырылған жүйелерді автоматтандыру (АК); III. AU техникалық қолдауы; IV. AS бағдарламалық қамтамасыз ету; V. Мультимедиа, гипермедиа, виртуалды шындық, машиналық көру; VI. Мәліметтерді өңдеу мен тасымалдаудың желілік технологиялары; VII. Компьютерлік және желілік сленг; VIII. Электрондық поштада қолданылатын пиктограммалар; IX. Интернетте қолданылатын сөздер мен сөз тіркестерінің аббревиатуралары.

Сөздік жазбалары кеңейтілген сипатқа ие және сипаттау объектілері туралы анықтамалық деректерді, сондай-ақ қызығушылық танытқан пайдаланушылар үшін олармен толық танысу үшін бастапқы құжаттамалық көздерге сілтемелерді қамтиды.

Сөздіктің құрылымы мен мазмұны оны оқырманды қызықтыратын тақырыптық бөлімдер мен бөлімшелер бойынша материалдарды жүйелі зерттеу үшін пайдалануға, гетерогенді автоматтандырылған ақпараттық және телекоммуникациялық жүйелерді жобалауға байланысты шешімдерді алдын ала зерттеуге мүмкіндік береді. , сондай-ақ оның негізінде оқу-әдістемелік, шолу, анықтамалық және т.б. құжаттарды дайындау.

Сөздік кәсіби қызметі немесе қызығушылықтары заманауи ақпараттық технологиялармен байланысты пайдаланушылардың кең ауқымына арналған.

Пішім: djvu

Көлемі: 7,1 Мб

Жүктеп алу: yandex.disk

МАЗМҰНЫ
Сөздіктің энциклопедиялық басылымына алғысөз ................................ 7
Сөздіктің үшінші басылымына алғы сөз, анықтамалық сөздік және оның авторы туралы... 9
Автордан.................................................. ...... он бір
Сөздікті пайдалану туралы................................................. 13
I. Ақпараттық технология негіздері................................. 15
1.1. Деректер, ақпарат, білім, логика................................. 15
1.2. Ақпараттық ресурстар, ақпарат теориясы, информатика 19
1.3. Мәліметтерді тасымалдаушылар, құжаттар, құжаттамалар, басылымдар...................... 22
1.4. Құжаттар мен деректерді құрылымдық ұсыну принциптері....... 27
1.4.1. Ақпараттық элементтер және олардың түрлері ........................... 27
1.4.2. Жазба, Файл, Массив, Кілт................................. 30
1.4.3. Құрылымдар, деректер үлгілері және қатысты терминдер 34
1.4.4. Пішім, деректер өрісі және оған қатысты терминдер ........................... 45
1.5. Ақпараттық технологиялар.................................. 49
1.5.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................. 49
1.5.2. Құжаттар мен деректерді өңдеу және өңдеу................................. 52
1.5.3. Құжаттар мен деректерді компьютерге енгізу ........................... 58
1.5.4. Ақпаратты іздеу ^ жалпы ұғымдар мен терминдер .............. 63
1.5.5. Құжаттар мен сұраныстарды индекстеу, іздеу кескіні 66
1.6. Ақпараттық технологиялар қауіпсіздігі.................................. 74
1.6.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................. 74
1.6.2. Құжаттар мен деректерді кодтау және декодтау...................... 83
1.6.3. Криптология және сабақтас концепциялар ...................... 87
II. Ақпараттық процестерді және автоматтандырылған ақпараттық жүйелерді автоматтандыру 93
2.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................................. 93
2.2. Ақпараттық-кітапханалық процестерді автоматтандыру...................... 95
2.2.1. Автоматтандыруға қатысты терминдер.................................. 95
2.3. Автоматтандырылған жүйелер................................. 98
2.3.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................. 98
2.3.2. Функционалды ^бағдарланған автоматтандырылған жүйелер..... 106
2.4. Автоматтандырылған жүйелерді лингвистикалық және ақпараттық қамтамасыз ету 117
2.4.1. Лингвистикалық қамтамасыз ету ^ жалпы ұғымдар мен терминдер ......... 117
2.4.2. Ақпаратты іздеу тілдері және AIS сөздіктері....... 119
2.4.3. AIS метадеректері мен пішімдері 128
2.4.4. ААЖ-ны ақпараттық қамтамасыз ету ........................... 147
2.5. Персонал және автоматтандырылған жүйелерді пайдаланушылар ................................ 153
2.5.1. AIS әзірлеушілері және персоналы ................................ 153
2.5.2. AIS пайдаланушылары .............................................. 157
2.5.3. ААЖ бойынша мамандарды аттестаттау ........................... 159
2.6. Автоматтандырылған жүйелерді құру және пайдалану процестері ......... 162
2.6.1. Автоматтандырылған жүйелерді жобалау................................ 162
2.6.2. AIS өмірлік циклі және жүйе интеграциясы................................. 165
III. Автоматтандырылған жүйелерді техникалық қамтамасыз ету ......... 169
3.1. Компьютерлер, олардың түрлері және жалпы классификациясы 169
3.2. Архитектура, конфигурация, компьютерлік платформа...................... 175
3.3. Дербес компьютерлер (ДК) ................................ 178
3.4. Түрлі мақсаттағы портативті ДК және дербес сандық құрылғылар... 185
3.4.1. Ноутбуктердің түрлері.................................................. 185
3.4.2. Сандық ойнату және жазу құрылғылары 188
3.5. Жүйелік блокжәне оның конструкциясының элементтері ......................... 191
3.5.1. Процессорлар, олардың түрлері және оларға қатысты терминдер...................... 192
3.5.2. Компьютер жады ^ ұғымдары мен терминдері .......................... 202
3.5.3. Компьютер жадысының функционалдық құрылғылары .......................... 208
3.5.4. Адаптерлер, интерфейстер және қатысты шарттар...................... 216
3.5.5. Тақталар, порттар, автобустар, ұялар...................................... 224
3.6. Компьютердің перифериялық (сыртқы) құрылғылары ................................ 233
3.6.1. Компьютердің сыртқы жады, дискілер және қатысты терминдер ..... 233
3.6.2. Ықшам дискілер және оларға қатысты терминдер................................. 251
3.6.3. Мәліметтерді енгізу құрылғылары, манипуляторлар .......................... 260
3.6.4. Шығару құрылғылары.................................................. 271
3.6.5. Модемдер, кодерлер, қуат көздері...................... 286
3.7. ДК карталары ................................................... ............... .. 289
3.8. Микроэлектрондық компьютер базасы ................................... 294
3.9. Оптоэлектронды құрылғылар................................. 299
IV. Автоматтандырылған жүйелерді бағдарламалық қамтамасыз ету ......... 303
4.1. Алгоритмдер, программалар, программалау................................. 303
4.1.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер 303
4.1.2. Бағдарламалау тілдері................................. 307
4.1.3. Бағдарламалауға қатысты шарттар................................. 319
4.2. Жалпы бағдарламалық қамтамасыз ету............................... 327
4.2.1. Операциялық жүйелер.................................. 328
4.2.2. Бағдарламалық қамтамасыз етудің жалпы құралдары 338
4.3. Автоматтандырылған жүйелерге арналған қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз ету....... 339
4.3.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер................................. 339
4.3.2. Қолданбалы бағдарламалар................................. 342
4.3.3. Компьютерлік вирустар және антивирустар ........................... 346
4.4. Бағдарламалық құралдардың жұмысына қатысты терминдер 350
4.4.1. Кейбір жалпы ұғымдар мен терминдер ......................... 350
4.4.2. Мәліметтер жазбаларын мұрағаттау, сығу-қалпына келтіру................... 352
4.4.3. Қолжетімділік, мекенжай және қатысты шарттар................................. 364
V. Мультимедиа, гипермедиа, виртуалды шындық, машиналық көру. 372
5.1. Мультимедиялық жүйелер және оған қатысты терминдер. ................. 372
5.2. Музыкалық-сөздік сүйемелдеуді қамтамасыз ету құралдары ......... 375
5.2.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер................................. 375
5.2.2. Дыбыс файлдары, олардың стандарттары мен пішімдері ................................ 380
5.3. Машиналық (компьютерлік) графика .......................... 389
5.3.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер................................. 389
5.3.2. Графикалық файлдар және олардың пішімдері................................. 392
5.3.3. Компьютерлік графика технологиясы............................... 400
5.4. Компьютерлік бейне, сандық теледидар және анимация ........................... 408
5.4.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................. 408
5.4.2. Бейнетехнология ........................................... 412
5.4.3. Анимация технологиясы............................... 416
5.4.4. Сандық теледидар 420
5.5. Виртуалды шындық, параллель әлемдер. ................... 424
5.6. Компьютерлік көру.................................. 427
VI. Желілік технологиялар. Ақпаратты өңдеу және беру құралдары 430
6.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер ............................... 430
6.2. Жергілікті желілер.................................................. 433
6.3. Бөлінген есептеу желілері.................................. 441
6.3.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер................................. 441
6.3.2. Интранет................................. 450
6.3.3. ETHERNET ................................... 455
6.4. Ғаламдық есептеу желілері, Интернет ................................... 471
6.4.1. Жалпы ұғымдар мен терминдер.................................. 471
6.4.2. Веб-технология.................................. 482
6.4.3. Интернет арналары арқылы деректерді беру технологиялары...................... 489
6.4.4. Интернеттегі қызметтер мен қызмет көрсету құралдары................................. 499
6.4.5. Біріктірілген цифрлық желі қызметтері - ISDN ........................... 518
6.4.6. ұялыжәне компьютерлік телефония ................... 520
6.4.7. Ғимараттардың телекоммуникациялық жабдықтары ................................. 526
6.4.8. Телекоммуникациялық технологияларды пайдалану негізінде техникалық құралдар мен кешендерді әзірлеу 532
6.4.9. Интернет желісіндегі құқықтық қатынастардың субъектілері ........................... 533
6.5. Компьютерлік желілерді қорғау құралдары мен технологиялары................................... 536
6.6. Деректер желілерінің негізгі стандарттары. ................... 541
6.6.1. ISO стандарттары ................................................. . 541
6.6.2. IEEE стандарттары ........................... 543
6.6.3. ITU-T стандарттары ................................................ 554
6.6.4. Басқа стандарттар мен хаттамалар........................... 560
VII. Компьютер және желілік сленг ........................... 565
VIII. Электрондық поштаның белгішелері және эмотикон таңбалары............. 592
IX. Интернетте қолданылатын сөздер мен сөз тіркестерінің аббревиатуралары ...... 594
Пайдаланылған әдебиеттер ......................................... 597
Ағылшын тілінің алфавиттік көрсеткіші................................................. 644
Орыс алфавиттік көрсеткіші................................................. ... 708

Кейде «Мен.» терминінің синонимі ретінде қызмет ететін «құжаттама» жалпы атауы. 1931 жылы Халықаралық библиографиялық институтты Бельгиялық заңгер және қоғам қайраткері П.Отлет құрды. 1895 жылы Ла Фонтейн Халықаралық құжаттама институты, ал 1938 жылы Халықаралық құжаттама федерациясы деп аталды, ол 2010 жылы мамандарды біріктіретін негізгі халықаралық ұйым болып қала береді. және ғылыми және ақпараттық қызмет (Халықаралық құжаттама федерациясын қараңыз). 1945 жылы американдық ғалым және инженер У.Буш «Ойлауымыздың мүмкін механизмі» деген еңбегін жариялады, онда алғаш рет ақпаратты іздеуді механикаландыру қажеттілігі туралы мәселе кеңінен көтерілді. Халықаралық конференцияларғылыми ақпаратқа сәйкес (Лондон, 1948; Вашингтон, 1958) I. дамуының алғашқы кезеңдерін белгіледі. жүргізілген ғылыми басылымдардың шашырау заңдылықтарын зерттеудің үлкен маңызы болды. Брэдфорд (Ұлыбритания, 1948). 60-жылдардың ортасына дейін. 20 ғасыр негізінен ақпаратты іздеудің принциптері мен әдістері және оларды жүзеге асырудың техникалық құралдары әзірленді. В. Бэттен (Ұлыбритания), . Мюрс және. Taube (АҚШ) координаттарды индекстеу негізін қалады; . Викери, . Фоскет (Ұлыбритания), Дж.Перри, А.Кент, Дж.Костелло,. П.Лун, . Берниер (АҚШ), . C. Гарден (Франция) ақпаратты іздеудің теориясы мен әдістемесінің негіздерін жасады; С.Клевердон (Ұлыбритания) ақпараттық іздеу жүйелерінің техникалық тиімділігін салыстыру әдістерін зерттеді. әртүрлі түрлері ; Р.Шоу (АҚШ) және Дж.Самин (Франция) микрофильмдер мен диамикрокарталардағы алғашқы ақпаратты іздеу құрылғыларын жасады, олар көптеген арнайы ақпараттық машиналар үшін прототип ретінде қызмет етті; К.Мюллер мен К.Карлсон (АҚШ) қазіргі заманғы репрография техникасының негізін құрайтын құжаттарды қайта шығарудың жаңа әдістерін ұсынды. Ақпарат дамуының қазіргі кезеңі (70-ші жылдар) ғылыми ақпараттық қызметтің жалпы ғылыми мәнін тереңірек түсінумен және ондағы электронды есептеуіш машиналарды барған сайын кеңірек қолданумен сипатталады. Д.Прайс (АҚШ) Дж.Берналдың (Ұлыбритания) идеяларын дамыта отырып, И. көрсеткіштері мен құралдары арқылы ғылымның даму процестерін өлшеу мүмкіндігін көрсетті; . Гарфилд (АҚШ) ғылыми ақпараттық қызмет көрсетудің жаңа әдістерін әзірледі және енгізді; Г.Мензел мен В.Гарви (АҚШ) ғалымдар мен мамандардың ақпараттық қажеттіліктерін, ғылыми коммуникацияның әртүрлі процестерінің маңыздылығын зерттеді. Шетелдегі И.-нің жалпы теориясы А.Аврамеску (Румыния), А.Высоцкий және М.Дембовская (Польша), И.Коблиц (ГДР), А.Мерта (Чехословакия), И.Ползович (Венгрия) еңбектерінде қалыптасқан. ), . Шабдалы (Германия), А.Рис, Р.Тэйлор, Дж.Шира (АҚШ), Р.Фейторн (Ұлыбритания) және т.б.КСРО-да ғылыми-ақпараттық қызметтің дамуы кеңестік ғылымның дамуымен қатар жүрді. ғылым және халық шаруашылығы. 30-жылдары. 20 ғасыр Ғылыми әдебиеттердің көрсеткіштерін (көрсеткіштерін) басып шығару жөніндегі комиссия жұмыс істеді, КСРО ҒА-ның физика-математика, химия және т.б. бойынша реферат журналдары шыға бастады (Әдебиеттерді қараңыз). Бұл қызмет әсіресе 50-ші жылдардан бастап қарқынды дами бастады. И.-ның дербес ғылыми пән ретінде қалыптасуы 40-жылдардың соңы мен 50-жылдардың басына жатады. КСРО-да ақпарат 1952 жылы КСРО ҒА Ғылыми ақпарат институты, қазіргі Бүкілодақтық ғылыми-техникалық ақпарат институты (ВИНТИ) құрылған кезде институционалды болды. 1959 жылдан бастап КСРО Министрлер Кеңесі ғылыми-техникалық ақпараттың біртұтас жалпымемлекеттік жүйесін жетілдіруге және дамытуға бағытталған бірқатар қаулылар қабылдады. Ғылыми ақпаратты автоматтандырылған өңдеу бойынша үш Бүкілодақтық конференция (1961, 1963, 1966 ж.) КСРО-да ақпараттық технологияның дамуының маңызды кезеңдері болды. И.-ның теориясын дамыту үшін Экономикалық Өзара Көмек Кеңесіне мүше елдер мен Югославияның информатиканың теориялық мәселелеріне арналған халықаралық симпозиумы (Мәскеу, 1970 ж.) және И-ның техникалық құралдарын жетілдіру үшін үлкен маңызға ие болды. - ғылыми ақпаратты өңдеу, сақтау, іздеу және тарату процестерін кешенді механикаландыру мен автоматтандырудың техникалық құралдарын көрсеткен «Инфорга-65» және «Интероргтехника-66» халықаралық көрмелері. Орыс И.-ның көптеген зерттеулері оның одан әрі дамуына негіз болды: И.-ның жалпы теориясы саласында - В.А.Успенскийдің, Ю.А.Шрейдердің еңбектері; ақпараттық іздестіру жүйелерінің құрылысы – Г.Е.Владуца, Д.Г.Лахути, Е. Скороходко, В.П.Черенина; И.- Г.М.Доброва, В.В.Налимованың ғылыми мәселелері; деректі фильмдер – Г.Г.Воробьева, К.Р.Симона,. И.Шамурина; ақпаратты іздеу құрылғыларын және басқа да техникалық құралдарды жасау - . И.Гутенмахер, В.А.Кальмансон, Б.М.Раков және т.б.. И. келесі бөлімдерге бөлінеді: И. теориясы (ғылыми ақпараттың пәні мен әдістері, мазмұны, құрылымы және қасиеттері), ғылыми коммуникация (бейресми және формальды процестер, ғылыми ақпараттық қызмет), ақпаратты іздеу, ғылыми ақпаратты тарату және пайдалану, ғылыми ақпараттық қызметтің ұйымдастырылуы мен тарихы. Ғылыми ақпаратты жасау, оны түрлендіру, беру, адам қызметінің әртүрлі салаларында пайдалануды реттейтін жалпы заңдылықтарды ашу И.-ның негізгі теориялық міндеттері болып табылады. I. ғылыми ақпараттың ақиқаттығын, жаңалығын және пайдалылығын бағалау критерийлерін, сондай-ақ жаңа ақпаратты алу мақсатында оны логикалық өңдеу әдістерін зерттемейді және әзірлемейді. И.-ның қолданбалы міндеттері ақпараттық процестерді жүзеге асырудың неғұрлым тиімді әдістері мен құралдарын әзірлеу, ғылым шеңберінде де, ғылым мен өндіріс арасындағы оңтайлы ғылыми байланысты анықтау болып табылады. Ақпараттық технологияның жекелеген мәселелерін зерттеу және қолданбалы мәселелерін шешу үшін жеке әдістер қолданылады: кибернетика (оларды автоматтандыру үшін ғылыми ақпараттық қызмет процестерін формализациялауда, ақпараттық логикалық машиналарды құруда және т.б.); ақпараттың математикалық теориясы (ақпараттың жалпы қасиеттерін зерттегенде, оның оңтайлы кодталуын қамтамасыз ету үшін, ұзақ мерзімді сақтау, қашықтықты беру); математикалық логика (логикалық қорытынды жасау процестерін формализациялау, ақпараттық алгоритмдерді бағдарламалау әдістерін әзірлеу және т.б. үшін); семиотика (ақпаратты іздеу жүйесін құру, табиғи тілден жасанды және керісінше аудару ережелерін құру, индекстеу принциптерін әзірлеу, оның мағынасын өзгертпейтін мәтін құрылымының түрлендірулерін зерттеу және т.б.); лингвистика (тілдерді автоматты түрде аудару және ақпарат іздеу принциптерін әзірлеуде, индекстеу мен жинақтауда, транскрипция және транслитерация әдістерінде, тезаурилерді құрастыруда, терминологияны ретке келтіруде); психология (ғылыми ақпаратты құру мен пайдаланудың ойлау процестерін, ақпарат қажеттілігінің сипатын және олардың сұраныстарға тұжырымдалуын зерттегенде, оқудың тиімді әдістерін, машинаның ақпараттық қызмет көрсету жүйелерін әзірлеу кезінде, жобалау ақпараттық құрылғылар ); библиология, кітапханатану, библиография, мұрағаттану (ғылыми құжаттың оңтайлы нысандарын әзірлеу кезінде, ғылыми коммуникацияның формальды процестерін, қосалқы басылымдар жүйесін жетілдіру кезінде); ғылым туралы ғылым (ғылыми коммуникацияның бейресми процестерін зерттеу, ақпараттық қызмет көрсету жүйесінің ұйымдастырушылық принциптерін әзірлеу, ғылымның дамуын болжау, оның деңгейі мен қарқынын бағалау, ғылыми ақпаратты тұтынушылардың әртүрлі категорияларын зерттеу кезінде); техникалық ғылымдар (ғылыми және ақпараттық қызмет процестерін техникалық құралдармен қамтамасыз ету, оларды механикаландыру және автоматтандыру). Кейбір I. әдістері өз кезегінде кітапханатану мен библиографияда (каталогтарды, индекстерді және т.б. құрастыруда) қолданыс табады. Ғылыми ақпарат табиғаттың, қоғамның және ойлаудың объективті заңдылықтарын ғылымның қазіргі жағдайына барабар көрсетеді және қоғамдық-тарихи тәжірибеде қолданылады. Таным процесінің негізі әлеуметтік тәжірибе болғандықтан, ғылыми ақпараттың қайнар көзі тек ғылыми зерттеулер ғана емес, сонымен бірге адамдардың табиғат пен қоғамды өзгертудегі жігерлі қызметінің барлық түрлері болып табылады. Ғылыми ақпарат алу және пайдалану бағыттары бойынша (биологиялық, саяси, техникалық, химиялық, экономикалық және т.б.), мақсаты бойынша (жаппай және арнайы және т.б.) түрлерге бөлінеді. Кейіннен қате болып шыққан гипотезалар мен теориялар олардың ережелерін жүйелі түрде зерттеу және тексеру тәжірибеде жүзеге асырылатын бүкіл уақыт бойына ғылыми ақпарат болып табылады. Қоғамдық-тарихи тәжірибеде пайдалану критерийі ғылыми ақпаратты белгілі немесе ескірген ақиқаттардан, ғылыми фантастикалық идеялардан және т.б. ажыратуға мүмкіндік береді. Ғылыми ақпаратты ұсыну, беру және қабылдау процестерінің жиынтығы ғылыми коммуникацияны құрайды. Ерекшеліксіз ғалымдар немесе мамандар ғылыми коммуникацияның барлық процестеріне әрқашан қатысады. Олардың қатысу дәрежесі әртүрлі болуы мүмкін және процестің ерекшеліктеріне байланысты. «Бейресми» және «формальды» процестерді ажыратыңыз. «Бейресми» негізінен ғалымдардың немесе мамандардың өздері жүзеге асыратын процестерді білдіреді: жүргізіліп жатқан зерттеулер немесе әзірлемелер туралы олардың арасындағы тікелей диалог, әріптестерінің зертханасына және ғылыми-техникалық көрмелерге бару, аудиториямен сөйлесу, хат алмасу және олардың қайта басып шығарулары. жарияланымдар, зерттеу нәтижелерін немесе әзірлемелерді басып шығаруға дайындау. «Формальды» мыналарды қамтиды: редакциялық, баспа және полиграфиялық процестер; ғылыми басылымдарды тарату, оның ішінде кітап сату, кітапханалық-библиографиялық қызмет; ғылыми әдебиет алмасу процестері; мұрағаттау; іс жүзінде ғылыми және ақпараттық қызмет. Соңғысынан басқа барлық «ресми» процестер ғылыми коммуникацияға тән емес және бұқаралық коммуникация саласына кіреді, олардың негізгі құралдары баспа, радио, теледидар және т.б. оның тиімділігін арттыру қажеттілігі оның әрі қарай бөлінуіне әкеліп соғады, ол әртүрлі жазықтықта өтеді: теориялық және эксперименттік зерттеулер, ғылыми зерттеулер, ғылыми ақпараттар және ғылыми-ұйымдастырушылық қызмет. Ақпараттық қызметтер ғылыми ақпаратты іріктеу мен өңдеудің барған сайын күрделі міндеттерін орындау үшін беріледі, оны ақпараттың жетістіктерін де, ғылымның нақты салаларының теориялары мен әдістерін бір мезгілде қолдану арқылы ғана шешуге болады. Ғылыми-ақпараттық қызмет құжаттарда бекітілген ғылыми ақпаратты жинаудан, өңдеуден, сақтаудан және іздеуден, сондай-ақ ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстардың тиімділігін арттыру мақсатында оны ғалымдар мен мамандарға ұсынудан тұрады. Бұл қызмет жоғары білікті мамандардың әрбір ғылыми құжатты бір реттік толық өңдеу принципіне негізделген интеграцияланған ақпараттық жүйелер арқылы жүзеге асады, мұндай өңдеу нәтижелерін компьютерден және фототеру машинасынан тұратын машина кешеніне енгізу және оларды қайта пайдалану. әртүрлі ақпараттық мәселелерді шешуге арналған нәтижелер: реферат журналдарын, сигналдық ақпарат бюллетендерін, аналитикалық шолуларды, аудармалар жинақтарын шығару, ақпаратты іріктеп таратуды жүргізу үшін (Ақпараттық тілді қараңыз), анықтамалық-ақпараттық жұмыс, құжаттарды көшіру және басқа да ақпараттық қызмет түрлері. 40-жылдардың ортасынан бастап. 20 ғасыр I. туралы алғашқы ірі журналдар әртүрлі елдерде шығады: Journal of Documentation (Л., 1945 жылдан); «Tidskrift for Documentation» (Стокх, 1945 жылдан); «American Documentation» (Ваш., 1950 жылдан, 1970 жылдан – «American Society for Information Science» журналы); «Nachrichten fur Documentation» (Fr./M., 1950 ж.); «Құжаттама» (лпз., 1953 ж., 1969 ж. – «Информатика»). 1961 жылдың қазан айынан бастап КСРО-да ай сайынғы «Ғылыми Техникалық ақпарат», 1967 жылдан бастап «Ақпараттық жұмыстың ұйымдастырылуы мен әдістері» және «Ақпараттық процестер мен жүйелер» атты екі сериямен жарық көрді. 1963 жылдан бастап VINITI алғаш рет 2 ай сайын, ал 1966 жылдан бастап ай сайынғы реферат «Ғылыми-техникалық ақпарат» журналын шығара бастады, ол 1970 жылдан бастап «Информатика» деген атпен шығады. 1967 жылдан бастап бұл журнал ағылшын тілінде де шығады. Шетелде И. бойынша келесі реферат журналдары шығады: Ұлыбританияда – «Кітапхана және ақпараттық ғылым рефераттары» (Л., 1969 ж.; 1950-68 ж. «Кітапхана ғылымының тезистері» деп аталды), АҚШ-та — «Ақпараттық ғылым. Аннотациялар» (Фил. , 1969 ж.; 1966-68 жылдары «Құжаттама тезистері» деп аталды), Францияда - «Bulletin signaletique. Ақпараттық ғылыми және техника» (П., 1970 ж.). 1964 жылдан бастап «Ғылыми ақпараттың теориясы мен практикасы» экспресс-ақпараты, ал 1965 жылдан I. бойынша шетел басылымдарының аудармаларының жинақтары 1969 жылдан Киевте «Наука и информатика» мерзімді жинағы шығарылады. И.-де ғылыми қызметкерлерді даярлау 1959 жылдан бастап ВИНИТИ аспирантурасы арқылы, ғылыми-ақпараттық қызмет үшін кадрларды даярлау – 1963 жылдан жетекші инженерлік-техникалық және ғылыми қызметкерлердің біліктілігін арттыру курстарында (1972 жылдан – Ақпарат қызметкерлерінің біліктілігін арттыру институты), 1964 жылдан бастап Мәскеу мемлекеттік университетінің ғылыми ақпарат кафедрасында ақпараттың болашақ тұтынушылары – жас ғалымдарды дайындау. Ломоносов М.В., ақпараттық процестерді механикаландыру және автоматтандыру инженерлері - бірқатар политехникалық және машина жасау институттарында. Шетелде ақпараттық пәндер университеттер мен жоғары техникалық оқу орындарында оқытылады. І. және компьютерлік технология мәселелерінің кешенін бір білім беру мамандығына біріктіру үрдісі байқалады. Лит.: Михайлов А.И., Черный А.И., Гиляревский Р.С., Информатика негіздері, 2-бас., М., 1968; олар, Қазіргі ғылымдағы ақпараттық мәселелер, М., 1972; Информатиканың теориялық мәселелері. Сенбі. Арт., М., 1968; Информатика бойынша халықаралық форум. Сенбі. Өнер, 1-2 т., М., 1969; Буш В., біз ойлағандай, Atlantic Monthly, 1945, шілде, б. 101-108; Ақпараттық ғылым мен технологияның жыл сайынғы шолуы, v. 1-7, N. Y. - a. о., 1966-72; Дембовска М., Құжаттама және ғылыми ақпарат, Варшава, 1968. А.И.Михайлов, А.И.Черный, Р.С.Гиляревский.